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.某厂用空气氧化邻二甲苯生产苯酊原料流量为邻二甲苯1106148205kg/h,4空气从反应的计量关系可知，生成的苯酊需反应掉的邻二500m3/h1mol1mol甲苯经检验得到的反应器出口气体组成如下试计算邻二甲苯的转化率、苯好收率和反应选择性:1苯好的年产量按天/年计2330解:因为其中含有大量且为惰性组分不参加反应，所以，选择作为N2,N2N2物料衡算的联系物进入反应器的空气中含有N2:4500/
22.4x
0.79=
158.7kmol/h设反应器出口气体的总流量为则有X kmol/h,
0.78x=
158.7x=
203.5kmol/h因此,反应器出口气体含有邻二甲苯
203.5x
0.03%=
0.061kmol/h=
0.061x106=
6.47kg/h反应器出口气体含有苯酎
203.5x
0.65%=!.323kmol/h所以，邻二甲苯转化率X=205-
6.47/205=
96.8%苯酊收率¥=
1.323/205/106=
68.6%反应选择性S=Y/X=
0.686/
0.968=
0.71=71%苯酊的年产量=
1.323x24x330x
148232.2/
86.13F kmol h==依题意傕出液中能回收原料中的苯，所以=作全塔苯的质量衡算得97%FB DB作全塔总质量衡算得=+将已知数据代人上述质量衡算方程得WB FxDx Wx=+FWD十解得=所以,
19694.
510.02351x=+
232.2W D=
124.2/J08AV kmolh Dkmolh
0.8752108DB xD===组分塔进料塔顶播出物釜残液kg/h苯%wt kmol/h%mol kg/h%wt kmol/h%mol kg/h%wt kmol/h%mol7600甲苯
3897.
4341.
967372.
685.
6094.
5287.
52227.
82.
02.
922.
35124062134.
858.
041240.
214.40合计
13.
4812.
4811159.
498.
0121.
397.
652000100232.
21008612.
810010810011387.
2100124.2100习题丙烷充分燃烧时要使空气过量燃烧反应方程式为225%,38222534C H OCOHO+—+试计算得到摩尔燃烧产物（又称烟道气需要加入的空气的摩尔量解:以100入口丙烷为计算基准Imol根据反应方程式丙烷需要的氧气与之反应，因氧气过量故需要,lmol5mol25%,加入的空气量为
1.255二其中烟道气中各组分的量mol x
226.25,
23.510mol Nmol38C H0mol2N
23.51mol2CO313mol x=2O
6.
2551.25mol2HO414二因此，以入口丙烷为基准的物料衡算结果如下mol xImol入口出口38CH138CHO
206.
25201.252N
23.512N
23.512CO02CO32H002HO合计
430.78合计
31.76从计算结果可以看出，当空气加入量为时,可产生烟道气,所
29.76mol
31.76mol以,每产生烟道气需加入的空气量为lOOmol
10029.76mol x=习题天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气的示意流程图3转化炉内进行燃类蒸汽转化反应，以甲烷为例，烧类蒸汽转化的反应方程式为宝噂422CH+H OC0+3H天然气经一段转化炉转化后继续进入二段转化炉反应,在一段转化炉出口添加空气以配合合成氨原料气中所需的氮气，同时，一段转化气中的一部分氢气遇燃20烧供给系统热量二段转化后再经一氧化碳变换工序使混合气中的大部分转化为C0和转化为2C02H,CO2和的方程式为型噜，变换后的气体进入脱除工CO2H222CO+H OCO+3H2C0序脱除，再2co经甲烷化工序除去残存的微量和后作为合成氨合格原料气已知某厂CO2C0天然气的组成为组分CH4C2H6C3H8（正C4H10（异C4H10（正C5H12（异C5H12N2CO2合计%mol
83.
2010.
005.
160.
690.
500.
060.
050.
330.01100要求合成氨原料气的组成为:组分合计H2N2Ar CH4%mol
73.
9724.
640.
