化工計(jì)算課后習(xí)題課件

1－1、在某次試驗(yàn)中需要?dú)怏w壓力為2×106dyn/cm2,試求此壓力相當(dāng)于多少:(1)Pa;(2)kgf/cm2;(3)lbf/m2;(4)MN/m2。解：1－1、在某次試驗(yàn)中需要?dú)怏w壓力為2×106dyn/cm2,1化工計(jì)算課后習(xí)題課件21－2、1000kg水以50m／h的流速流動(dòng)，試求其動(dòng)能。用下列各單位表示:(1)J;(2)HP·S;(3)W·S;(4)l·atm;(5)ft·lbf;(6)erg。解：1－2、1000kg水以50m／h的流速流動(dòng)，試求其動(dòng)能。3化工計(jì)算課后習(xí)題課件4１－４以表面張力為0.005lbf/ft，換算成：dyn/cm、kgf/cm、N/m。解：１－４以表面張力為0.005lbf/ft，換算成：dyn/c51－5500kcal熱能，熱效率為75％，在10分鐘內(nèi)傳給物體，求傳熱速率。用下列單位表示：（1）kcal/S;(2)kW;(3)erg/S;(4)kgf·m/S;(5)Btu/S;(6)lbf·ft/S.解：1－5500kcal熱能，熱效率為75％，在10分鐘內(nèi)傳給物6化工計(jì)算課后習(xí)題課件71－620％蔗糖溶液，20oC粘度為1.967cp，換算成:(1)kg/m·h（2）kgf·S/m2;(3)N·S/m2;(4)mPa·S;(5)lb/ft·S;(6)lbf·S/ft2。（1cp=0.01p)解：1－620％蔗糖溶液，20oC粘度為1.967cp，換算成:8化工計(jì)算課后習(xí)題課件9第二章習(xí)題2－1汞20°C的導(dǎo)熱系數(shù)為6.8kcal/m·h·°C。換算成SI單位、CGS單位及FPS單位。解：第二章習(xí)題2－1汞20°C的導(dǎo)熱系數(shù)為6.8kcal/102－2由手冊(cè)查得下列液體在68oF時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為：醋酸0.099Btu／ft·h·oF;煤油；0.086Btu／ft·h·oF。換算成（1）液體溫度用oC表示；（2）導(dǎo)熱系數(shù)用CGS及SI單位表示。解：（１）2－2由手冊(cè)查得下列液體在68oF時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為：醋酸0.011（２）醋酸（２）醋酸12煤油煤油13２－3由一溫度已知值，計(jì)算下列所有溫度值KoCoFoR（１）398（２）－40（３）77（４）500解：由TF＝1.8TC+32，T＝TC+273.15，TR＝TF+459.67等式求之，結(jié)果見(jiàn)下表：２－3由一溫度已知值，計(jì)算下列所有溫度值KoCoFoR（１14KoCoFoR（１）398124.85256.73716.4（２）133.15－40-40419.67（３）298.152577536.67（４）277.784.6340.33500KoCoFoR（１）398124.85256.73716.415２－４丁烯（氣體）于１５８oF時(shí)之熱容為0.366Btu／lb·oF。換算成kcal/kg·oC及kJ/kg·K。解：２－４丁烯（氣體）于１５８oF時(shí)之熱容為0.366Btu／l162-5銅的熱容為式中溫度單位為攝氏溫度。試求：（1）將上式換算成Cp用Btu/lbmol·oR表示，式中溫度用蘭金溫度表示；（2）將60oC時(shí)銅之熱容單位用Btu/lbmol·oR表示。解：（1）2-5銅的熱容為式中溫度單位為攝氏溫度。試求：（1）將上式換17（2）60oC或（2）60oC或182－6、一反應(yīng)器的水銀壓力表讀數(shù)為26.5英吋汞真空度，當(dāng)時(shí)氣壓表讀數(shù)為763mmHg，求容器內(nèi)絕對(duì)壓力為多少？用lbf／in2、lbf/ft2、巴、mmHg、英吋汞柱及毫米汞柱表示。解：2－6、一反應(yīng)器的水銀壓力表讀數(shù)為26.5英吋汞真空度，當(dāng)19化工計(jì)算課后習(xí)題課件202－730％（w%）的H2SO4在15.6oC的比重為1.22，試求此硫酸溶液的濃度。以下列單位表示：（1）mol/m3;(2)g/l;(3)lbmol/ft3;(4)kgH2SO4/kgH2O;(5)molH2SO4/mol溶液。解：取100kg硫酸溶液為計(jì)算基準(zhǔn)2－730％（w%）的H2SO4在15.6oC的比重為1.221化工計(jì)算課后習(xí)題課件222－8ZnBr2的水溶液，其密度在20oC和80oC時(shí)分別為2.002g/ml和1.924g/ml，其組成為20oC時(shí)100ml溶液中含130gZnBr2。用下列方法表示其組成：（1）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；（2）摩爾百分?jǐn)?shù)；（3）kg(溶質(zhì))/kg(溶劑);（4）摩爾(溶質(zhì))/kg(溶劑);（5）克溶質(zhì)/100ml溶劑（80oC）;（6）摩爾溶質(zhì)／升溶液（20oC）。解：取100ml溶液為計(jì)算基準(zhǔn)2－8ZnBr2的水溶液，其密度在20oC和80oC時(shí)分別23化工計(jì)算課后習(xí)題課件242－9.一種三組分的液體混合物，其中含A10kg，B為25％（w％）以及每1摩爾B含1.5摩爾C，A、B、C三組分的分子量分別為56、58、72，比重分別為0.58、0.60、0.67。計(jì)算：（1）混合物的摩爾百分?jǐn)?shù)及體積百分?jǐn)?shù)|（2）混合物的平均分子量。解：（1）A、B、C的分子量分別為56、58、72，由B的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)求出A、C的質(zhì)量百分含量。2－9.一種三組分的液體混合物，其中含A10kg，B為2525由求之wi%vi%xi%A28.4530.6232.04B2526.0127.18C46.5543.3740.78總計(jì)100.00100.00100.00結(jié)果列于下表：由求之26或2－10.一氣體混合物組成如下：組分H2OCOH2CO2CH4N2vi％6.85.69.211.225.441.8若以上組成用干基表示，應(yīng)為多少？或2－10.一氣體混合物組成如下：組分H2OCOH2CO2C27解：取100kmol氣體為計(jì)算基準(zhǔn)，則干基量及組成如下表：組分kmolYi％CO5.66.01H29.29.87CO211.212.02CH425.427.25N241.844.65總計(jì)93.2100.00解：取100kmol氣體為計(jì)算基準(zhǔn)，則干基量及組成如下表：組28第四章習(xí)題例題乙烷與氧氣混合得到含80％乙烷和20％氧的混合物，然后再在200％的空氣過(guò)量分?jǐn)?shù)下燃燒，結(jié)果有80％的乙烷變?yōu)镃O2，10％變?yōu)镃O，10％未燃燒，計(jì)算廢氣組成（以濕基表示）。第四章習(xí)題例題乙烷與氧氣混合得到含80％乙烷和20％氧29解：據(jù)題意，送入的氧應(yīng)為C2H6完全燃燒所需氧量的3倍，畫(huà)出過(guò)程示意圖取80kmol進(jìn)料乙烷為計(jì)算基準(zhǔn)過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：燃燒系統(tǒng)nC2H6=80kmolnO2=20kmoln空氣,O2,N2廢氣n′n′CO2n′COn′H2On′C2H6n′O2n′N(xiāo)2解：據(jù)題意，送入的氧應(yīng)為C2H6完全燃燒所需氧量的3倍，畫(huà)出30C2H6的理論需氧量nt=80×3.5=280kmol實(shí)際用氧量＝3×280＝840kmol應(yīng)由空氣供入的氧量＝840－20＝820kmol由空氣帶入的氮量＝820×79／21＝3085kmolC2H6的理論需氧量nt=80×3.5=280kmol31廢氣中CO2的量n′CO2=80×0.8×2=128kmol廢氣中CO的量n′CO=80×0.1×2=16kmol廢氣中H2O的量n′H2O=80×0.9×3=216kmol廢氣中C2H6的量n′C2H6=80×0.1=8kmol廢氣中N2的量n′N(xiāo)2=3085kmol廢氣中O2的量n′O2=840－80×0.8×3.5－80×0.1×2.5=596kmol廢氣n′=n′CO2+n′CO+n′H2O+n′C2H6+n′O2+n′N(xiāo)2=128+16+216+8+596+3085=4049kmol衡算式：輸入的－反應(yīng)掉的+生成的＝輸出的廢氣中CO2的量n′CO2=80×0.8×2=128kmol32由上數(shù)據(jù)求濕基廢氣組成CO23.16％，CO0.40％，H2O5.33％，O214.72％，N276.19％，C2H60.20％。分析：（1）由于輸出方的組分摩爾分?jǐn)?shù)均未知，使用組分摩爾數(shù)作為未知變量計(jì)算要比使用組分摩爾分?jǐn)?shù)更為簡(jiǎn)便。（2）反應(yīng)物中C2H6是限制反應(yīng)物，故進(jìn)入的氧應(yīng)該是C2H6完全燃燒所需理論氧量的3倍。由上數(shù)據(jù)求濕基廢氣組成CO23.16％，CO0.40％，33（3）在產(chǎn)物中有O2和C2H6(未轉(zhuǎn)化的)存在，這是空氣過(guò)量分?jǐn)?shù)過(guò)大的結(jié)果例4—10（P87~88）思考題：為什么選取1kmol對(duì)硝基氯苯作基準(zhǔn)？例4—11（P88）思考題：為什么選取一定量的原料氣作計(jì)算基準(zhǔn)？（3）在產(chǎn)物中有O2和C2H6(未轉(zhuǎn)化的)存在，這是空氣過(guò)量34例題：三氯苯可作干洗劑，由苯氯化制取，由于連串反應(yīng)會(huì)同時(shí)生成各種取代物：C6H6＋Cl2C6H5Cl+HCl（a）C6H5Cl＋Cl2C6H4Cl2+HCl（b）C6H4Cl2＋Cl2C6H3Cl3+HCl（c）C6H3Cl3＋Cl2C6H2Cl4+HCl（d）進(jìn)料氯氣與苯的摩爾比為3.6：1，反應(yīng)后的Cl2和HCl呈氣相逸出，得到液相組成為C6H61％，C6H5Cl7％，C6H4Cl212％，C6H4Cl375％，C6H2Cl45％,苯的投料量為1000mol/h。求液相產(chǎn)物與氣相產(chǎn)物的排出量，mol/h。例題：三氯苯可作干洗劑，由苯氯化制取，由于連串反應(yīng)會(huì)同時(shí)生成35解：過(guò)程示意圖及物流標(biāo)注如圖系統(tǒng)有C、H、Cl三個(gè)元素，可列三個(gè)元素衡算式氯化反應(yīng)器nC6H6=1000mol/hnCl2=3600mol/h氣相n′n′Cl2,n′HCl,液相n′1xC6H6=0.01xC6H5Cl=0.07xC6H4Cl2=0.12xC6H3Cl3=0.75xC6H2Cl4=0.05解：過(guò)程示意圖及物流標(biāo)注如圖系統(tǒng)有C、H、Cl三個(gè)元素，可列36C衡算6nC6H6=n′1(6x′1，C6H6+6x′1，C6H5Cl+6x′1，C6H4Cl2+6x′1，C6H3Cl3+6x′1，C6H2Cl4)所以n′1=nC6H6=1000mol/hH衡算6nC6H6=n′HCl+n′1(6x′1，C6H6+5x′1，C6H5Cl+4x′1，C6H4Cl2+3x′1，C6H3Cl3+2x′1，C6H2Cl4)6000=n′HCl+3240所以n′HCl=2760mol/hC衡算6nC6H6=n′1(6x′1，C6H6+6x′37Cl衡算2nCl2=n′HCl+2n′Cl2+n′1(x′1，C6H5Cl

