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PROII过程模拟作业第2讲 反应器模块2.1 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1:4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ，当反应器出口处CH4转化率为73%时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？反应和原料同示例conversion，若反应在恒压及绝热条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，反应器进口温度为950 ，当反应器出口处CH4转化率为73%时，反应器出口温度是多少？ (Conversion Reactor)答1连接反应器2，规定反应单位3选择组分4选择热力学模型5建立反应方程式6输入物流7输入转化率8运行并查看结果2温度为375.85运行并查看其结果2.2 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1:4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，分析示例（1）中反应温度在3001000 范围变化时对反应器出口物流CH4质量分率的影响。 (Equilibrium Reactor)答1设计流程2规定单位3输入组分4热力学模型5建立反应方程式6输入物流7casestudy8规定转化率未查到平衡数据第3讲练习3.1 设有下列离开甲醇反应器的混合物：CO，100kmol/h；H2，200kmol/h；甲醇，100kmol/h。该气体处于100atm和300，试计算其比容。分别采用（1）理想气体定律；（2）Redlich-Kwong状态方程；（3）Redlich-Kwong-Soave状态方程。试比较三个结果，问该混合物能否作为理想气体？1画工艺流程2规定单位3选择组分4热力学方程5规定物流参数6运行并查看其结果3.2 甲苯加氢去烷基是在高温高压下进行，过量的2用于防止芳烃裂解生成轻质气体。实际操作中，甲苯的单程转化率仅70，为了分离和循环氢气，反应器出来的热态流出物（5597kmol/h at 3448kpa and 408.2K）在闪蒸器中分离产物时被分凝至322。如果反应器流出物的组成如下表所列，且闪蒸器的压力为3344kpa，计算离开闪蒸器的物料组成和气、液两相的流量以及闪蒸器的热负荷。比较使用不同的热力学模型时计算结果（包括闪蒸器值、焓、熵变化）有何不同？ 使用三种热力学模型：S-R-K模型、P-R模型、L-K-P模型组分摩尔分率H20.3177CH40.5894C6H60.0715C7H80.0214答 12规定单位3输入组分4热力学模型5反应方程式6输入物流7输入反应器参数8运行并查看起结果（1）（2）（3）第4讲练习（分离模块）4.1 对于含等摩尔的正戊烷和正己烷的溶液，试计算：（） 120下的露点压力;（） 1atm下的泡点温度;120,0.9atm时的气相分率,气相和液相中的摩尔分率。答 1 画流程图2 规定单位3输入组分4热力学模型5输入物流6 规定反应器参数并且查看运行结果（1）（2）（3）4.2 要求用一个精馏塔分离苯和苯乙烯在77oF和1atm条件下的等摩尔混合物。塔顶馏出物中苯含量应当为99mol%，且应包含进塔原料中95mol%的苯。用过程模拟软件确定全回流下的最少理论塔板数（Nmin）、最小回流比（Rmin）和R1.3 Rmin时处于平衡的理论塔板（精馏）答 1 画工艺流程2 选择单位3选择组分4热力学模型5输入参数6规定产品要求7运行并查看结果4.3用常规精馏从联苯中分离甲苯。分离规定如下：lbmol/h 进料 馏出液塔底产物苯3.4甲苯84.6 2.1联苯5.1 1.0温度 = 264；压力 = 对进料为37.1psia回流比 = 1.3倍最小回流比，用全凝器总压 = 36 psia；塔底压力 = 38.2psia(a) 确定实际回流比和精馏段及提馏段的理论级数。(b) 对D/F之比值为（3.4 + 82.5 + 1.0）/93.1，计算个组分的分离程度。将结果与上面的规定进行比较。(c) 如果由(b)计算的组分分离程度不能满足规定分离，调节回流比使塔底产物中的甲苯达到规定流量。（精馏）答 1 画工艺流程2选择单位3选择组分4热力学模型5输入物流参数6规定相关参数7规定产品质量89运行并查看其结果4.4 天然气主要成分是甲烷，但含有少量的其它化合物。在冷冻吸收过程中，天然气在865psia下冷却道40，再送入吸收塔，吸收塔用十二烷作为吸收剂，吸收剂流量为10000 lbmol/h。试确定在30级的吸收塔中每种化合物的吸收分率。（吸收）组分流量/（lbmol/h）甲烷700000乙烷27000丙烷11000异丁烷3200正丁烷2800异戊烷1200正戊烷770己烷820答 1画流程2选择单位制3 选择组分4热力学模型5输入进料参数6设置吸收塔7运行并查看其结果4.5 在25下通过液-液萃取用甲醇分离环己烷和环戊烷。该系统的相平衡可用NRTL方程或UNIQUAC方程预测。对下图中的条件和下列平衡级数计算产物流量和组成及级间流量和组成：（萃取）(a) N = 1个平衡级(b) N = 2个平衡级(