《化工设计》赣品课翟 甲苯xrS3=0.95S4+0.43S5 (6) 体系C(整个过程):总物料1000=S2+S4+S5 苯1000×0.5=0.95S2+0.03S4+0.0045S5 甲苯1000×0.3=0.03S2+095S4+043S 以上9各方程,只有6各是独立的。因为(1)+(4)=(7)式,同样, (2)+(5)=(8)式及(3)+(6)=(9)式。因此,解题时可以任选二组方程。 由题意,应选体系C(整个过程),因为三个流股2、4、5的组成均已知,只有S2、S4、S 三个未知量,可以从(7)、(8)、(9)三式直接求解。 由(7)、(8)、(9)三式解得 520 mol/h S4=150 mol/h Ss=330 mol/h 再任选一组体系A或B的衡算方程,可解得: S3=480mol/h,x3B=0.0125,xr=0.5925,x3x=0.395 有化学反应过程的物料衡算 有化学反应的过程,物料中的组分比较复杂。因为,工业上的化学反应,各反应物的 实示用量,并不等于化学反应式中的理论量。为了使所需的反应顺利进行,或使其中较昂 贵的又应物全部转化,常常使价格较低廉的一些反应物用量过量。例如乙烯用空气氧化生 产环氧乙烷,采用过量的空气。此外,在工业化学反应中,化学反应进行的程度往往不完 全,留下剩余的反应物、或者由于中间反应、平行反应或串联反应而生成副产物、或者存 在不参加反应的组分等等,这些剩余的反应物或副产物与产物混在一起排出。因此,使物 料衡算比无化学反应过程的计算复杂,尤其是当物料组成及化学反应比较复杂时,计算更 应注意 反应转化率、选择性及收率等概念 工业化学反应过程中,当反应原料的配比不按化学计量比时,限据反应物的化学计量 数大小可称其为限制反应物与过量反应物 1、限制反应物:化学反应原料不按化学计量比配料时,其中以最小化学计量数存在 的反应物称为限制反应物。 2、过量反应物:不按化学计量比配料的原料中,某种反应物的量超过限制反应物完 全反应所需的理论量,该反应物称为过量反应物。 3、过量百分数:过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占所需理论量的百分 数。若以从表示过量反应物的摩尔数,N表示与限制反应物完全反应所需的摩尔数,则过 量百分数即为 过量%= ×100% 4、转化率(以x表示):某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。若以N NA2分别表示反应物A输入及输出体系的摩尔数,则反应物A的转化率为 A2×100% N 个化学反应,由不同反应物可计算得到不同的转化率。因此,应用时必须指明某 个反应物的转化率。若没有指明时,则往往是指限制反应物的转化率 5、选择性(以S表示):反应物反应成目的产物所消耗的量占反应物反应掉的量的 百分数。