化工计算物料衡算.ppt

化工计算物料衡算
第1页，共37页，编辑于2022年，星期五
一、化工计算的分类
设计型计算(事前设计化工厂)
校核型计算(对工厂现有的生产装置进行计算，进而对生产情况进行分析、整改)
第2页，共37页，编辑于2022年组分的积累及驰放器
输入惰性组分的量=输出惰性组分的量
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无反应过程的基本公式
稳态无反应过程
Fi=Fo
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例题
有一个蒸馏塔，输入输出物料组成见下图，%，请对此塔作物料衡算。
蒸馏塔
冷凝器
F=100kg/h
A
B
C
P kg/h
A x
B y
C 1-x-y
W kg/h
A
B
C
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物料衡算方程
A
F*=P*x+W*
B
F*=P*y+W*
C
F*=P*(1-x-y)+W*
另外的已知条件
P*x=F**%
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完全反应过程的物料衡算
稳态有反应过程
Fi+Dp=Fo+Dr
非完全反应(x≠100%)
反应不彻底(直接求解)
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例题
用邻二甲苯氧化法生产邻苯二甲酸酐(苯酐)，输入输出物料组成见下图，计算邻二甲苯的转化率、产品的收率及选择性。
反应过程
邻二甲苯 210kg/h
空气4620 Hm3/h
氧气 (mol/mol)
氮气 (mol/mol）
P
苯酐 %（mol）
顺酐 %
氧气 %
氮气 %
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写化学反应方程式
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选基准
邻二甲苯 210kg/h
邻二甲苯
苯酐
顺酐
分子量
106
148
98
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物料衡算
输入氧气量
210kg/h邻二甲苯完全氧化所需的氧气
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输入氮气的量
反应产物的总量
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产物中
邻二甲苯
×==
苯酐
×==
顺酐
×==
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收率(mol)
苯酐
顺酐
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苯酐的选择性
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有反应平衡过程的物料衡算
物料衡算方程为非线性方程（迭代求解）
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例题
甲烷与水蒸气用镍催化剂进行转化反应生产氢气。转化过程的主要反应为甲烷转化反应和一氧化碳变换反应，即：
CH4+H2O CO+3H2
CO+H2O CO2+H2
，温度为760℃，压力为5大气压。假定上述反应达到平衡．求产物的平衡组成。
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流程图
反 应 过 程
CH4 1mol
H2O
H2O W mol
CH4 M mol
CO x mol
CO2 y mol
H2 z mol
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物料平衡方程
元素衡算
H: 2+=W+2M+z
C: 1=M+x+y
O: =W+x+2y
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反应平衡方程
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各组分的分压
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整理得到
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循环过程的物料衡算
单程转化率
总转化率
惰性组分的积累及驰放器
输入惰性组分的量=输出惰性组分的量
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例题
丙烷在催化反应器中脱氢生成丙烯，其反应式为：
C3H8 C3H6+H2
丙烷的总转化率为95％。反应生成物经分离器分成产物P和循环物料R。产物中含有C3H8 、C3H6及H2，其中C3H8的量为未反应C3H8