化学反应过程的物料衡算

1、A,1,C,O,变,换,C,O,2,脱,除,分,流,混,合,转,化,气,F,F,F,B,C,O,4,3,1,2,H,2,5,4,2,0,R,P,C,O,8,7,6,H,2,8,9,7,5,C,O,2,合,成,气,C,O,H,2,1,2,4,M,P,2,3,2,1,m,3,h,1,例,4-22,A,2,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

2、,4,6,6,2,3,5,6,CH,H,C,H,CH,H,C,4,2,3,5,6,7CH,10H,CH,H,C,第四节,化学反应过程的物料衡算,A,3,解：由题意画出物料流程图,S,S,1,H,2,S,3,C,H,4,P,P,2,C,6,H,5,C,H,3,P,4,C,6,H,6,R,P,R,P,1,H,2,R,P,2,C,6,H,5,C,H,3,R,P,3,C,H,4,R,P,4,C,6,H,6,M,F,M,F,1,H,2,M,F,2,C,6,H,5,C,H,3,M,F,3,C,H,4,1,0,F,F,F,F,1,H,2,F,F,2,C,6,H,5,C,H,3,分,流,器,混,合,器,反,应

3、,器,分,离,器,R,R,1,H,2,R,3,C,H,4,W,W,1,H,2,W,3,C,H,4,A,4,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,A,5,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,C,6,H,5,CH,3

4、,的剩余,1,h,mol,1,1,3,h,10mol,10,h,100mol,MF,1,1,2,1,h,m,o,l,100,h,m,o,l,10,MF,MF,5,MF,MF,2,1,1,1,h,75mol,M,F,1,2,h,mol,15,MF,1,1,2,2,h,m,3,2,0,h,mol,15,80,1,MF,RP,A,6,第四节,化学反应过程的物料衡算,生成的,C,6,H,6,CH4,的量,H2,的量,出料的总量,1,2,4,h,m,ol,76,11,98,80,MF,RP,1,1,3,2,2,3,h,mo,l,44,23,h,mo,l,10,68,1,76,11,7,98,1,80,9

5、8,80,MF,MF,MF,RP,1,1,2,2,1,1,h,mo,l,84,60,h,mo,l,4,2,76,11,75,10,98,1,80,98,80,MF,MF,MF,RP,1,1,h,mol,04,99,h,mol,76,11,44,23,3,84,60,RP,A,7,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,6134,0,04,99,84,60,1,RP,x,0303,0,04,99,3,2,RP,x,2369,0,04,99,44,23,3,RP,x,1187,0,04,99,76,11,4,RP,x,1,2,2,P,R,P,3,m,o,l,h,1

6、,4,4,P,R,P,1,1,7,6,m,o,l,h,1,1,h,m,ol,76,14,h,11.76)m,ol,3,P,A,8,第四节,化学反应过程的物料衡,算,则,则,由分流器的特征，有,2033,0,76,14,3,x,2,P,7967,0,76,14,76,11,x,4,P,1,1,1,mol.h,84,60,RP,S,1,3,3,mol.h,44,23,RP,S,1,1,h,mol,28,84,h,mol,44,23,84,60,S,7219,0,28,84,84,60,1,s,x,2781,0,28,84,44,23,3,s,x,1,1,S,R,x,x,3,3,S,R,x,x,A,

7、9,第四节,化学反应过程的物料衡算,衡算体系：混合器,CH,4,平衡,3,C,6,H,5,CH,3,平衡,4,H,2,平衡,5,联立,4,5,6,式解得,3,3,3,R,Rx,R,MF,2,2,FF,MF,1,1,1,R,Rx,FF,MF,1,h,m,ol,96,35,R,1,2,h,mol,15,F,F,1,1,h,m,ol,04,49,F,F,1,1,h,m,ol,04,64,h,m,ol,15,04,49,F,F,A,10,组分,H,2,C,6,H,5,CH,3,CH,4,C,6,H,6,合计,物质的量,mol,h,1,49.04,15,64.04,FF,摩尔分数,76.58,23.42

8、,100,物质的量,mol,h,1,75,15,10,100,MF,摩尔分数,75,15,10,100,物质的量,mol,h,1,60.84,3,23.44,11.76,99.04,RP,摩尔分数,61.43,3.06,24.68,11.87,100,物质的量,mol,h,1,3,11.76,14.76,P,摩尔分数,20.33,79.67,100,物质的量,mol,h,1,60.84,23.44,84.28,S,摩尔分数,72.19,27.81,100,物质的量,mol,h,1,25.96,10.0,35.96,R,摩尔分数,72.19,27.81,100,物质的量,mol,h,1,34.8

9、8,13.44,48.32,W,摩尔分数,72.19,27.81,100,计算结果汇总列表如下表,A,11,23.04.2020,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,1,2,3,1,2,3,1,2,2,3,1,4,2,5,4,2,7,x,x,x,x,x,x,x,x,1,1,2,2,2,3,1,2,0,5,3,3,3,2,2,1,3,1,2,1,3,1,4,2,5,4,0,4,1,2,1,2,0,7,0,2,5,1,5,6,5,x,x,x,x,x,x,第,一,次,消,元,第,行,各,元,素,依,次,减,去,第,行,各,元

10、,素,后,得,第,二,次,消,元,第行,各,元,素,依,次,减,去,第,1,2,0,6,2,5,3,2,1,3,1,0,4,1,2,0,0,0,8,7,5,5,2,5,x,x,x,行,各,元,素,后,得,回代,将上三角形方程组自下而上逐步进行求解,从而得出,x,3,6,x,2,1,x,1,9,返回,A,12,23.04.2020,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,x,3,D16/C16,6,A,13,23.04.2020,单元,1,数据处理,二,采用,Excel,求解线性方程组,二,方法二,

11、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,Mdeterm,Minverse,Mmult,A,14,23.04.2020,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,x,1,x,2,x,3,A,15,23.04.2020,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