+2x′1，C6H4Cl2+3x′1C6H3Cl3+4x′1，C6H2Cl4)

7200=2760+2n′Cl2+1000×2.76

所以n′Cl2=3600-1380-1380=840mol/hCl衡算2nCl2=n′HCl+2n′Cl2+n′138補(bǔ)充例題：進(jìn)行某種燃料完全燃燒實(shí)驗(yàn)以確定適宜的空氣過(guò)量百分?jǐn)?shù)和生成的煙道氣體積。燃料分析含C88%，H12%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），由于缺少流量測(cè)量裝置，只知煙道氣分析結(jié)果為：CO212%；O23.6%；N283%（干基體積百分?jǐn)?shù)）。解：1、分析題意并畫(huà)出過(guò)程示意圖燃燒過(guò)程原料G水汽Wkmol空氣Akmol干煙道氣F補(bǔ)充例題：進(jìn)行某種燃料完全燃燒實(shí)驗(yàn)以確定適宜的空氣39(2)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為完全燃燒，故煙道氣中必含水蒸汽，其完全由燃料轉(zhuǎn)化而來(lái)；已知煙道氣干基組成，將水蒸氣和煙道氣分成兩股物流計(jì)算更方便。(3)

N2是由空氣帶入的不變組分，可作為聯(lián)系組分。(4)

原料結(jié)構(gòu)不明，應(yīng)使用元素衡算，因C和H元素各自完整地轉(zhuǎn)移到煙道氣和水蒸氣中，它們也可作為聯(lián)系組分（5）元素衡算可用質(zhì)量單位，但本例物流多為氣相，給出的是摩爾組成，故采用摩爾計(jì)算略為簡(jiǎn)便。（1）各物流量均未知，但組成分析已知。(2)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果為完全燃燒，故煙道氣中必含水蒸402、計(jì)算基準(zhǔn)F=100kmol干煙道氣為基準(zhǔn)。（可否取可取100kg燃料或100kmol空氣為基準(zhǔn)）查得C和H千摩爾質(zhì)量分別為12.01kg/kmol和.008kg/kmol。由聯(lián)系物N2求空氣量A由聯(lián)系物C衡算求燃料量GG=182.9kg由氧衡算求水量W反應(yīng)：C+O2CO2；2H+O2H2O2、計(jì)算基準(zhǔn)F=100kmol干煙道氣為基準(zhǔn)。（可否取可41空氣中氧的量=干煙道氣中的氧的量+CO中氧量+水汽中氧的量利用聯(lián)系物H衡算水汽量更簡(jiǎn)便兩W間誤差達(dá)7%，顯然非舍入誤差。計(jì)算空氣過(guò)量百分?jǐn)?shù)先計(jì)算理論空氣量At

空氣中氧的量=干煙道氣中的氧的量+CO中氧量利用聯(lián)系物H衡算42本例中空氣過(guò)量百分?jǐn)?shù)也可由干基煙道氣實(shí)測(cè)O2%計(jì)算

