化學(xué)反應(yīng)工程第四版第一章作業(yè)ppt課件

1、O4H2COO3OH2CHO2H2HCHOOOH2CH2223223 進(jìn)入反響器的原料中，甲醇：空氣：水蒸氣進(jìn)入反響器的原料中，甲醇：空氣：水蒸氣2：4：1.3摩爾比，反響后甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)摩爾比，反響后甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)72，甲醛的收率為，甲醛的收率為69.2。 計(jì)算計(jì)算1反響的選擇率；反響的選擇率；2反響器出口的氣體組成。反響器出口的氣體組成。1-1 銀催化劑上進(jìn)展甲醇氧化為甲醛的反響銀催化劑上進(jìn)展甲醇氧化為甲醛的反響反響器出口組成如下：反響器出口組成如下：CH3OH ：27.397(1-72%)=7.671molCH2O ：27.39769.2%=18.959molCO2： 27.39772%-1

2、8.959=0.767molH2O ：18.959+0.767 2+17.808=38.01molO2：11.468-18.959/2-1.5 0.767=0.838molN2：42.756mol組成組成物質(zhì)的量物質(zhì)的量ni0(mol)CH3OH27.397H2O17.808O211.468N242.756注：空氣中注：空氣中 O2占占20.93% N2占占78.03%解：解：1反響選擇率反響選擇率 S=Y/x=69.2%/72%=96.11%2設(shè)進(jìn)入反響器的原料量為設(shè)進(jìn)入反響器的原料量為100mol，反響器進(jìn)料組成如下：，反響器進(jìn)料組成如下：O4H2COO3OH2CHO2H2HCHOOOH2

3、CH2223223 組成組成物質(zhì)的量物質(zhì)的量ni(mol)摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)yi(%)CH3OH7.6717.02HCHO18.95917.35CO20.7670.702H2O38.30135.04O20.8380.767N242.75639.12小計(jì)小計(jì)109.29211-2 甲醇合成過(guò)程中含有組分甲醇合成過(guò)程中含有組分CO、 CO2、H2、CH3OH、H2O、N2和和CH4。知反響器進(jìn)口各組分的摩爾分?jǐn)?shù)。知反響器進(jìn)口各組分的摩爾分?jǐn)?shù)yi0, i代表各組分。取代表各組分。取CO和和CO2加氫反響為關(guān)鍵反響，分別導(dǎo)加氫反響為關(guān)鍵反響，分別導(dǎo)出出: 1出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為出口氣體中關(guān)鍵組分

4、摩爾分?jǐn)?shù)為yCO2和和yCO時(shí)；時(shí)； 2出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為yCH3OH和和yCO2時(shí)時(shí), 其他各組分摩爾分?jǐn)?shù)的計(jì)算表達(dá)式。其他各組分摩爾分?jǐn)?shù)的計(jì)算表達(dá)式。OHCOHCOOHOHCH3HCOOHCH2HCO222232232 (1)(2)(3)解：取解：取CO和和CO2加氫反響為關(guān)鍵反響，反響方程式為：加氫反響為關(guān)鍵反響，反響方程式為： 其中其中(2) (1) (3) ，故可取，故可取(1) 、(2) 或或(1) 、(3) 為關(guān)鍵為關(guān)鍵反響式。反響式。進(jìn)口進(jìn)口出口出口組分組分摩爾分率摩爾分率摩爾流量摩爾流量摩爾流量摩爾流量摩爾分率摩爾分率COCO2H2CH3

5、OHH2ON2CH4小計(jì)小計(jì)11(1) 出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為yCO2和和yCO，取，取1、2反響。反響。0COy02COy02Hy02OHy02Ny04CHyCOy2COy2HyOHy22Ny4CHyOHCHy300COTyN002COTyN002HTyN002OHTyN002NTyN004CHTyN0TNCOTyN2COTyN)(3)(2222000000COTCOTCOTCOTHTyNyNyNyNyN 002NTyN004CHTyN)()(223000000COTCOTCOTCOTOHCHTyNyNyNyNyN 2220000COTCOTOHTyNyNy

6、N )(22200000COTCOTCOTCOTTTyNyNyNyNNN 03OHCHy003OHCHTyN00022221221COCOCOCOTTyyyyNN )(22200000COTCOTCOTCOTTTyNyNyNyNNN 由由可得可得00000000000000000000004224222222222222233222222221221221221221)(221(221)()(32)32(221221CHCOCOCOCOCHNCOCOCOCONCOCOCOCOOHCOCOOHCOCOCOCOCOCOOHCHOHCHCOCOCOCOHCOCOCOCOHyyyyyyyyyyyyyy

7、yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy 進(jìn)口進(jìn)口出口出口組分組分摩爾分率摩爾分率摩爾流量摩爾流量摩爾流量摩爾流量摩爾分率摩爾分率COCO2H2CH3OHH2ON2CH4小計(jì)小計(jì)11(2) 出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為出口氣體中關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù)為yCH3OH 和和yCO20COy02COy02Hy02OHy02Ny04CHyCOy2COy2HyOHy22Ny4CHyOHCHy300COTyN002COTyN002HTyN002OHTyN002NTyN004CHTyN0TN2233000000)(COTCOTOHCHTOHCHTCOTyNyNyNyNyN 2COTyN)()(222332