311.08100计算天然气的用量和空气的用量解:以合成氨原料气为计算基准设天然气用量为添加空气100kmol Xkmol,量为作系统平衡y kmol1N2o因为在天然气蒸汽转化法制造合成氨原料气过程中,没有参加反应，它的数N2量在反应器的进口、出口物料中没有变化，作系统平衡得N2作系统氢平衡
0.0033x+
0.79y=
24.64A2甲烷转化制的计量关系推导如下H2甲烷蒸汽转化反应过程壁噌变换反应过程422CH+H OCO+3H CO222CO+H O型唯CO+3H天然气x kmol蒸汽一段转化炉空气y kmol二段转化炉变换CO脱除CO2CO2甲烷化合成氨原料气总过程空噂4222CH+2H OCO+4H用同样的方法可推导出烧类蒸汽转化制的计量关系通式为2H（n2n+2222C H+2nH O=nCO+3n+lH因此天然气可提供的理论为,100kmol H2组分燃量/kmol可提供的理论燃量/kmol CH
483.204x
83.20=
332.80C2H
610.007x
10.00=70C3H
85.1610x
5.16=
51.60C4H10（正（异（正
0.6913x
0.69=
8.97C4H
100.5013x
0.50=
6.50C5H
120.0616x
0.06=
0.96C（异5H
120.0516x
0.05=
0.80N
20.330CO
20.010合计
100471.63因此,天然气进料可提供的理论为x kmol H2x
471.63kmol100氢气燃烧的反应过程燃烧消耗的为2222H+O=2HOH2作系统平衡得y x
20.21kmolH
220.
2173.
9741.08x y-x=+x
471.63B式中是合成氨原料气的折合为物质的量4L08x CH4H2mol式合式联解得到A Bx=
18.92kmol y=
31.11kmol因此，制造的合成氨原料气需加入天然气，一段转化炉出口lOOkmol
18.92kmol需添加的空气3Lllkmol习题乙烯氧化为环氧乙烷的反应方程式如下42422412CHgOgCHOg+--试计算、下的反应热
0.1013MPa25℃解:乙烯的标准生成热为g0298„
52.28/fHk Jmo乙烯环氧乙烷的标准生成热为1A=g0环氧乙烷-298,,51/f H kJ mol△=因此下的反应热计算如下,
0.1013Mpa,25°反应物产物-000298,298,298,r ififHnHnH2k Jm o1x xx=--+=-习题乙烯氧化制环氧乙烷的反应器中进行如下反应主反应52422412CHgOgCHOg+一一副反应反应温度基本维持在该24222322C Hg0g COg H0g+-—+250C,温度下主、副反应的反应的反应热分别为-△=乙烯乙烯523105395/H kJ kmol0523*******/HkJ kmol-A=乙烯的单程转化率为反应的选择性为反应器进口混合气的温度为32%,69%,流量，其组成如下组分210℃,450003/m STPh24C H2N20合计%mol
3.
582.
014.5100热损失按反应放出热量的考虑，求热载体移出的热量5%解:查得有关气体的热容数据如下:组分24CH202C0水蒸气24C H02N/[/]p C kJ kmol K•210℃
64.
4331.
3830.04250℃
66.
9431.
6745.
5635.
35103.
830.17假设如下热力学途径下反应器入口混合气体热容210℃=
1.550x106kg/h=1550t/a.一种废酸,组成为质量分数的、和加入223%HNO357%H2so420%H2O93%的浓硫酸及的浓硝酸，要求混合成、的混合酸计算所需90%27%HNO360%H2so4废酸及加入浓酸的数量解:设所需废酸量为x kg浓硫酸量为y kg浓硝酸量为zkg第一步:画出物料流程简图第二步:选择基准可选择废酸或浓酸的质量为基准，也可以用混合酸的质量为基准本例选择混合酸为基准,总量为100kg第三步:列物料衡算式总物料:x+y+z=1001H2so4:57%x+93%y=100x
0.6=
6020.
03564.
430.
8230.
040.
14531.
3831.44/p CkJkmol K=x+x+x=・下反应器入口混合气体热容250℃因此，反应器入口混
0.
03564.
940.
8230.
170.
14531.
6731.67/p CkJkmolK=x+x+x=・合气体在的平均热容为』210℃〜250℃
31.
4431.
6731.56/2p mCkJkmolK=+xHl
4500031.
562502102.536104kJ/h
22.44500045000H
20.
0350.
320.
691053950.
0350.
3210.