本例中空氣過(guò)量百分?jǐn)?shù)也可由干基煙道氣實(shí)測(cè)O2%計(jì)算433、計(jì)算結(jié)果分析（1）

利用聯(lián)系物?？闪⒓辞蟮媚承┪锪髁炕蚪M成，從而簡(jiǎn)化計(jì)算。（2）

校核結(jié)果有較大誤差，主要是物料組成的分析誤差所致。因此，利用聯(lián)系組分衡算，從組成求物流量時(shí)，組成分析數(shù)據(jù)必須力求準(zhǔn)確。（3）通常因元素分析結(jié)果要比目前工業(yè)煙道氣組成分析（使用奧氏氣體分析儀）準(zhǔn)確。因此，采用H衡算得水汽量要比由O2衡算的結(jié)果更可靠（O2衡算時(shí)還涉及兩個(gè)大數(shù)相減，會(huì)進(jìn)一步增加誤差）。所以，空氣過(guò)量百分?jǐn)?shù)由計(jì)算At得出的數(shù)值更可靠。3、計(jì)算結(jié)果分析（1）利用聯(lián)系物?？闪⒓辞蟮媚承┪锪?4例4—20乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷，其生產(chǎn)流程如下：反應(yīng)器吸收塔FMFRPSWRPAB水C2H4空氣環(huán)氧乙烷水溶液已知新鮮原料中乙烯：空氣=1：10，乙烯單程轉(zhuǎn)化率為55%，吸收塔出口氣體總量的65%循環(huán)返回反應(yīng)器。計(jì)算：（1）總轉(zhuǎn)化率、各股物流量及排放物料W的組成。（2）如W的分析數(shù)據(jù)為：N281.5%，O216.5%，C2H42.0%，循環(huán)比（R/W）為3.0，計(jì)算新鮮原料中乙烯與空氣的比例和單程轉(zhuǎn)化率。例4—20乙烯環(huán)氧化制環(huán)氧乙烷，其生產(chǎn)流程如下：反應(yīng)45注意：1、不同情況下，計(jì)算基準(zhǔn)選取不同,計(jì)算（1）中選F中乙烯為計(jì)算基準(zhǔn)（乙烯與空氣比值已知，組成也知道；計(jì)算（2）中選排放物料W為計(jì)算基準(zhǔn)（W組成已知，未知數(shù)少）。2、利用結(jié)點(diǎn)A衡算3、W量及組成的計(jì)算注意：1、不同情況下，計(jì)算基準(zhǔn)選取不同,計(jì)算（1）中選F中46例題苯直接加氫轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷，如下圖，輸入過(guò)程的苯轉(zhuǎn)化率為95％，進(jìn)入反應(yīng)器的物流的組成為80％H2和20％的苯（mol%)。產(chǎn)物中環(huán)己烷為100kmol/h，產(chǎn)物中含3％的氫。試計(jì)算（1）產(chǎn)物物流的組成；（2）苯和氫的進(jìn)料速率；（3）氫的循環(huán)速率。反應(yīng)器冷凝器純苯ABF4環(huán)己烷100kmol/hH23%F3H280％，苯20％F1F2R循環(huán)H2新鮮H2例題苯直接加氫轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷，如下圖，輸入過(guò)程的苯轉(zhuǎn)化率為947解：取產(chǎn)物物流中環(huán)己烷為100kmol／h作計(jì)算基準(zhǔn)取整個(gè)過(guò)程為衡算體系，對(duì)苯列衡算式F1－95％F1＝F4x4,苯因過(guò)程中無(wú)副反應(yīng)，反應(yīng)的苯與生成的環(huán)己烷摩爾數(shù)相等F4中苯＝105.26（1-95％）＝5.26kmol/hX4環(huán)己烷＝（100／105.26）×97％＝92.15％解：取產(chǎn)物物流中環(huán)己烷為100kmol／h作計(jì)算基準(zhǔn)取整個(gè)過(guò)48X4，苯＝（5.26／105.26）×97％＝4.85％X4，H2＝3％（2）苯和氫的進(jìn)料速率苯進(jìn)料速率F1＝F1×95％+F4×4.85％＝105.26kmol/h氫進(jìn)料速率F2＝3F1×95％+F4×3％＝303.26kmol/hF4＝100／92.15％＝108.52kmol/hX4，苯＝（5.26／105.26）×97％＝4.85％X449（3）H2的循環(huán)速率R以節(jié)點(diǎn)B作為衡算對(duì)象F2+R=F3×80％（3）H2的循環(huán)速率R以節(jié)點(diǎn)B作為衡算對(duì)象F2+R=F3×850假定原料氣的組成（mol%)為：N2,24.75%;H2,74.25%；惰氣1.00％。循環(huán)物流中惰氣為12.5％，NH3為3.75％。計(jì)算（1）N2的總轉(zhuǎn)化率；（2）放空氣與原料氣的摩爾比；（3）循環(huán)物流與原料氣的摩爾比。習(xí)題由N2和H2合成氨時(shí)，原料氣中總有一定量惰性氣體如氬和甲烷等，為防止惰氣積累，需設(shè)置放空裝置。流程示意圖如下：反應(yīng)器氨冷凝器F1原料氣F2F4循環(huán)RF3液氨A假定原料氣的組成（mol%)為：N2,24.75%;H2,習(xí)51解：取100kmol／h原料氣（F1）作計(jì)算基準(zhǔn)取整個(gè)過(guò)程為衡算體系，F(xiàn)4與R組成相同，以惰氣為聯(lián)系物F1y1,惰＝F4y4,惰（1）N2的總轉(zhuǎn)化率解：取100kmol／h原料氣（F1）作計(jì)算基準(zhǔn)取整個(gè)過(guò)程為52因F1中yH2：yN2＝3：1，等于化學(xué)計(jì)量比，且過(guò)程中無(wú)副反應(yīng)，所以F2、R及F4中yH2：yN2＝3：1.F4及R組成y惰＝12.5％，yNH3＝3.75％，所以因F1中yH2：yN2＝3：1，等于化學(xué)計(jì)量比，且過(guò)程中無(wú)副53對(duì)N2列衡算式F1y1,N2－F1y1,N2x總＝F4y4,N2對(duì)N2列衡算式F1y1,N2－F1y1,N2x總＝F4y454（2）放空氣與原料氣的摩爾比F4／F1＝8／100＝0.08（3）循環(huán)物流量與原料氣的摩爾比無(wú)論取反應(yīng)器還是取整個(gè)系統(tǒng)為衡算體系，反應(yīng)的N2量相同，則有：F2中N2量＝F2y2,N2（2）放空氣與原料氣的摩爾比F4／F1＝8／100＝0.0855以節(jié)點(diǎn)A作衡算體系，對(duì)N2列衡算式F2中N2＝RyR,N2+F1y1,N2R/F1=322.6/100=3.226以節(jié)點(diǎn)A作衡算體系，對(duì)N2列衡算式F2中N2＝RyR,N2+56例題由CO和H2合成甲醇的反應(yīng)式已知為若原料氣中含有少量雜質(zhì)CH4，其組成（mol%)為：H267.3%,CO32.5%,CH40.2％。已知反應(yīng)器中CO的單程轉(zhuǎn)化率xCO＝18％，反應(yīng)器出口物料在分離器中冷凝出全部甲醇，未反應(yīng)的原料氣循環(huán)使用，為維持循環(huán)氣中CH4含量不大于3％，在分離器后要排放一部分氣體。試計(jì)算對(duì)100kmol原料氣的甲醇產(chǎn)量、排放氣量和循環(huán)氣量。若要求循環(huán)氣中CH4含量不大于1％，則這些值將如何變化？例題由CO和H2合成甲醇的反應(yīng)式已知為若原料氣中含有少量雜57解：根據(jù)題意進(jìn)行分析并畫(huà)出流程示意圖（1）本過(guò)程屬于帶循環(huán)和排放過(guò)程的反應(yīng)系統(tǒng)；（2）為簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略生成甲烷反應(yīng)，將甲烷看為惰性氣體；（3）分離器分出全部甲醇，故出口氣不含甲醇；（4）分離器出口氣體分為排放氣和循環(huán)氣兩股，相當(dāng)于一個(gè)分割單元，氣體組成應(yīng)相同；（5）循環(huán)氣與原料氣混合處相當(dāng)于混合單元；（6）本例可用組分衡算或元素衡算求解，由于已知CO轉(zhuǎn)化率，按組分衡算較為方便；解：根據(jù)題意進(jìn)行分析并畫(huà)出流程示意圖（1）本過(guò)程屬于帶循環(huán)和58（7）全過(guò)程有4個(gè)單元、7股物流、4個(gè)組分如流程示意圖,下標(biāo)1、2、3和4分別為氫、CO、CH4和甲醇?；旌蠁卧磻?yīng)器分離器分割單元新鮮原料氣n1=100kmoly1,1=67.3%y1,2=32.5%y1,3=0.2%n2y2,1y2,2y2,3n3y3,1y3,2y3,3y3,4循環(huán)氣n5y5,1y5,2y5,3y4,1y4,2y4,3n4甲醇np排放氣n6y6,1y6,2y6,3（7）全過(guò)程有4個(gè)單元、7股物流、4個(gè)組分如流程示意圖,下標(biāo)592、計(jì)算先以整個(gè)系統(tǒng)作為衡算體系CH4衡算：CH4是惰性組分，可作為聯(lián)系物直接計(jì)算n6kmol,H2衡算：2、計(jì)算先以整個(gè)系統(tǒng)作為衡算體系CH4衡算：CH4是惰性60CO衡算聯(lián)立（1）、（2）、（3）求解得：CO衡算聯(lián)立（1）、（2）、（3）求解得：61對(duì)混合單元作衡算因?yàn)镃O的單程轉(zhuǎn)化率為18％，則有：對(duì)CO列衡算式n1y1,2+n5y5,2=n2y2,2由分割單元知：y4,1＝y(tǒng)5,1=y6,1＝76.17％y4,2＝y(tǒng)5,2=y6,2＝20.83％，y4,3＝y(tǒng)5,3=y6,3＝3％。對(duì)混合單元作衡算因?yàn)镃O的單程轉(zhuǎn)化率為18％，則有：對(duì)CO列62n2=n1+n5=100+674.542=774.542kmol解得：y2,2=22.34%,y2,1=75.02%,y2,3=2.64%,n4=n5+n6=674.542+6.667=681.209kmol當(dāng)循環(huán)氣中CH4含量降為1％，計(jì)算得：np=26.67kmol,n6=20kmol,n5=396.5kmol.n2=n1+n5=100+674.542=774.542km63習(xí)題一原料A與B進(jìn)行下列反應(yīng)2A+5B3C+6D若新鮮原料中A過(guò)剩20％，B的單程轉(zhuǎn)化率為60％，總轉(zhuǎn)化率為90％，。反應(yīng)器出來(lái)的產(chǎn)物混合物進(jìn)分離器分離出產(chǎn)物C與D，剩下的未反應(yīng)的A與B，一部分排放，其余循環(huán)返回反應(yīng)器，流程如下：反應(yīng)器分離器W，A、B產(chǎn)品：C、DR原料FA、BMF習(xí)題一原料A與B進(jìn)行下列反應(yīng)若新鮮原料中A過(guò)剩20％，64求（1）循環(huán)氣R的摩爾組成；（2）排放氣W與循環(huán)氣R的摩爾比；（3）循環(huán)氣R與進(jìn)反應(yīng)器原料MF的摩爾比。求解過(guò)程求（1）循環(huán)氣R的摩爾組成；求解過(guò)程65習(xí)題下圖為NaCO3生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖，反應(yīng)式為Na2S＋CaCo3Na2CO3+CaS反應(yīng)器分離結(jié)晶蒸發(fā)F1000kg/hNa2S45%H2O55%N1960kg/hCaCO330%H2O70%HCaCO330%H2O70%MCaCO36kg／hR純Na2SCaCO3溶液SCaS20％H2O80％WH2OPNa2CO380％H2O20%習(xí)題下圖為NaCO3生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖，反應(yīng)式為反應(yīng)器分離結(jié)晶蒸66NaS通過(guò)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率為90％，進(jìn)入反應(yīng)器的CaCO3較理論需要量過(guò)量50％，計(jì)算：（1）純Na2S循環(huán)量（kg/h);（2）生成Na2CO3溶液量（kg/h）。求解過(guò)程N(yùn)aS通過(guò)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率為90％，進(jìn)入反應(yīng)器的CaCO3較理67習(xí)題二乙烯與空氣氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，離開(kāi)反應(yīng)器的氣體組成如下（干基mol%）：C2H43.2％；N278.2％；O212.2％；C2H4O0.824％；CO25.5％。求選擇性、循環(huán)氣對(duì)廢氣（R／W）的摩爾比以及新鮮原料（FF）中乙烯對(duì)空氣的摩爾比。反應(yīng)式為：C2H4+0.5O2C2H4OC2H4+3O2CO2+H2O求解過(guò)程習(xí)題二乙烯與空氣氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，離開(kāi)反應(yīng)器的氣體組成如下68解：（1）取整個(gè)過(guò)程作為衡算體系，設(shè)B的加入量為100mol。則A的加入量為100／5×2×120％＝48mol由x總＝90％知，系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)的B量為：100×90％＝90mol系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)的A量為：90×2／5＝36mol對(duì)于B輸入的B－反應(yīng)的B＝輸出的BW中B的量＝100－90＝10mol解：（1）取整個(gè)過(guò)程作為衡算體系，設(shè)B的加入則A的加入量為69對(duì)于A輸入的A－反應(yīng)的A＝輸出的AW中A的量＝48－36＝12molR組成（與W同）：對(duì)于A輸入的A－反應(yīng)的A＝輸出的AW中A的量＝4870(2)以節(jié)點(diǎn)作為衡算對(duì)象對(duì)B衡算nF,B+nR,B=nMF,BnMF,B=90/60%=150molnR,B=nMF,B－nF,B＝150－100＝50mol同理nR,A=60mol(2)以節(jié)點(diǎn)作為衡算對(duì)象對(duì)B衡算nF,B+nR,B=nM71循環(huán)氣量R＝50／45，5％＝110mol循環(huán)氣量R＝50／45，5％＝110mol72解：以整個(gè)系統(tǒng)為衡算對(duì)象，取進(jìn)系統(tǒng)Na2S水溶液量1000kg/h為基準(zhǔn)。