化学反应过程的物料衡算

例4-22,例,甲苯催化加氢脱甲基制苯，主反应和副反应主反应：副反应：以纯氢和纯甲苯为原料，进入反应器的氢与甲苯之比为5:1（摩尔比）。甲苯的单程转化率为80%，生成苯的选择性为98%，未反应的甲苯和产物苯作为产品物流输出体系，氢和甲烷循环。要求混合原料中甲烷含量不大于10%，计算排放比及各物流的组成。,第四节化学反应过程的物料衡算,解：由题意画出物料流程图,第四化学反应过程的物料衡算,说明：（1）流程中物料流股各物质流量的下标编号尽可能保持一致，下标相同表示同一种物质，这样可以避免列衡算式时出差错。本题中只有混合原料的组成有已知数据，设其为基准后可先对反应器系统进行物料衡算。（2）由题意要求混合原料中甲烷含量不大于10%，取10%进行计算，这样计算得到的排放量数据为最小值，实际排放时应稍稍大于此值。,基准：进反应器混合原料：100衡算体系：反应器进料：由已知，总物料：（1）（2）解（1）、（2）式得：出料：C6H5CH3的剩余：,第四节化学反应过程的物料衡算,生成的C6H6：CH4的量：H2的量：出料的总量：,第四节化学反应过程的物料衡算,反应器出口物料的组成：衡算体系：分离器,第四节化学反应过程的物料衡算,则：则：由分流器的特征，有：，,第四节化学反应过程的物料衡算,衡算体系：混合器CH4平衡：（3）C6H5CH3平衡：（4）H2平衡：（5）联立（4）、（5）、（6）式解得：,计算结果汇总列表如下表,2020/4/30,单元1数据处理,第5节物料衡算的计算机解题,一、手工求解线性方程组,例采用高斯消元法求解三阶方程组,回代:将上三角形方程组自下而上逐步进行求解,从而得出x3=6、x2=1、x1=9,返回,2020/4/30,单元1数据处理,二、采用Excel求解线性方程组,（一）方法一Gauss消去法与Excel单元格驱动相结合求解,返回,回代:x3=D16/C16=6,2020/4/30,单元1数据处理,二、采用Excel求解线性方程组,（二）方法二采用Excel自带函数求解线性方程组,返回,第二步:求矩阵的逆,第三步:求方程的解,第一步:求系数行列式的值,判断方程组有无解,函数:MdetermMinverseMmult,2020/4/30,单元1数据处理,二、采用Excel求解线性方程组,（三）方法三采用Excel规划求解法求解线性方程组,第二步:选中B33,点击“工具”,选择“规划求解”,调出“规划求解参数对话框”,如图所示。选择值为（V）,输入第一个方程的常数项值“1”。可变单元格输入框中；输入：$A$33:$A$35。,第一步:依次在单元格B33,B34,B35中输入3个方程的表达式,即:=2*A33-A34+3*A35;=4*A33+2*A34+5*A35;=A33+2*A34+0*A35其中A33、A34、A35分别代表x1、x2、x3。,2020/4/30,单元1数据处理,二、采用Excel求解线性方程组,（三）方法三采用Excel规划求解法求解线性方程组,第二步:选中B33,点击“工具”,选择“规划求解”,调出“规划求解参数对话框”,如图所示。选择值为（V）,输入第一个方程的常数项值“1”。可变单元格输入框中；输入：$A$33:$A$35。,2020/4/30,单元1数据处理,二、采用Excel求解线性方程组,（三）方法三采用Excel规划求解法求解线性方程组,返回,第四步:求解计算,添加完约束