第三章 物料衡算和能量衡算.ppt

***4、定义流股和设备*******5、运行模拟和模拟结果****结果汇总：**收率可由选择性和转化率得到。现在可这样一个情况，大家来分析怎么选择什么样的过程更好，这里我们给了一个不同温度对于反应效果的影响图。横坐标是温度，纵坐标是百分数，可以式选择性，转化率和收率。转化率随着温度的升高，可完全转化，达到100％。选择性随着温度升高而下降。产率是上升的。那在这种情况下，我选择的温度应该在什么位置最好？我可能有这两个选择，一个选在这X100%,让它全部转化，这是A方案，我也可以选择X50％，而S100%,B方案，请问你们选那个方案？为什么？选B，一是因为选择性高，生产单位目的产品所用的原料少，物耗低，二是选择性高，分离处理容易。三者在做计算时要注意几个问题，一个我们的反应过程原料不是一种，有两种，或两种以上，因此，转化率和产率要明确要以哪个原料为基准。这个基准一般是选择比较贵的原料，或是比较毒，必须把它尽量全部反应掉。第二个产率有一一个单程产率还有一个总产率，单程是直指反应器前后的物料的变化，*标准摩尔生成焓例如有反应根据状态函数性质*第三章物料衡算与能量衡算（二）以标准生成热为基础进行衡算一、生成热在标准状态下，由构成组成的元素生成1mol组分时的焓差。任何反应的标准反应热可以由反应物和生成物的生成热计算得到。反之，组分的生成热也可以由反应热计算得到。*进入反应器物料的热焓：出反应器物料的热焓：其中,是组分i的量（kmol/h）；是组分i的标准生成热(kJ/mol)；是组分i的等压热容(kJ/mol.K)；是进料组分i在基准温度下从进料相态变为基准相态时的相变热(kJ/mol)；是出料组分i在基准温度下从基准相态变为出料相态时的相变热(kJ/mol)。*例3-8甲烷在连续式反应器中用空气氧化生产甲醛，副反应是甲烷完全氧化生成CO2和H2O。CH4(气)+O2HCHO(气)+H2O(气)CH4(气)+2O2CO2+2H2O(气)以100mol进反应器的甲烷为基准，物料流程图如示。反应器25℃,CH4100mol100℃,O2100molN2376mol150℃,CH460molHCHO(气)30molCO210molH2O(气)50molO250molN2376molQ*第三章物料衡算与能量衡算解物料衡算结果示于图中取101.3kPa及25℃时生成各个反应物和产物的各种单质（即C、O2、H2）为基准，非反应物质N2也取101.3kPa及25℃为基准（因25℃是气体平均摩尔热容的参考温度）。现将各个焓值计算如下：**150150***物料n进H进n出H出物料n进H进n出H出CH4100-74.8560-69.95HCHO30-114.74O21002.235503.785CO210-388.4N23762.1873763.655H2O50-237.56=-21840.8-(-6439.2)≈-15401kJ/mol表3-7甲烷反应器的能量衡算*第三章物料衡算与能量衡算二、等温反应过程的热量衡算对于等温反应器，T进=T出=TE，若忽略动能、势能的变化，则普遍能量平衡式可写成：Q=*例3-9某连续等温反应器在400℃进行下列反应：CO(气)+H2OCO2(气)+H2(气)假定原料在温度为400℃在时按照化学计量比送入反应器。要求CO的转化率为90%，试计算使反应器内的温度稳定在400℃时所需传递的热量。反应器1molCO(气)400℃1molH2O(气)400℃CO2(气)H2(气)400℃0.9molCO20.9molH20.1molCO0.1molH2O*解：已知进、出反应器的物料组成，不必作物料衡算。查得各物质的标准生成热：；;计算物料进、出反应器的焓：*CO（400℃，气）H2O（400℃，气）CO2(400℃，气)H2(400℃，气)**第三章物料衡算与能量衡算三、绝热反应过程的热量衡算绝热反应过程中与外界完全没有热量交换，若忽略动能、势能的变化，则Q=0即如果绝热反应器内进行化学反应的总结果是放热的，0，则T出T进，反应产物被加热，0，则T出T进，反应产物被冷却。*求终