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《《反應工程》第二版_(李紹芬_課后答案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、課后學習網(wǎng)1緒論1.1在銀催化劑上進行甲醇氧化為甲醛的反應：2CHOH2C2CHOHHOH+O→2HCHO+2HO3222CHOH2C2CHOHHOH+3O→2CO+4HO3222進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），反應后甲醇的轉(zhuǎn)化率達72%，甲醛的收率為69.2%。試計算（1）（1）反應的選擇性；（2）（2）反應器出口氣體的組成。解：（1）由（1.7）式得反應的選擇性為：Y0.629S===0.961196.11%=X0.720（2）進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸
2、氣=2：4：1.3（摩爾比），當進入反應器的總原料量為100mol時，則反應器的進料組成為組分摩爾分率yi0摩爾數(shù)ni0(mol)CH3O2/（2+4+1.3）=0.274027.40H空氣4/（2+4+1.3）=0.547954.79水1.3/（2+4+1.3）=0.178117.81總計1.000100.0設甲醇的轉(zhuǎn)化率為XA，甲醛的收率為YP，根據(jù)（1.3）和（1.5）式可得反應器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩爾數(shù)nA、nP和nc分別為：nA=n==nnA0AA00(1-X((1-X1-XA)=7.6
3、72))=7.672=7.672molmmololnP=n==nnA0AA00YP=18.96==18.9618.96molmmololnC=n==nnA0AA00(X((XXA-Y--YYP)=0.7672))=0.7672=0.7672molmmolol結合上述反應的化學計量式，水（nW）、氧氣（nO）和氮氣（nN）的摩爾數(shù)分別為：nW=n==nnW0+n++nnP+2n++2n2nC=38.30==38.3038.30molmmololnO=n==nnO0OO00-1/2n--1/2n1/2nP-3
4、/2n--3/2n3/2nC=0.8788==0.87880.8788molmmololnN=n==nnN0NN00=43.28==43.2843.28molmmolol所以，反應器出口氣體組成為：組分摩爾數(shù)（mol）摩爾分率%CH3O7.6726.983HHCHO18.9617.26H2O38.334.87CO20.76720.6983O20.87880.7999N243.2839.391.1.2工業(yè)上采用銅鋅鋁催化劑由一氧化碳和氫合成甲醇，其主副反應如下：COCCOO+2H?CHOH23課后學習網(wǎng)2C
5、O2C2COO+4H?(CH)O+HO2322COCCOO+3H?CH+HO2424CO4C4COO+8H?CHOH+3HO2492COCCOO+HO?CO+H222由于化學平衡的限制，反應過程中一氧化碳不可能全部轉(zhuǎn)化成甲醇，為了提高原料的利用率，生產(chǎn)上采用循環(huán)操作，即將反應后的氣體冷卻，可凝組份變?yōu)橐后w即為粗甲醇，不凝組份如氫氣及一氧化碳等部分放空，大部分經(jīng)循環(huán)壓縮機后與原料氣混合返回合成塔中。下圖是生產(chǎn)流程示意圖冷凝分離合成原料氣Bkg/h粗甲醇Akmol/h循環(huán)壓縮100kmol放空氣體原料氣和冷凝
6、分離后的氣體組成如下：（mol）組分原料氣冷凝分離后的氣體CO26.8215.49H268.2569.78CO21.460.82CH40.553.62N22.9210.29粗甲醇的組成為CH3OH89.15%,(CH3)2O3.55%,C3H9OH1.10%,H2O6.20%,均為重量百分率。在操作壓力及溫度下，其余組分均為不凝組分，但在冷凝冷卻過程中可部分溶解于粗甲醇中，對1kg粗甲醇而言，其溶解量為CO29.82g,CO9.38g,H21.76g,CH42.14g,N25.38g。若循環(huán)氣與原料氣之比
7、為7.2（摩爾比），試計算：（1）（1）一氧化碳的單程轉(zhuǎn)換率和全程轉(zhuǎn)化率；（2）（2）甲醇的單程收率和全程收率。解：（1）設新鮮原料氣進料流量為100kmol/h，則根據(jù)已知條件，計算進料原料氣組成以質(zhì)量分率表示如下：組分摩爾質(zhì)量yi0(mol%)Fi0(kmol/h)質(zhì)量分率xi0%CO2826.8226.8272.05H2268.2568.2513.1CO2441.461.466.164CH4160.550.550.8443N2282.922.927.844總計100100100課后學習網(wǎng)其中xi=y
8、iMi/∑yiMi。進料的平均摩爾質(zhì)量Mm=∑yiMi=10.42kg/kmol。經(jīng)冷凝分離后的氣體組成（亦即放空氣體的組成）如下：組分摩爾質(zhì)量摩爾分率yiCO2815.49H2269.78CO2440.82CH4163.62N22810.29總計100其中冷凝分離后氣體平均分子量為M’m=∑yiMi=9.554==9.5549.554又設放空氣體流量為Akmol/h，粗甲醇的流量為Bkg/h。對整個系統(tǒng)的N2作衡算得：5.3