對(duì)Na元素作衡算：F中Na量＝P中Na量解：以整個(gè)系統(tǒng)為衡算對(duì)象，取進(jìn)系統(tǒng)Na2S水溶液量1000k73由題意知，新鮮原料中加入的Na2S全部反應(yīng)，由Na2S單程轉(zhuǎn)化率為90％得1000×45％＝（100×45％+R）×90％由題意知，新鮮原料中加入的Na2S全部反應(yīng)，由Na2S單程轉(zhuǎn)74習(xí)題4－1天然氣與空氣混合，混合氣含8％CH4（體積％）天然氣組成為85％（質(zhì)量％）CH4和15％C2H6，計(jì)算天然氣與空氣比率。解：取100kg天然氣為計(jì)算基準(zhǔn)，則：習(xí)題4－1天然氣與空氣混合，混合氣含8％CH4（體積％）天然754－3現(xiàn)有100kg混合酸，組成26％HNO3，56％H2SO4及18％H2O。今需調(diào)整至：30％HNO3，58％H2SO4及12％H2O，試計(jì)算需加入一以下兩種酸各多少kg。（1）87％HNO3，8％H2SO4及5％H2O；（2）98％H2SO4及2％H2O。解：取100kg原混酸為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)需加入（1）酸xkg（2）酸ykg。畫(huà)出簡(jiǎn)圖混合器100kgHNO3，26％H2SO4，56％H2O，18％HNO3，30％H2SO4，58％H2O，12％HNO3，87％H2SO4，8％H2O，5％2H2SO498％，H2O2％xy4－3現(xiàn)有100kg混合酸，組成26％HNO3，56％H2S76總物料1000+x+y＝G對(duì)HNO3:1000×26％+87％x=30%G對(duì)H2SO4:1000×56％+8％x+98%y=58%G聯(lián)立上三式求解得答：需（1）酸282.1kg，（2）酸402.6kg，得指定混酸1684.7kg?？偽锪?000+x+y＝G對(duì)HNO3:1000×26774－4.一蒸發(fā)器連續(xù)操作，處理量為25噸／時(shí)溶液，原液含10％NaCl，10％NaOH及80％（w%)H2O。經(jīng)蒸發(fā)后，溶液中水分蒸出，并有NaCl結(jié)晶析出，離開(kāi)蒸發(fā)器的溶液濃度為：2％NaCl，50％NaOH及48％（w%)H2O。計(jì)算：（1）每小時(shí)蒸出的水量；（2）每小時(shí)析出的NaCl量；（3）每小時(shí)離開(kāi)蒸發(fā)器的濃溶液的量。解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖。蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程F＝2510％NaCl，10％NaOH80％H2OWkgH2OGkgNaClPkg2％NaCl，50％NaOH48％H2O4－4.一蒸發(fā)器連續(xù)操作，處理量為25噸／時(shí)溶液，原液含1078取25T/h原溶液為計(jì)算基準(zhǔn)總物料25＝G+W+P對(duì)H2O:25×80％=48%P+W對(duì)NaOH:25×10％=50%P聯(lián)立上三式求解得答：每小時(shí)蒸出水17.6噸，析出氯化鈉2.4噸，得到濃溶液5噸。取25T/h原溶液為計(jì)算基準(zhǔn)總物料25＝G+W+P對(duì)H794－5.一蒸餾塔分離戊烷（C5H12）和己烷（C6H14)的混合物，進(jìn)料組成兩組分均為50％（w%)。頂部餾出液含C5H1295％，塔底釜液含C6H1496％，塔頂蒸汽經(jīng)冷凝后，部分冷凝液回流，其余作為產(chǎn)物，回流比為0.6。計(jì)算：（1）每kg進(jìn)料餾出產(chǎn)物的量和塔底產(chǎn)物的量；（2）進(jìn)冷凝器物料量與原料量之比；（3）若進(jìn)料為100kmol／h，計(jì)算餾出產(chǎn)物、塔底產(chǎn)物的質(zhì)量流率。解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖蒸餾塔冷凝器DkgC5H1295％C6H145％WkgC5H124％C6H1496％FkgDC5H1250％C6H1450％4－5.一蒸餾塔分離戊烷（C5H12）和己烷（C6H14)的80(1)取1kg進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)總物料F＝D+W對(duì)C5H12:1×50％=95%D+5％W聯(lián)立求解得（2）（3）取進(jìn)料100kmol／h為計(jì)算基準(zhǔn)(1)取1kg進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)總物料F＝D+W對(duì)C5H1281答：（1）每kg進(jìn)料餾出產(chǎn)物的量0.505kg,塔底產(chǎn)物的量0.495kg；（2）進(jìn)冷凝器物料量與原料量之比0.808；（3）若進(jìn)料為100kmol／h，餾出產(chǎn)物3958kg/h,塔底產(chǎn)物3880kg/h。答：（1）每kg進(jìn)料餾出產(chǎn)物的量0.505kg,塔底產(chǎn)物的824-6.含輕烴較高的汽油,須經(jīng)精餾塔將大部分丙烷、丁烷、戊烷除去，以提高汽油的穩(wěn)定性，現(xiàn)需處理的不穩(wěn)定汽油組成如下：組分C03C04C05C06C07C08總計(jì)x%4710182833100計(jì)算：（1）若全部C03、C04在流出液中，C06、C07、C08在殘液中，C05的一半在D中，量一半在W中，求D、W的組成及每100kmol原料能得到的D和W的量。（2）若要求得到穩(wěn)定汽油（殘液）含9％（mol）C05，則100kg原料液能得到穩(wěn)定汽油多少kg。4-6.含輕烴較高的汽油,須經(jīng)精餾塔將大部分丙烷、丁烷、戊烷83解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖精餾塔FDW（1）取100mol原料液為計(jì)算基準(zhǔn)D=4+7+10×0.5＝16molW=10×0.5+18+28+33＝84mol餾出液組成如下表組分C03C04C05mol475x%2543.7531.25解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖精餾塔FDW（1）取184殘液組成如下表：組成C05C06C07C08總計(jì)mol518283384x%5.9521.4333.3339.29100.00（2）當(dāng)穩(wěn)定汽油中C05含量為9%(mol時(shí))，取100kg原料液為計(jì)算基準(zhǔn)。殘液組成如下表：組成C05C06C07C08總計(jì)mol51885進(jìn)料摩爾數(shù)＝100／94.12＝1.0624kmol/h設(shè)穩(wěn)定汽油含戊烷為xkmol答：（1）每kg進(jìn)料餾出產(chǎn)物的量16mol,塔底產(chǎn)物的量84mol；（2）穩(wěn)定汽油產(chǎn)量92.14kg/h。進(jìn)料摩爾數(shù)＝100／94.12＝1.0624kmol/h設(shè)穩(wěn)864－7.含H2和CO混合氣和空氣燃燒，燃燒后廢氣分析結(jié)果如下：N279.8％（mol%),O218.0%，CO22.4%(為干基）計(jì)算：（1）H2和CO混合燃料的組成；（2）混合燃料和空氣的比率。解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，燃燒爐FAP＝100kmolN279.8％O218％CO22.4％（1）取100kmol干基廢氣為計(jì)算基準(zhǔn)以N2為聯(lián)系物4－7.含H2和CO混合氣和空氣燃燒，燃燒后廢氣分析結(jié)果如下87反應(yīng)耗氧量＝通入氧量－輸出氧量＝101.01×21％－100×18％＝3.21kmolH2燃燒耗氧量＝3.21－0.5×2.4＝2.01kmol燃料中H2的量＝2.01×2＝4.02kmol燃料組成反應(yīng)耗氧量＝通入氧量－輸出氧量H2燃燒耗氧量＝3.21－0.88（2）混合燃料與空氣比率4－8.用苯、氯化氫和空氣生產(chǎn)氯苯，反應(yīng)式：原料進(jìn)行反應(yīng)后，生成的氣體經(jīng)洗滌塔洗去未反應(yīng)的氯化、苯及所有產(chǎn)物，剩下的尾氣組成為：N288.8%(mol%)，O211.2%。求進(jìn)過(guò)程的每摩爾空氣生成氯苯的摩爾數(shù)。（2）混合燃料與空氣比率4－8.用苯、氯化氫和空氣生產(chǎn)氯苯，89解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1mol空氣為計(jì)算基準(zhǔn)。反應(yīng)吸收系統(tǒng)F苯、HClA空氣WN288.8％O211.2％洗滌液以N2為聯(lián)系物79％A＝88.8％WW=0.8896mol反應(yīng)耗氧＝輸入氧－輸出氧＝1×21%－0.8896×11.2％＝0.1104mol生成氯苯量＝0.1104×2＝0.2208mol解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1mol空氣為計(jì)算基準(zhǔn)。反應(yīng)吸收系統(tǒng)F904－9.高分子量的飽和烴在H2和鉑存在下能裂解為低分子量的飽和烴，某加氫裂解爐的進(jìn)料為純十二烷，出料各種烴的摩爾組成為：戊烷10％，己烷40％，庚烷20％，十二烷30％。求（1）每100kmol原料能生產(chǎn)多少kmol產(chǎn)物（不包括十二烷）（2）每100kmol原料需要多少kmolH2；（3）如果原料比重為0.9，裂解產(chǎn)物比重為0.8，每生產(chǎn)100升裂解產(chǎn)物需多少升原料。解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖加氫裂解爐F＝100G（1）過(guò)程及設(shè)計(jì)H、C兩元素，可用元素衡算法，取100kmol原料液為計(jì)算基準(zhǔn)4－9.高分子量的飽和烴在H2和鉑存在下能裂解為低分子量的飽91對(duì)C元素列式產(chǎn)物量＝151.8999（0.1+0.4+0.2）＝106.33kmol（2）對(duì)H元素列式，設(shè)需耗氫xkmol對(duì)C元素列式產(chǎn)物量＝151.8999（0.1+0.4+0.292（3）若裂解產(chǎn)物中不包括十二烷4－10.1000kg對(duì)硝基氯苯（純度按100％計(jì)）用20％的游離SO3的發(fā)煙硫酸3630kg進(jìn)行磺化，反應(yīng)式：反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為99％，求：（1）反應(yīng)終了時(shí)廢酸的濃度；（2）如改用22％發(fā)煙硫酸，時(shí)廢酸濃度相同，求磺化劑用量；（3）用20％發(fā)煙硫酸磺化之終點(diǎn)后，加水稀釋廢酸濃度至50％H2SO4，求加水量。（3）若裂解產(chǎn)物中不包括十二烷4－10.1000kg對(duì)硝基氯93解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖反應(yīng)分離系統(tǒng)F＝1000kgS＝3636kg發(fā)煙硫酸P廢酸ClC6H3(SO3H)NO2取1000kg對(duì)硝基氯苯為計(jì)算基準(zhǔn)磺化反應(yīng)消耗SO3（1）設(shè)反應(yīng)終了廢酸中SO3的濃度為w解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖反應(yīng)分離系統(tǒng)F＝1000kgS＝363694對(duì)SO3作衡算(2)設(shè)需要22％發(fā)煙硫酸Gkg,則有P=3630（1-0.2）＋223.14＝3127.14kg對(duì)SO3作衡算(2)設(shè)需要22％發(fā)煙硫酸Gkg,則有P=395（3）設(shè)稀釋加水量為ykg得到廢酸量＝3127.14+3227.6＝6354.7kg（3）設(shè)稀釋加水量為ykg得到廢酸量＝3127.14+32964－11.用硝石與硫酸制造硝酸，反應(yīng)式如下所用硫酸濃度為95％（w），反應(yīng)最終殘?jiān)泻蛩?4％，水1.5％。假設(shè)反應(yīng)完全，但生成硝酸有2％遺于殘?jiān)?。設(shè)硝石系純品無(wú)水。計(jì)算：（1）硝石、硫酸混合物的組成（w），以100kg硝石計(jì)；（2）100kg硝石所需含水硫酸的量；（3）以100kg硝石為基準(zhǔn)，求從酸、硝石混合物中蒸出硝酸和水的量。（4）當(dāng)硫酸按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料則如何？4－11.用硝石與硫酸制造硝酸，反應(yīng)式如下所用硫酸濃度為9597解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖，取100kg硝石為計(jì)算基準(zhǔn)反應(yīng)釜100kg硝石F95％H2SO4PHNO3QH2O殘?jiān)黈H2SO434％H2O1.5％HNO3x