8、000000COTCOTOHCHTOHCHTHTyNyNyNyNyN 002NTyN004CHTyNOHCHTyN32220000COTCOTOHTyNyNyN OHCHTOHCHTTTyNyNNN3322000 03OHCHy003OHCHTyN000000000000003344332223322223233323332322212121212121)()(212122121)2(OHCHOHCHCHCHOHCHOHCHNNCOOHCHOHCHCOOHOHCOOHCHCOOHCHCOOHCHOHCHCOCOOHCHOHCHOHCHCOOHCHHHyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy

9、yyyyyyyy OHCHTOHCHTTTyNyNNN3322000 00332121OHCHOHCHTTyyNN 得得OHOHCH3HCOOHCH2HCO232232 232210COOHCHTTyyNN 得得)21()21()21)()(21(2)21)(3443222322223232332220000000OHCHCHCHOHCHNNCOOHCHCOOHOHCOOHCHCOCOOHCHCOCOOHCHOHCHCOHHyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy 23220COTOHCHTTTyNyNNN 由由1-3 確定以下反響物系的獨(dú)立反響數(shù)。確定以下反響物系的獨(dú)立反響數(shù)。(1)C

10、O、CO2、H2、CH3OH、H2O、CH4、CH3OCH3、 C4H9OH、N2H、C、O、N(2) CO2、MgO、CaO、MgCO3、CaCO3 Ca、Mg、C、O解解(1)：寫出原子矩陣：寫出原子矩陣NOCHrccNOCHNOHNOH29433423222943342322 HC OCHCH CH OHOHCHCOCOH131 HC OCHCH CH OHOHCHHCOCOji2000000000110112100421011100532120012/1,2000000000110110210421010110106424200 NOCHccNOCHrrrNOCHrrOHNNOHNOH

11、OHCH HC OCHCH CH OHCOCOH94 HC OCHCH CH OHOHCHCOCOH432 HC OCHCH CH OHOHCHCOCOH233943342222294334232229433423220000010000311101001732100102532100011000000000311101000732110100532120012/1200000000031110100042101110053212001 由此可知，矩陣由此可知，矩陣ji的秩為的秩為4，而反響組分?jǐn)?shù)為，而反響組分?jǐn)?shù)為9，因此獨(dú)立反響數(shù)等，因此獨(dú)立反響數(shù)等于于945。 假設(shè)選定假設(shè)選定H2O、CH

12、4、 CH3OCH3 、 C4H9OH、 CH3OH為關(guān)鍵組為關(guān)鍵組分分,5個(gè)獨(dú)立反響的各計(jì)量系數(shù)向量可表示為：個(gè)獨(dú)立反響的各計(jì)量系數(shù)向量可表示為： TTTTT1 , 0 , 0 , 0 , 0 ,0 , 1 , 0 , 0 , 0 ,0 , 0 , 1 , 0 , 0,0 , 0 , 0 , 1 , 0 ,0 , 0 , 0 , 0 , 1 ,453525155443424144433323133423222122413121111 01000001000001000001000001000001000031110100173210010253210001454443424135343332

13、3125242322211514131211OHCH HC OCHCH CH OHCOCOH3943342222 NOCHOHN可得出能夠的反響方程式為：可得出能夠的反響方程式為：010000010000010000010000010000010000311101001732100102532100014544434241353433323125242322211514131211OHCH HC OCHCH CH OHCOCOH3943342222 NOCHOHNOHCHCOHOHHCCOCOHOCHCHCOCOHCHCOCOHOHCOCOH32942233224222223753322 OC

14、rrrrrrMgCaOCMgCa 00000101000101011001)2(,33112110010101010100123413CaCOMgCOCaOMgO2COji33 解解(2)：寫出原子矩陣：寫出原子矩陣 TT1 , 0 ,0 , 1 ,32221213121111 100100000101000101011001323122211211CaCOMgCOCaOMgO2CO33 可得出能夠的反響方程式為：可得出能夠的反響方程式為：-1 -1 0 0 1CO2+MgO = MgCO3-1 0 -1 0 1CO2+ CaO = CaCO3 由此可知，矩陣由此可知，矩陣ji的秩為的秩為3，而反響組分?jǐn)?shù)為，而反響組分?jǐn)?shù)為5，因此獨(dú)立反響數(shù)等，因此獨(dú)立反響數(shù)等于于532。 假設(shè)選定假設(shè)選定MgCO3和和CaCO3為關(guān)鍵組分為關(guān)鍵組分,兩個(gè)獨(dú)立反響的各計(jì)量系數(shù)向兩個(gè)獨(dú)立反響的各計(jì)量系數(shù)向量可表示為：量可表示為：;AAVAWARdNdNk fkfdVdW證證明明(1)(1)：AARbbRbWARbRi