69132172622.
422.
41.086107kJ/h HHl H
22.
5361061.
0861078.324106由热载体移kJ/h HH Q
28.
3241064.
1621054.162105kJ/h走的热量为QI HQ
28.
3241064.
1621057.908106kJ/hHN03:23%x+90%z=100x
0.27=273解由式、和联立的方程组得123废酸x=
41.8kg浓硫酸y=39kg浓硝酸z=
19.2kg第四步:核算——水平衡加入水量
41.8x20%+39x7%+
19.2x10%=13kg混合酸含水量100xl3%=13kg两者相等,故计算正确.乙烯氧化制环氧乙烷的反应器中进行下列反应3主反应:C2H4g+l/2O2gC2H4Og副反应:C2H4g+3O2gCO2g+2H20g反应温度基本上维持在该温度下主、副反应的反应热分别为250℃,主反应:-△乙烯H5230=105395kJ/kmol副反应:-△乙烯H5230=l321726kJ/kmol乙烯单程转化率为反应选择性为反应器出口混合气体温度为32%,69%,210℃,流量为其组成如下45000m3/hSTP组分C2H4N202合计%mol
3.
582.
014.5100热损失按反应放出热量的考虑求热载体移出的热量5%解:查得有关气体的比热容如下假设热力学途径如下则下反应器入口混合气体的比热容:210℃Cp:C p=
0.035x
64.43+
0.82x
30.04+
0.145X
31.38=
31.44kJ/kmobK℃下反应器入口混合气体的比热容250C p:C p=
0.035x
66.94+
0.82x
30.17+
0.145x
31.67=
31.67kJ/kmobK所以，反应器入口混合气体在℃的平均比热容平210~250C p平二C p
31.44+
31.67/2=
31.56kJ/kmol-K△Hl=45000/
22.4x
31.56x250-210=
2.536x106kJ/h△H2=45000/
22.4x
0.035x
0.32x
0.69x-105395+45000/
22.4x
0.035x
0.32x1-
0.69x-1321726=-
1.086x107kJ/h△H=A Hl+A kJ/h=-
8.324x106kJ/h根据得ZQ=£H△H=Q1+Q2热量损失按考虑，则5%Q2=
0.05A H=
0.05X-
8.324X106=-
4.162x105kJ/h那么,由热载体移出的热量QI:QI=△H-Q2=-
8.324x106--
4.162x105=-
7.908x106kJ/h.有一连续蒸储塔，分离苯和甲苯混合物为两个纯组分该混合物中含苯4每小时处理混合物塔顶苯的物质的量流率为塔底甲苯的50%1000kmol,450kmol/h0物质的量流率为操作处于稳定状态试写出苯和甲苯的平衡方程式并计475kmol/h,算苯和甲苯的流率解:蒸镭过程如图所示由于过程是稳定的，若过程中没有化学反应，输入二输出对于组分苯为苯苯500kmol/h=450kmol/h+q2苯q2=50kmol/h对于组分甲苯为甲苯甲苯500kmol/h=q1+475kmol/hql=25km有两个蒸僧塔的分离装置，将含苯、甲苯和二甲苯的混合物150%30%20%mol%分成较纯的三个僧分，其流程图及各流股组成如图计算蒸福原料所得1000mol/h个流股的量及进塔物料的组分II一种废酸,组成为质量和加入的浓223%%HNO3,57%H2s0420%H2O,93%及的浓要求混合成及的混合酸，计算所需废H2SO490%HNO3,27%HNO360%H2SO4酸及加入浓酸的数量画物料流程简图并对过程进行物料衡算工业上，合成氨原料气中的通过变换反应器而除去，如图所示在反应器中co1大部分转化，在反应器中完全脱去原料气是由发生炉煤气278%N2,20%CO,2%CO2和水煤气混合而成的50%H2,50%CO最后得到物流中与之比为半水煤气在反应器中与水蒸气发CO2+H2H2N23:生反应:CO+H2O假定水蒸气流率是原料气总量干基的两倍，同时反应器中,的转化率为1,1CO试计算中间物流的组成80%,4作年产对-硝基乙苯工段物料衡算，原料乙苯纯度硝化混酸为:300t95%,HNO3粗乙苯与混酸质量比对硝基乙苯收率硝化32%,H2SO456%,H2O12%1:
1.85550%,o产物为硝基乙苯的混合物，其比例:对:令间配制混酸所用的原K=
0.5:
0.44:
0.06料:及年工作日天,假设转化率为间歇生产H2so493%,HNO396%H2O,300100%,工业上，合成氨原料气中的通过变换反应器而除去，如图所示在反应器CO1中大部分转化，在反应器中完全脱去原料气是由发生炉煤气2和水煤气混合而成的78%N2,20%CO,2%CO250%H2,50%CO最后得到物流中与之比为半水煤气在反应器中与水蒸气发CO2+H2H2N23:生反应:CO+H2O假定水蒸气流率是原料气总量干基的两倍，同时反应器中,的转化率为1,1CO试计算中间物流的组成80%,4从水溶液重结晶处理工艺是将每小时含的K2CrO44500mol
33.33%molK2CrO4新鲜溶液和另一股含的循环液合并加入至一台蒸发器中，蒸发
36.36%molK2CrO4温度为，用的蒸汽加热从蒸发器放出的浓缩料液含120c
0.3MPa
49.4%molK2CrO4进入结晶槽，在结晶槽被冷却至用冷却水冷却冷却水进出口温差℃然后40C5过滤,获得含结晶的滤饼和的滤液这部分滤液即为循K2GO
436.36%molK2CrO4环液，滤饼中的占滤饼总物质的量的的分子量为试计K2CrO495%K2CrO4195O O算蒸发器中蒸发出水的量;结晶的产率;循环液新鲜液的比:12K2CrO43mol/mol率;蒸发器和结晶器的投料比4mol某化工厂要求设计一套从气体中回收丙酮的装置系统,并计算回收丙酮的费用系统的流程框图如图所示，要求有已知的资料，列出各物流的流率（以便能确定kg/h,设备的大小，并计算蒸僧塔的进料组分例:每小时将含乙醇的酒精水溶液进行精储,要求得出液中含乙醇20kmol40%残液中含乙醇不大于（以上均为摩尔分数，试求每小时僧出液量和残液量89%,3%解:由全塔物料衡算式可得（20=D+W1（20x
0.4=
0.89D+
0.03W2联解方程式（、式（得12,播出液量D=
8.6kmol/h残液量W=
11.4kmol/h联系组分——指物料衡算过程中联系进出物流的特定组分例:例:甲烷和氢的混合气与空气完全燃烧以加热锅炉产生的烟道气经分析其组成为（体积N2:
72.28,CO2:
8.12,02:
2.44,试求、燃料中与之比;H2O:
17.16:1H2CH4o、混合气与空气之比为多少？2解:画出衡算简图:反应式为:CH4+2O2=2H2O+CO2H2+
0.5O2=H2O以烟道气为基准则各组分的量为（100mol:02:
2.44,N2:
72.28CO2:
8.12,H2O:
17.
16.（注意:因不知道燃料气组成，不能选进气量为基准.求燃料气组成以作联系组分，燃烧前后碳原子数不变，所以数等1C CO2mol于的数，即CH4mol CH4=
8.12mol,需要氧气量为2x
8.12=
16.24mol计算进料的空气量，以作联系组分,由烟道气中的可得进料中的总氧气N2N2,输入空气量
19.14+
72.28=
91.42mol.则用于氢气燃烧的氧为故燃料中含氢
19.14-
16.24-
2.44=
0.46mol,
0.46x2=
0.92mol燃料气中H2/CH4=
0.92/8・12=
0.l13,进料中（CH4+H2/空气=
0.92+
8.12/
91.42=
0.099习题连续常压蒸镭塔进料为含苯质量分数下同和甲苯的混合138%wt62%溶液,要求播出液中能回收原料中的苯,釜残液中含苯不低于进料流量为97%2%，求馈出液和釜残液的流量和组成20000kg/h解:苯的相对分子质量为甲苯的相对分子质量为以下标代表苯78,92BO进料中苯的摩尔分数38FB x=二+釜残液中苯的摩尔分数2780023*********二WBx=+进料平均相对分子质量
0.
41967810.
41969286.13进塔原料的摩尔流量M=x+-x=2000。
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