Na2SO4y對(duì)H2SO4作衡算對(duì)總物料作衡算解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖，取100kg硝石為計(jì)算基準(zhǔn)反應(yīng)釜1098對(duì)Na2SO4作衡算對(duì)H2O作衡算對(duì)HNO3作衡算聯(lián)立求解上方程組得：P＝72.64kg，x=1.48kg,y=83.53kg對(duì)Na2SO4作衡算對(duì)H2O作衡算對(duì)HNO3作衡算聯(lián)立求解上99F=107.56kg,Q=3.42kg,W=130.98kg硝石、硫酸混合物的組成組分NaNO3H2SO4H2O總計(jì)量kg100102.185.38207.56w%48.1849.232.59（2）100kg硝石需含水硫酸107.56kg。（3）蒸出硝酸量72.64kg,蒸出水量3.42kg。F=107.56kg,Q=3.42kg,W=1004－12.下圖為具有兩個(gè)設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定過(guò)程，圖中虛線表示能建立平衡關(guān)系的系統(tǒng)邊界，試求出圖中的全部未知量及組成。設(shè)備1設(shè)備2475g/SAx3g/gBy3g/gC1-x3-y3g/g800g/gA0.2g/gB0.8g/gC200g/gQ3g/SA0.012g/gB0.565g/gC0.423g/gQ1g/SAx1g/gB1-x1g/gQ2g/SAx2g/gBy2g/gC1-x2-y2g/gA100g/g4－12.下圖為具有兩個(gè)設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定過(guò)程，圖中虛線表示能建101解：（1）現(xiàn)對(duì)設(shè)備1作衡算，取1S作計(jì)算基準(zhǔn)總物料800＝Q1+100得Q1=700g/S對(duì)A作衡算800×0.2＝100+Q1x1（2）對(duì)節(jié)點(diǎn)作衡算總物料Q2＝Q1+200得Q2=900g/S解：（1）現(xiàn)對(duì)設(shè)備1作衡算，取1S作計(jì)算基準(zhǔn)總物料800102對(duì)A作衡算Q1x1＝Q2x2（3）現(xiàn)對(duì)設(shè)備2作衡算總物料Q2＝Q3+475得Q3=425g/S對(duì)A作衡算Q1x1＝Q2x2（3）現(xiàn)對(duì)設(shè)備2作103對(duì)A作衡算Q2x2＝475x3+0.012Q3對(duì)B作衡算Q2y2＝475y3+0.565Q3聯(lián)立求解得對(duì)A作衡算Q2x2＝475x3+0.012Q3對(duì)1044－13.甲苯氧化制苯甲醛，反應(yīng)式如下：將干燥空氣和甲苯通入反應(yīng)器，空氣加入量為甲苯完成轉(zhuǎn)化所需理論量過(guò)量100％，甲苯僅13％轉(zhuǎn)化為苯甲醛，尚有5％甲苯燃燒成CO2和H2O，反應(yīng)式為經(jīng)4小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)后，反應(yīng)器出來(lái)的氣體經(jīng)冷卻共收集了13.3kg水。求：（1）甲苯與空氣進(jìn)料量及進(jìn)反應(yīng)器物料組成；（2）出反應(yīng)器各組分的物料量及物料組成。4－13.甲苯氧化制苯甲醛，反應(yīng)式如下：將干燥空氣和甲苯通入105解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1h作為計(jì)算基準(zhǔn)，以全過(guò)程為衡算體系，反應(yīng)器冷凝器Fkmol/h甲苯Akmol/h空氣H2O13.3／4kg/hQP對(duì)水作衡算解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1h作為計(jì)算基準(zhǔn)，以全過(guò)程為衡算體系，反106（1）進(jìn)反應(yīng)器物料的量和組成進(jìn)反應(yīng)器氧量＝1.2315×200％＝2.4630kmol/hA＝2.4630／0.21＝11.7284kmol/h進(jìn)反應(yīng)器N2量＝11.7284×0.79＝9.2654kmol/h進(jìn)反應(yīng)器物料量及組成如下表組分Kmol/hy%Kg/hw%甲苯1.23159.502113.3025.092O22.463019.00578.8217.456N29.265471.493259.4357.453總計(jì)12.9599100.00451.55100.00（1）進(jìn)反應(yīng)器物料的量和組成進(jìn)反應(yīng)器氧量＝1.2315×20107Q中氧量＝1.2315×200％－1.2315×13％－1.2315×0.5％×9＝2.2475kmol/h（2）出反應(yīng)器物料Q的量和組成Qzhong甲苯量＝1.2315（1－13％－0.55）＝1.0652kmol/hQ中H2O量＝1.2315×13％＋1.2315×0.5％×4＝0.1847kmol/hQ中CO2量＝1.2315×0.5％×7＝0.0431kmol/hQ中苯甲醛量＝1.2315×13％＝0.1601kmol/hQ中氧量＝1.2315×200％－1.2315×13％（2）108出反應(yīng)器物料Q的量和組成如下表組分Kmol/hy%Kg/hw%甲苯1.06528.21598.0021.703O22.247517.33471.9215.928N29.265471.459259.4357.454H2O0.18471.4243.3250.736苯甲醛0.16011.23516.9713.758CO20.04310.3331.8960.421總計(jì)12.966100.00451.54100.00出反應(yīng)器物料Q的量和組成如下表組分Kmol/hy%Kg/hw1094－14.發(fā)生爐煤氣具有下列體積組成：N270.0％，CO24.4%,CO23.0%,O22.6％。計(jì)算：（1）20oC750mmHg下含1kgC的煤氣的體積是多少m3？（2）在（1）的條件下，燃燒100m3煤氣所需同樣條件下的空氣的體積（假設(shè)燃燒前加入空氣量比理論量過(guò)量20％）（3）假定完全燃燒，計(jì)算題（2）中離開(kāi)燃燒器的廢氣組成？（4）計(jì)算（2）和（3）在溫度300oC和750mmHg下100m3煤氣燃燒后離開(kāi)燃燒器的氣體體積。解：（1）4－14.發(fā)生爐煤氣具有下列體積組成：N270.0％，CO2110（2）考慮煤氣中含氧量若不考慮煤氣中含氧量（3）廢氣組成（考慮煤氣含氧）各組分：輸入量－反應(yīng)消耗量+反應(yīng)生成量＝輸出量（2）考慮煤氣中含氧量若不考慮煤氣中含氧量（3）廢氣組成（考111廢氣組成見(jiàn)下表組分N2O2CO2總計(jì)m3110.181.7827.4139.36v%79.061.2819.66100.00（4）在溫度300oC和750mmHg下100m3煤氣燃燒后離開(kāi)燃燒器的氣體體積。廢氣組成見(jiàn)下表組分N2O2CO2總計(jì)m3110.181.781124－15.碳?xì)浠衔顲Hn燃料，燃燒后生成的氣體經(jīng)分析測(cè)得組成為：CO23.8％（mol)，O215.4％，CO0.34％，H2O0.12％，CH40.08％，氣體中無(wú)未燃燒的CHn的痕跡。計(jì)算：（1）空氣／燃料比值；（2）過(guò)量空氣百分?jǐn)?shù)；（3）燃料成分（即n值）解：畫(huà)出物料流程簡(jiǎn)圖燃燒爐FAP＝100kmolCO23.8%O215.4%CO0.34%H2O0.12%CH40.08%取100kmol燃燒產(chǎn)物為計(jì)算基準(zhǔn)4－15.碳?xì)浠衔顲Hn燃料，燃燒后生成的氣體經(jīng)分析測(cè)得組113對(duì)C元素列平衡輸入C＝3.8+.034+0.08=4.22kmol以N2為聯(lián)系物對(duì)O元素列平衡輸入O＝3.8×2+.034+0.12+0.154×2=38.86kmol（2）過(guò)量空氣百分?jǐn)?shù)對(duì)C元素列平衡輸入C＝3.8+.034+0.08=4.22k114（3）對(duì)H作衡算nH＝0.12×2+0.08×4＝0.56kmol4-16.某硫磺焙燒爐出來(lái)的氣體組成為：SO31.1％，SO28.2％，O210.0％，N280.7％。計(jì)算：（1）180oC與740mmHg下焙燒1kgS生成的氣體體積；（2）供給完全氧化成SO3過(guò)量氧的百分?jǐn)?shù)；（3）25oC和740mmHg下焙燒每kgS所需空氣體積。解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1kgS為計(jì)算基準(zhǔn)（3）對(duì)H作衡算nH＝0.12×2+0.08×4＝0.56115（1）假設(shè)S完全反應(yīng)（2）取100kmol焙燒氣為基準(zhǔn)，以N2為聯(lián)系物SA空氣焙燒爐P焙燒氣SO31.1％SO28.2％O210.0％N280.7％輸入O2的量＝（80.7／0.79）×00.21＝21.45kmol輸入S的量＝1.1+8.2＝9.3kmol（1）假設(shè)S完全反應(yīng)（2）取100kmol焙燒氣為基準(zhǔn)，以N116（3）25oC和740mmHg下焙燒每kgS所需空氣體積。（3）25oC和740mmHg下焙燒每kgS所需空氣體積1174－17.CO與H2合成甲醇，由反應(yīng)器出來(lái)的氣體進(jìn)冷凝器是甲醇冷凝，未冷凝的甲醇及未反應(yīng)的CO和H2循環(huán)返回反應(yīng)器。反應(yīng)器出來(lái)的氣體流量為275mol/min，組成為：10.6％（mol)H2，64.0％CO及25.4％CH3OH。循環(huán)氣體中甲醇摩爾分率為0.004，求新鮮氣中CO與H2的摩爾流量及甲醇的產(chǎn)量（mol/min)。反應(yīng)器冷凝器PCH3OH(l)R循環(huán)氣F新鮮氣Q＝275mol/minH210.6%CO64%CH3OH25.4%4－17.CO與H2合成甲醇，由反應(yīng)器出來(lái)的氣體進(jìn)冷凝器是甲118解：先以冷凝器作為衡算體系，取1min為計(jì)算基準(zhǔn)對(duì)甲醇作衡算275×25.4％＝P＋0.004R對(duì)總物料作衡算275＝P＋R聯(lián)立求解得P=69.03mol/min,R=205.97mol/min以全系統(tǒng)作為衡算體系對(duì)H2作衡算FH2－2P＝0,FH2＝138.06mol/min對(duì)CO作衡算FCO－P＝0,FH2＝69.03mol/min解：先以冷凝器作為衡算體系，取1min為計(jì)算基準(zhǔn)對(duì)甲醇作衡算1194-18.CH4與Cl2反應(yīng)生產(chǎn)氯甲烷和HCl,反應(yīng)式：生成的CH3Cl能進(jìn)一步生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。在氯甲烷生產(chǎn)中，進(jìn)反應(yīng)器原料中CH4和Cl2的分子比為5：1，氯的單程x為100％，產(chǎn)品CH3Cl和CH2Cl2之比為4：1(mol)，三氯甲烷和四氯化碳忽略不計(jì)。反應(yīng)器出來(lái)的氣體進(jìn)冷凝器，將冷凝的氯甲烷和二氯甲烷進(jìn)行蒸餾分離，冷凝器出來(lái)的氣體進(jìn)洗滌塔將HCl吸收，洗滌塔出來(lái)的氣體為純CH4，再循環(huán)返回反應(yīng)器，計(jì)算生產(chǎn)1000kg／h需要：（1）新鮮原料的流量及摩爾組成；（2）進(jìn)入洗滌塔需回收的HCl量；（3）循環(huán)物料的摩爾流率。4-18.CH4與Cl2反應(yīng)生產(chǎn)氯甲烷和HCl,反應(yīng)式：生成120解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)反應(yīng)器冷凝器洗滌塔精餾塔FCH4Cl2RHClPCH3ClWCH2Cl2（1）取全系統(tǒng)為衡算對(duì)象對(duì)CH4列式解：畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖，取1小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)反應(yīng)器冷凝器洗滌塔精餾塔121對(duì)氯列式(2)回收氯化氫的量，對(duì)HCl列式對(duì)氯列式(2)回收氯化氫的量，對(duì)HCl列式122（3）對(duì)節(jié)點(diǎn)作衡算，因循環(huán)其中不含Cl2，則新鮮其中氯即為進(jìn)反應(yīng)器混合氣中氯。對(duì)甲烷列式4－19.原料A與B進(jìn)行下列反應(yīng)，反應(yīng)式：（3）對(duì)節(jié)點(diǎn)作衡算，因循環(huán)其中不含Cl2，則新鮮其中氯即為進(jìn)123若新鮮原料中A過(guò)剩20％，B的單程轉(zhuǎn)化率為60％，B的總轉(zhuǎn)化率為90％，反應(yīng)器出來(lái)的產(chǎn)物進(jìn)分離器將產(chǎn)物C與D分離，剩下未反應(yīng)的A與B組份，一部分排放，其余返回反應(yīng)器流程如下：反應(yīng)器分離器FABMFRPCDWAB求：（1）循環(huán)氣R的摩爾組成；（2）排放氣W與循環(huán)氣R的摩爾比；（3）循環(huán)氣R與進(jìn)反應(yīng)器原料MF的摩爾比若新鮮原料中A過(guò)剩20％，B的單程轉(zhuǎn)化率為60％，B的總轉(zhuǎn)化124解：（1）取全系統(tǒng)為衡算對(duì)象，設(shè)FB為100mol。則新鮮其中A的量FA＝100×120％×2／5＝48mol對(duì)B列式對(duì)A列式則R與為的組成為：yA=0.5455yB=0.4545解：（1）取全系統(tǒng)為衡算對(duì)象，設(shè)FB為100mol。則新鮮125(2)以節(jié)點(diǎn)為衡算體系對(duì)B列式（3）(2)以節(jié)點(diǎn)為衡算體系對(duì)B列式（3）1264－20.苯加氫轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷，生產(chǎn)率為100kmol／h環(huán)己烷，99％的苯生成環(huán)己烷，進(jìn)入反應(yīng)器原料（MF)組成為80％（mol)H2及20%C6H6,產(chǎn)物含3%(mol)H2，計(jì)算：（1）產(chǎn)物的組成；（2）FF中C6H6和H2的流量；（3）H2的循環(huán)量。反應(yīng)器冷凝器FF苯H2MFR循環(huán)H2P含氫3％C6H6？苯？解：取100kmol／h環(huán)己烷為計(jì)算基準(zhǔn),以全過(guò)程為衡算體系。4－20.苯加氫轉(zhuǎn)化為環(huán)己烷，生產(chǎn)率為100kmol／h127對(duì)苯列式FF苯－P環(huán)己烷＝P苯（2）以全系統(tǒng)為衡算體系，對(duì)H2作衡算對(duì)苯列式FF苯－P環(huán)己烷＝P苯（2）以全系統(tǒng)為衡128FFC6H6＝100／99％＝101.01kmol/h(3)以節(jié)點(diǎn)作為衡算體系，對(duì)H2列式FFC6H6＝100／99％＝101.01kmol/h(3)1294－21.合成氨生產(chǎn)的原料含少量不反應(yīng)的組分，如氬或甲烷，這些惰性組分不能冷凝，因而與未反應(yīng)的N2和H2一起循環(huán)，為避免惰性組分在系統(tǒng)內(nèi)積累，需從循環(huán)管線防空一部分循環(huán)氣，其流程如下圖（I表示惰性組分）PNH3

