反应工程习题讲解(第一章).ppt

1、高等反应工程教程习题解答,1,习题讲解(一）,第1章 Week 10, Nov.9, 2007 Week 12, Nov.21, 2008 Week 12, Nov.19, 2010,2,从知识到能力的锻炼,将实际问题,科学问题,一定模式,3,第一章练习题1-1 化学计量系数矩阵法,C2H4 O2 CO2 H2O C2H4O,C2H4 O2 CO2 H2O C2H4O,C2H4 O2 CO2 H2O C2H4O,3+1,4,工业中的苯烃化过程 由苯与乙烯经烷基化是生产乙苯的传统工艺，过程有液相法和气相法两种。 试验表明，对于苯烃化的催化精馏工艺，进料可采用相当低的苯烯摩尔比(1.7)。与液相法

2、 810，气相法 520相比，其优越性是明显的。由于进料苯烯物质的量比较低，使后继分离费用大幅度下降。反应产物的选择性在99.7% 以上，产物中没有甲苯和二甲苯。 催化裂化干气和甲苯资源比较丰富，以此为原料来制取聚对甲基苯乙烯塑料，是一条合理利用催化裂化干气和甲苯的新途径。,1-3不同的反应进度,5,计算独立反应数 3 由于液相产品分析未包含二甲苯，因此前三个方程设为独立反应 列出物料衡算式： 乙烯以1mol计，则苯为4.07mol 反应（）中乙烯的反应进度为 X1 mol 反应（2）中乙烯的反应进度为 X2 mol 反应（3）中苯的反应进度为 X3 mol,6,B + Et = EB 4.0

3、7 - X1-X3 1-X1-X2 X1 - X2 +2X3 EB + Et = DEB X1 - X2+2X3 1-X1-X2 X2-X3 DEB + B = 2EB X2 X3 4.07-X1-X3 X1-X2+ 2X3,三个独立反应的物料衡算方程:,7,X2 - X3 = m1 (二乙苯） = 0.0548 X1- X2 + 2X3 = m2 (乙苯) = 0.437 4.07 - X1-X3 = m3 (苯） = 3.596,方程（1）（3）得： X1 + X2 = 0.5288 因此, 乙烯转化率: (X1 + X2) /1 = 52.88% 苯的转化率: (255-224)/255

4、=12.2%,(1) (2) (3),8,由乙烯生成乙苯的选择性: 由乙烯生成二乙苯的选择性:,9,-反应进度法,烃类蒸汽裂解制乙烯装置中裂解气含有摩尔分数为0525的乙炔，乙炔在烯烃后加工特别是烯烃聚合过程中是有害物质，需要除去，因此乙炔分离是乙烯装置流程中重要的过程之一。目前乙烯装置中脱除裂解气中的乙炔主要采用两类工艺流程：萃取精馏和催化选择加氢转化。 假定进料中C2H2(A)为1 mol, H2(B)为1.25 mol, C2H4(C)为176.3 mol.令C2H6为D，C12H18为E 注意：这是分子数减少的反应,10,A + B = C 1- X1 X31.25 - X1 - X2

5、 - 0.5X3 176.3 + X1 - X2 C + B = D 176.3 + X1 - X2 1.25 - X1 - X2 - 0.5 X3 X2 A + 0.5B = 1/6 E 1- X1 X3 1.25 - X1 - X2 - 0.5 X3 (1/6)* X3,A+B +C+D+E=S (1- X1 X3 )/S = 0 (1.25 - X1 - X2 - 0.5 X3)/S = 0.07% X2 / S = 0.1%,假定A在反应1和3中的进度为X1和X3摩尔， B在反应2中的进度为X2摩尔,11,-复杂体系的化学平衡计算,平衡常数法 最小自由能法 本题只有两个平衡反应，可以用

6、平衡常数法 1) 该反应系统的独立反应数为，取以下三个独立反应： B + C2H4 EB(1) B + DEB = 2EB(2) EB = DMB(3) 假定反应物由第一个（不可逆）反应开始生成乙苯，则乙烯耗尽后苯与乙苯的摩尔比为：1（初始原料组成苯：乙烯：）。以此作为初始组成，由反应(2)、(3)计算达到化学平衡时的系统组成。,12,）根据 和 计算673K下的化学平衡常数。 ）列出平衡表达式。假定达到化学平衡时反应(2)的进程为x1，反应(3)的进程为x2。以摩尔乙苯为基准的物料衡算： B + DEB = 2EB(2) 6-x1 -x1 1+2x1-x2 EB = DMB(3) 1+2x1-x2 x2 反应后的摩尔总量为：(6-x1)-