物料衡算和热量衡算

3物料衡算和热量衡算计算基准33024=h小时产二氯甲烷：=h物料衡算和热量衡算反响器的物料衡算和热量衡算应热。〔一〕〔1〕二氯甲烷产量为：kg/h，即：kmol/h；〔2〕原料组成含Cl296%，CH495%；进反响器的原料配比〔摩尔比〕: 循环气=1：出反响器的比例H22：31〔质量比〕342=〔摩尔比；操作压力:〔表压；25oC420oC。〔二〕反Cl2 应

CH3ClCHCl3CH4 CCl4HClXkmol/h，出反响器的一氯甲烷Ykmol/h，氯化氢Zkmol/h。可知：=为由进反响器的原料配比〔摩尔比〕Cl2：CH4：循环气=1：原料组成含Cl2可知：=为由22：l31〔质量比〕可得CHCl3每小时产量为：×=h(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=〔摩尔比〕可得CCl4的量为×－=h用元素守衡法则：Cl元素守衡=Y+×2+×3+×4+Z①H元素守衡4X=3Y+×2++Z②C元素守衡X=Y+++③解方程①①③得X=hY=hZ=h所以反响器进口原料中各组分的流量：Cl2: ×=h=h〔纯〕=h=h 〔含杂质〕CH4: h=h 〔纯〕=h=h 〔含杂质〕循环气流量：3×=kmol/h=Nm3/h其中：CH3Cl：kmol/hN2：×4%＋×3%=kmol/hCO2：×2%=kmol/hCH4：－－－=kmol/hkmol/h反响器出口中各组分流量：CH3Cl：kmol/hCH2Cl2：kmol/hCHCl3：kmol/hCCl4：kmol/hHCl：kmol/h循环气：kmol/h出口气体总量：＋＋＋＋kmol/h出口气体中各组分的含量：CH3Cl：×100%=%CH2Cl2：×100%=%3CHCl：×100%=%3CCl4：×100%=%HCl：×100%=%N2： ×100%=%CO2：×100%=%CH4：×100%=%3—1反响器物料平衡组分kmol/h

反响器进口组成%〔mol〕kg/h

反响器出口kmol/h 组成%〔mol〕kg/hCH4Cl2CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HClN2CO2总计 100 100〔三〕25℃为基准温度3—3—2反响物料标准摩尔生成焓Δf/〔kJ/mol〕物质输入输出CH4Cl2CO2CH3Cl CH2Cl2 CHCl3CCl4HCln(kmol)Δf0-100Δf=∑生成物Δf=∑生成物nΔHθ－∑f m反响物Hθ=－×106kJf m3—3生成物的标准摩尔定压热容/(J﹒K-1﹒mol-1)2 物质

CH2Cl2 CHCl3

HCl N COΔt=420－25=395℃输出焓：∑输出H=输出焓：∑输出H=∑nΔt=×106kJ则放出的热量：Q放出则放出的热量：Q放出=Δf+∑输出H+∑输入H=－×106kJ3—4循环气各物质的标准摩尔定压热容/(J﹒K-1﹒mol-1)物质

CH4

CH3Cl

N2 CO2循环气带出热量：Q带出=∑nΔt=×10循环气带出热量：Q带出=∑nΔt=×106kJ则Q =Q放出 带出循环气能带走的热量恰好为反响气放出的热量，是反响温度保持在420℃左右可以维持反响顺当进展。空冷器的物料衡算和热量衡算空冷器冷却降温，以保证吸取的顺当进展。〔一〕80℃，操作压力为〔表压。〔二〕3—5生成物的标准摩尔定压热容/(J3—5生成物的标准摩尔定压热容/(J﹒K-1﹒mol-1)物质

CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4

N2 CO2 CH4热负荷Q=热负荷Q=∑nkJ，吸取剂水先经二膜吸取成稀酸再去一膜吸取成高浓度酸。L/V也一样。〔一〕计算依据1〔摩尔%气体氯化氢含量%；807060℃；342℃；45〔表压；6%〔质量%〔摩尔；725℃。物料衡算8%可知一膜出口气体总量为kmol/h，含氯化氢kmol/h由二膜出口气体氯化氢含量%可知二膜出口气体总量为kmol/h，含氯化氢kmol/h总共反响掉氯化氢量为kmol/h16%〔摩尔〕则二膜出口酸浓度为%对并流高浓度气体吸取操作线方程为：即：1 2 1 V(Y－Y)＝L(X－X即：1 2 1 ：V=kmol/hx1= x2= y1= y2=则，需要的吸取剂用量：L=h吸取剂的单位耗用量：l=L/V=〔－〕=副产物盐酸的量：L=V(y-y)/(x-x)=×〔－〕/=kmol/h0 0 1 2 1 2第一膜式吸取器吸取氯化氢气体量：－＝kmol/h剩余气体总量：－＝h出口气体中各组分的含量：CH3Cl：×100%=%CH2Cl2：×100%=%CHCl3：×100%=%CCl4：×100%=%HCl：×100%=%N2： ×100%=%CO2：×100%=%CH4：×100%=%组分 第一模式吸取器出口kmol/h 组成%〔mol〕CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HClN2CO2总计 100热量衡算3—7第一膜式吸取器出口气体的标准摩尔定压热容/(J3—7第一膜式吸取器出口气体的标准摩尔定压热容/(J﹒K-1﹒mol-1)物质

CH3Cl CH2Cl2

CCl4 HCl

CO2 CH4Q=∑nΔt=×Q=∑nΔt=×106kJLQ = ΔH=×106kJL溶解 0Q =Q＋Q =×106kJ总 溶解·K〕·K〕W水Q总80W水Q总80－=kmol/h出口气体中各组分的含量：CH3Cl：×100%=%CH2Cl2：×100%=%CHCl3：×100%=%CCl4：×100%=%HCl：×100%=%N2： ×100%=%CO2：×100%=%CH4：×100%=%表3—8其次膜式吸取器出口物料平衡组分 吸取器吸取器出口kmol/h

组成%〔mol〕CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HClN2CO2总计

100〔1〕3—9其次膜式吸取器出口气体的标准摩尔定压热容/(J3—9其次膜式吸取器出口气体的标准摩尔定压热容/(J﹒K-1﹒mol-1)物质

CH3Cl CH2Cl2

CCl4 HCl N2 CO2 CH4Q=∑nΔt=×Q=∑nΔt=×106kJLQ = ΔH=×106kJL溶解 0Q =Q＋Q =×106kJ总 溶解其升温Δt=×其升温Δt=×106/〔××103〕=℃出口水温：33+=℃中和塔〔填料塔〕〔一〕计算依据进塔气体组成同二膜出口气体组成；0%〔质量；60℃；出口气体中无氯化氢和二氧化碳气体。〔二〕物料衡算入塔气体摩尔流量：Wv=kmol/h0惰性气体摩尔流量：G=－－=kmol/h0M=×%＋85×%＋×%＋154×%＋×%＋28×%＋44×%＋16×%=则：入塔气体质量流量：×kg/h入塔气体密度：ρ=〔×〕=m3v%〔质量：%〔质量：×100%=%〔摩尔〕〔质量：×100%=%〔摩尔〕氢氧化钠溶液消耗量：Wl=〔+×2〕/〔〔质量：×100%=%〔摩尔〕出塔气体中无氯化氢气体和二氧化碳气体，但会带出3kmol/h的水蒸气则总量为G0=kmol/h出口气体中各组分的含量：CH3Cl：