反應(yīng)器冷凝器FFH2、N2、IMFRH2、N2、IW已知新鮮原料FF組成為N224.75％；H274.25％：I1％N2的單程轉(zhuǎn)化率為25％，循環(huán)氣（R）中惰性組分為12.5％。（組成均為mol％）4－21.合成氨生產(chǎn)的原料含少量不反應(yīng)的組分，如氬或甲烷，這130計(jì)算：（1）N2的總轉(zhuǎn)化率；（2）放空氣體／新鮮氣體的摩爾比；（3）進(jìn)反應(yīng)器物料（MF)／新鮮氣（FF）的摩爾比。解：取全系統(tǒng)為衡算對(duì)象，取100kmolFF為基準(zhǔn)利用I為聯(lián)系物對(duì)N2列式計(jì)算：（1）N2的總轉(zhuǎn)化率；（2）放空氣體／新鮮氣體的摩爾比131以節(jié)點(diǎn)為衡算體系，對(duì)N2列式因?yàn)镸F、FF、R中H2和N2分子比為3以節(jié)點(diǎn)為衡算體系，對(duì)N2列式因?yàn)镸F、FF、R中H2和N2分132也可利用x單、x總關(guān)系求之。也可利用x單、x總關(guān)系求之。1334－22.下圖為Na2CO3生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖，其反應(yīng)式為R純Na2SWH2OPNa2CO380％H2O20％反應(yīng)器結(jié)晶分離器蒸發(fā)器結(jié)晶器QCaS20％H2O80％TCaCO330％H2O70％SCaCO36kg/hF＝1000kg/hNa2S45%H2O55%E=1900kg/hCaCO330%H2O70%GCaCO3溶液4－22.下圖為Na2CO3生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖，其反應(yīng)式為R純134Na2S通過(guò)反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率為90％，進(jìn)入反應(yīng)器的CaCO3量為理論量過(guò)量50％。計(jì)算：（1）純Na2S循環(huán)量(kg/h);(2)生成的Na2CO3溶液的量。解：取F=1000kg為計(jì)算基準(zhǔn)，以全過(guò)程為衡算體系。對(duì)Na2CO3列式20％P＝45％F×106÷78Na2S通過(guò)反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率為90％，進(jìn)入反應(yīng)器的CaCO135取節(jié)點(diǎn)為衡算體系，對(duì)Na2S作衡算以全過(guò)程為衡算體系，對(duì)水列式對(duì)CaS列式20％Q＝1000×45％×72／78Q＝2076.92kg/h取節(jié)點(diǎn)為衡算體系，對(duì)Na2S作衡算以全過(guò)程為衡算體系，對(duì)水列136以反應(yīng)器為體系，對(duì)CaCO3列式4－23.乙烯與空氣氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，離開(kāi)反應(yīng)器的氣體組成如下（干基mol％）：C2H43.2％；N278.2；O212.2％；C2H4O0.9％；CO25.5％。求選擇性、單程轉(zhuǎn)化率、循環(huán)氣對(duì)廢氣（R/W)的摩爾比及新鮮原料（FF)中乙烯對(duì)空氣的摩爾比。反應(yīng)式：以反應(yīng)器為體系，對(duì)CaCO3列式4－23.乙烯與空氣氧化生產(chǎn)137反應(yīng)器吸收塔FFMFRWAPRPC2H43.2％N278.2％O212.2％C2H4O0.9％CO25.5％反應(yīng)器吸收塔FFMFRWAPRP138解：取100kmlo／h進(jìn)吸收塔干基氣體為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)其中僅環(huán)氧乙烷被吸收且完全吸收則出塔尾氣組成（與R或W同)為：以全系統(tǒng)為衡算對(duì)象，取W=100kmol／h為基準(zhǔn)解：取100kmlo／h進(jìn)吸收塔干基氣體為計(jì)算基準(zhǔn)，設(shè)其中僅139習(xí)題課一、填空1、因次是表示物料___________的基本物理量，______是因次的具體表示。2、化工計(jì)算主要是應(yīng)用____________來(lái)研究化工過(guò)程的__物料衡算和能量衡算問(wèn)題。3、化工過(guò)程指由原料經(jīng)___________處理加工成化學(xué)產(chǎn)品和中間產(chǎn)品的___________。4、______是為度量物體的溫度而對(duì)溫度的零點(diǎn)和分度方法作的__________。5、化工過(guò)程開(kāi)發(fā)是將一個(gè)化學(xué)反應(yīng)從_____過(guò)渡到_________生產(chǎn)裝置的全過(guò)程習(xí)題課一、填空1406、過(guò)程參數(shù)是指在化工生產(chǎn)過(guò)程中，能影響過(guò)______和______的物理量，在指定條件下它的___________