若反应物为A,生成的目的产物为D,ND表示生成的目的产物D的摩尔数,a、ȩࡆጕ䃮䃑Ȫ㇮ৱ䄮⼻ 10 ⬆㣃 x3T S3 ˙0.95S4 ˇ 0.43 S5 (6) ԧ㋏ C˄ᭈϾ䖛⿟˅˖ᘏ⠽᭭ 1000 ˙S2 ˇ S4 ˇ S5 (7) 㣃 1000 ×0.5˙0.95S2 ˇ 0.03S4 ˇ 0.0045S5 (8) ⬆㣃 1000 ×0.3˙0.03S2 ˇ 0.95S4 ˇ 0.43S5 (9) ҹϞ 9 ৘ᮍ⿟ˈা᳝ 6 ৘ᰃ⣀ゟⱘDŽ಴Ў˄1˅ˇ˄4˅˙˄7˅ᓣˈৠḋˈ ˄2˅ˇ˄5˅˙˄8˅ᓣঞ˄3˅ˇ˄6˅˙˄9˅ᓣDŽ಴ℸˈ㾷乬ᯊৃҹӏ䗝Ѡ㒘ᮍ⿟DŽ ⬅乬ᛣˈᑨ䗝ԧ㋏ C(ᭈϾ䖛⿟)ˈ಴ЎϝϾ⌕㙵 2ǃ4ǃ5 ⱘ㒘៤ഛᏆⶹˈা᳝ S2ǃS4ǃS5 ϝϾ᳾ⶹ䞣ˈৃҹҢ(7)ǃ(8)ǃ(9)ϝᓣⳈ᥹∖㾷DŽ ⬅(7)ǃ(8)ǃ(9)ϝᓣ㾷ᕫ S2 ˙ 520 mol / h S4 ˙ 150 mol / h S5 ˙ 330 mol / h ݡӏ䗝ϔ㒘ԧ㋏ A ៪ B ⱘ㸵ㅫᮍ⿟ˈৃ㾷ᕫ˖ S3 ˙ 480 mol / hˈx3B˙0.0125ˈx3T˙0.5925ˈx3x˙0.395 3ˉ4 ᳝࣪ᄺডᑨ䖛⿟ⱘ⠽᭭㸵ㅫ ᳝࣪ᄺডᑨⱘ䖛⿟ˈ⠽᭭Ёⱘ㒘ߚ↨䕗໡ᴖDŽ಴ЎˈᎹϮϞⱘ࣪ᄺডᑨˈ৘ডᑨ⠽ⱘ ᅲ⼎⫼䞣ˈᑊϡㄝѢ࣪ᄺডᑨᓣЁⱘ⧚䆎䞣DŽЎњՓ᠔䳔ⱘডᑨ乎߽䖯㸠ˈ៪Փ݊Ё䕗ᯖ 䌉ⱘজᑨ⠽ܼ䚼䕀࣪ˈᐌᐌՓӋḐ䕗Ԣᒝⱘϔѯডᑨ⠽⫼䞣䖛䞣DŽ՟བЭ⛃⫼ぎ⇨⇻࣪⫳ ѻ⦃⇻Э⛋ˈ䞛⫼䖛䞣ⱘぎ⇨DŽℸ໪ˈ೼ᎹϮ࣪ᄺডᑨЁˈ࣪ᄺডᑨ䖯㸠ⱘ⿟ᑺᕔᕔϡᅠ ܼˈ⬭ϟ࠽ԭⱘডᑨ⠽ǃ៪㗙⬅ѢЁ䯈ডᑨǃᑇ㸠ডᑨ៪І㘨ডᑨ㗠⫳៤ࡃѻ⠽ǃ៪㗙ᄬ ೼ϡখࡴডᑨⱘ㒘ߚㄝㄝˈ䖭ѯ࠽ԭⱘডᑨ⠽៪ࡃѻ⠽Ϣѻ⠽⏋೼ϔ䍋ᥦߎDŽ಴ℸˈՓ⠽ ᭭㸵ㅫ↨᮴࣪ᄺডᑨ䖛⿟ⱘ䅵ㅫ໡ᴖˈᇸ݊ᰃᔧ⠽᭭㒘៤ঞ࣪ᄺডᑨ↨䕗໡ᴖᯊˈ䅵ㅫ᳈ ᑨ⊼ᛣDŽ ϔǃডᑨ䕀࣪⥛ǃ䗝ᢽᗻঞᬊ⥛ㄝὖᗉ ᎹϮ࣪ᄺডᑨ䖛⿟Ёˈᔧডᑨॳ᭭ⱘ䜡↨ϡᣝ࣪ᄺ䅵䞣↨ᯊˈ䰤᥂ডᑨ⠽ⱘ࣪ᄺ䅵䞣 ᭄໻ᇣৃ⿄݊Ў䰤ࠊডᑨ⠽Ϣ䖛䞣ডᑨ⠽DŽ 1ǃ䰤ࠊডᑨ⠽˖࣪ᄺডᑨॳ᭭ϡᣝ࣪ᄺ䅵䞣↨䜡᭭ᯊˈ݊Ёҹ᳔ᇣ࣪ᄺ䅵䞣᭄ᄬ೼ ⱘডᑨ⠽⿄Ў䰤ࠊডᑨ⠽DŽ 2ǃ䖛䞣ডᑨ⠽˖ϡᣝ࣪ᄺ䅵䞣↨䜡᭭ⱘॳ᭭Ёˈᶤ⾡ডᑨ⠽ⱘ䞣䍙䖛䰤ࠊডᑨ⠽ᅠ ܼডᑨ᠔䳔ⱘ⧚䆎䞣ˈ䆹ডᑨ⠽⿄Ў䖛䞣ডᑨ⠽DŽ 3ǃ䖛䞣ⱒߚ᭄˖䖛䞣ডᑨ⠽䍙䖛䰤ࠊডᑨ⠽᠔䳔⧚䆎䞣ⱘ䚼ߚऴ᠔䳔⧚䆎䞣ⱘⱒߚ ᭄DŽ㢹ҹҢ㸼⼎䖛䞣ডᑨ⠽ⱘᨽᇨ᭄ˈNt㸼⼎Ϣ䰤ࠊডᑨ⠽ᅠܼডᑨ᠔䳔ⱘᨽᇨ᭄ˈ߭䖛 䞣ⱒߚ᭄ेЎ 䖛䞣ˁ˙ 100ˁ t e t N N N 4ǃ䕀࣪˄⥛ҹ x 㸼⼎˅˖ᶤϔডᑨ⠽ডᑨᥝⱘ䞣ऴ݊䕧ܹ䞣ⱘⱒߚ᭄DŽ㢹ҹ NA1ǃ NA2 ߿ߚ㸼⼎ডᑨ⠽ A 䕧ܹঞ䕧ߎLTDԧⱘᨽᇨ᭄ˈ߭ডᑨ⠽ A ⱘ䕀࣪⥛Ў 100% 1 1 2  A A A A N N N x ϔϾ࣪ᄺডᑨˈ⬅ϡৠডᑨ⠽ৃ䅵ㅫᕫࠄϡৠⱘ䕀࣪⥛DŽ಴ℸˈᑨ⫼ᯊᖙ乏ᣛᯢᶤ Ͼডᑨ⠽ⱘ䕀࣪⥛DŽ㢹≵᳝ᣛᯢᯊˈ߭ᕔᕔᰃᣛ䰤ࠊডᑨ⠽ⱘ䕀࣪⥛DŽ 5ǃ䗝ᢽᗻ˄ҹ S 㸼⼎˅˖ডᑨ⠽ডᑨ៤Ⳃⱘѻ⠽᠔⍜㗫ⱘ䞣ऴডᑨ⠽ডᑨᥝⱘ䞣ⱘ ⱒߚ᭄DŽ㢹ডᑨ⠽Ў Aˈ⫳៤ⱘⳂⱘѻ⠽Ў DˈND 㸼⼎⫳៤ⱘⳂⱘѻ⠽ D ⱘᨽᇨ᭄ˈaǃ