。7、穩(wěn)流過(guò)程，體系內(nèi)有化學(xué)變化物料衡算式為_(kāi)________________________________________。8、性質(zhì)是指物料的特性，性質(zhì)按其值與組成體系_______的有無(wú)關(guān)系分為強(qiáng)度性質(zhì)和容量性質(zhì)兩類(lèi)。9、C3H2Cl6的燃燒反應(yīng)為C3H2Cl6+____+_____→______+_______。10、對(duì)有化學(xué)變化的穩(wěn)流過(guò)程的能量衡算中，當(dāng)選取反應(yīng)物及產(chǎn)物的在298K，101.3kPa（1atm）的焓為零時(shí)，過(guò)程總焓變的計(jì)算公式為_(kāi)_____________________________________。6、過(guò)程參數(shù)是指在化工生產(chǎn)過(guò)程中，能影響過(guò)______和__14111、基團(tuán)貢獻(xiàn)法是將有機(jī)物分解成若干_______，將_______對(duì)化合物某性質(zhì)的貢獻(xiàn)值_______即得化合物的該性質(zhì)的值。12、物料衡算的依衡算目的不同分為設(shè)計(jì)型計(jì)算和操作型計(jì)算兩種情況，操作型計(jì)算對(duì)______________進(jìn)行衡算。

113、限制反應(yīng)物是指化學(xué)反應(yīng)原料不按化學(xué)計(jì)量比配料時(shí)，以最小____________存在的反應(yīng)物。14、收率是生成目的產(chǎn)物所消耗的某__________量占該原料____________的百分?jǐn)?shù)。15、宏觀能量是構(gòu)成體系的物質(zhì)作為一個(gè)______所具有的能量。16、設(shè)計(jì)過(guò)程的原則是便于計(jì)算，常用的各階段類(lèi)型大致有五種，寫(xiě)出其中三種：（1）______________________；（2）_______________；(3)______________________。

11、基團(tuán)貢獻(xiàn)法是將有機(jī)物分解成若干_______，將___142二、選擇題1、30kmol/hCO在燃燒爐里燃燒，其的轉(zhuǎn)化率為80%，則過(guò)程氧的理論量為：（1）12kmol/h；（2）15kmol/h；（3）30kmol/h；（4）24kmol/h。2、有一無(wú)化學(xué)反應(yīng)的簡(jiǎn)單過(guò)程，若進(jìn)出體系的流股數(shù)為2個(gè)，有3個(gè)組分，則可列出的獨(dú)立物料衡算式的數(shù)目為：（1）至少2個(gè)；（2）至多2個(gè)；（3）至少3個(gè)；（4）至多3個(gè)。3、對(duì)于可看為穩(wěn)流過(guò)程的連續(xù)操作下列說(shuō)法正確地是：（1）系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)參數(shù)與位置無(wú)關(guān)但與時(shí)間有關(guān)；（2）系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)參數(shù)與位置有關(guān)但與時(shí)間無(wú)關(guān)；（3）系統(tǒng)內(nèi)有物料積累但無(wú)能量積累；；（4）系統(tǒng)內(nèi)有能量積累但無(wú)物料積累。

二、選擇題1、30kmol/hCO在燃燒爐里燃燒，其的轉(zhuǎn)化率1434、有一反應(yīng)體系已知原料A在新鮮原料中的流率是50kmol/h，在進(jìn)反應(yīng)器的混合原料中的流率是200kmol/h，若A的總轉(zhuǎn)化率為40%，則A的單程轉(zhuǎn)化率為：（1）80%；（2）40%：（3）20%；（4）10%。5、能量衡算式ΔH=Q的適用條件是：（1）ΔEK=ΔEP=0，W=0；（2）間歇過(guò)程，ΔEK=ΔEP=0，W=0；（3）穩(wěn)流過(guò)程，ΔEK=ΔEP=0，W=0；（4）穩(wěn)流過(guò)程，ΔEK=ΔEP=0。6、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程能量衡算的第二種基準(zhǔn)是：（1）以298K，1atm組成反應(yīng)物及產(chǎn)物的元素為計(jì)算基準(zhǔn)；（2）298K，1atm為產(chǎn)物的計(jì)算基準(zhǔn)；（3）298K，1atm為反應(yīng)物的計(jì)算基準(zhǔn)；（4）298K，1atm為反應(yīng)物及產(chǎn)物的計(jì)算基準(zhǔn)。4、有一反應(yīng)體系已知原料A在新鮮原料中的流率是50kmol/1447、下列過(guò)程中找出不不屬于化工單元操作的是：（1）CO和H2在固定床反應(yīng)器中生成甲醇；（2）精餾分離混合物；（3）在一熱交換器內(nèi)加熱某物料；（4）通過(guò)一壓縮機(jī)使一氣體混合物提高壓力。8、在下列單位中找出不是SI的單位：（1）mol；（2）MPa；（3）J；（4）公斤。9、有一由A和B組成的二元混合物，A的摩爾分率為60.0%，分子量為20；B的分子量為50；則B的質(zhì)量分率是：（1）40.0%；（2）62.5%；（3）60.0%；（4）37.5%。10、有一二元混合物，A的分子量為30，質(zhì)量分率為40.0%；B的分子量為40。則A的摩爾分率為：（1）40.0%；（2）47.1%；（3）55.6%；（4）66.7%。11、有一反應(yīng)A+1.5B+3C6E+M，若原料摩爾配比為：A：B：C=2：3；5，則限制反應(yīng)物為：（1）A；（2）B；（3）C；（4）M。7、下列過(guò)程中找出不不屬于化工單元操作的是：（1）CO和H2145三、判斷

1、所謂導(dǎo)出單位是根據(jù)物理學(xué)規(guī)律用基本單位表示出其他物理量的單位（）。2、蘭金溫標(biāo)和開(kāi)氏溫標(biāo)的分度方法是一樣的（）。3、若有一無(wú)化學(xué)變化的復(fù)雜過(guò)程由3個(gè)設(shè)備構(gòu)成，進(jìn)出各設(shè)備的物流的組分?jǐn)?shù)均為5個(gè)，則該過(guò)程最多可列出5個(gè)獨(dú)立物料衡算式（）。4、物料衡算中，畫(huà)物料流