注册化工工程师培训材料物料与能量平衡例题Word文件下载.docx
《注册化工工程师培训材料物料与能量平衡例题Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《注册化工工程师培训材料物料与能量平衡例题Word文件下载.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
塔顶物流：
D=8600kg/h,D=8600kg/h,其中苯其中苯其中苯其中苯85.72%,85.72%,甲苯甲苯甲苯甲苯14.14.28%28%塔底物流：
塔底物流：
W=11400kg/h,W=11400kg/h,其中苯其中苯其中苯其中苯22，甲苯，甲苯，甲苯，甲苯9898例题例题2精馏塔序列的计算精馏塔序列的计算塔塔1塔塔21000mol/hB0.50T0.30X0.20S2mol/hB0.95T0.03X0.02S3mol/hBx3BTx3TXx3X12345S4mol/hB0.03T0.95X0.02S5mol/hB0.045T0.43X0.5655III例题例题2精馏塔序列的计算精馏塔序列的计算1、已知条件、物料衡算简图与体系见前图；
3、首先以、首先以总体系总体系I为物料衡算体系，物料衡算的方程是：
为物料衡算体系，物料衡算的方程是：
54254254243.095.003.03.01000:
045.003.095.05.01000:
1000:
SSSTSSSBSSSTOTAL解得：
解得：
S2=520mol/h,S4=150mol/h,S5=330mol/h例题例题2精馏塔序列的计算精馏塔序列的计算4、再以体系、再以体系II为物料衡算体系，分别对总物料、苯和甲苯进为物料衡算体系，分别对总物料、苯和甲苯进行物料衡算：
行物料衡算：
TBXTBXXXXSTXSBSTOTAL33333333133043.015095.0:
3300045.015003.0:
330150:
结果：
S3=480mol/h,X3B=0.0125,X3T=0.5925,X3X=0.395例题例题例题例题33综合应用题综合应用题综合应用题综合应用题燃烧炉燃烧炉CH4H2Air:
O221%N279%烟道气：
烟道气：
N272.22%,CO28.13%,H2O17.16%,O22.49%问题问题11进料中进料中CHCH44/H/H22的比例是多少？
的比例是多少？
问题问题22燃料气（燃料气（CHCH44HH22）对空气的比例是多少）对空气的比例是多少？
1应当选应当选N2为联系组分为联系组分;
2选取选取100烟道气为基准，烟道气中烟道气为基准，烟道气中N2量为量为72.22mol空气物流的输入量：
空气物流的输入量：
72.22/0.79=91.42mol其中其中O2为为91.42*0.21=19.20mol33燃烧炉进出口对碳元素平衡计算燃烧炉进出口对碳元素平衡计算,得知进口得知进口CH4为为8.13molCH4燃烧耗燃烧耗O28.13*2=16.26mol；
H2燃烧耗燃烧耗O219.2-16.26-2.49=0.45mol;
进料中进料中H20.90mol44结论：
进料中结论：
进料中H2:
CH4=0.90:
8.13=1:
9（CH4+H2）:
AIR=（0.90+8.13）:
91.42=1:
10OHOHOHCOOCH22212222422例题例题例题例题4444合成氨工段计合成氨工段计合成氨工段计合成氨工段计算算算算氨氨合合成成塔塔冷冷凝凝排放排放产品产品P循循环环新鲜原料新鲜原料F1000Nm3V2NH32.5mol%V3NH311mol%H273.729%N224.558%CH41.420%Ar0.293%V1Ar+CH419.296%V1V1信息？
信息？
V2V2信息？
V3V3信息？
PP的信息？
的信息？
1.V1信息：
信息：
惰性气体衡算：
得到得到V1=88.775Nm3因为因为H2与与N2按照按照3：
1的比例消耗，进料比为的比例消耗，进料比为3：
1，根据出口气体的组成可以计算出（，根据出口气体的组成可以计算出（H2N2）摩尔比为）摩尔比为10.110.192960.69704，从而根据组分的两两比例分别计算出，从而根据组分的两两比例分别计算出V1组组成：
成：
3.30215.991117.42652.278ArCH4NH3N2H22.P的信息：
的信息：
反应系统发生的惟一变化是合成氨反应前后体积变化是反应系统发生的惟一变化是合成氨反应前后体积变化是2，即每生成即每生成1份氨，体积缩小份氨，体积缩小1份。
因此可以据此计算出气体份。
因此可以据此计算出气体氨物流量氨物流量PF-（V4+0.11V1）=V1+V4V4=450.73Nm33.V2与与V3信息：
反应减少体积反应减少体积V2-V3=（V4+0.11V1）-
（1）氨平衡计算：
氨平衡计算：
0.11V3-0.025V2=V4+0.11V1-
（2）计算（计算
（1）、（）、
（2）得出：
得出：
V2=6013.6Nm3V3=5555.024Nm34.合成塔进口物流信息：
合成塔进口物流信息：
按照以上思路，以合成塔为物料衡算体系，分别对按照以上思路，以合成塔为物料衡算体系，分别对H2、N2、CH4、Ar进行物料衡算即可得出进行物料衡算即可得出V2的组成信息：
的组成信息：
1003.0314.671.8120.1260.37Mol%556216881610111193358Nm3总计总计ArCH4NH3N2H2组分组分例题例题55锅炉问题的计算锅炉问题的计算锅炉锅炉加热量加热量QkJ/min120kgH2O（l）/min,30,H=125.7kJ/kg175kgH2O（l）/min,65H=271.9kJ/kg295kgH2O（v）/min,17atm饱和蒸汽（饱和蒸汽（204）H=2793kJ/kg如果出口蒸汽管直径如果出口蒸汽管直径6cm6cm，计算锅炉的能量供应速，计算锅炉的能量供应速率率QQ是多少？
是多少？
分析：
这是一种典型的连续流动敞开体系，且W=0，根据能量衡算方程：
QEHK方程左边第三项可以忽略，但是第二项不能忽略等号右边机械功项为零，因此简化为：
WQEEHPK根据已知数据：
焓变2973*295120*125.5175*271.9=7.61*105kJ/min直径直径6cm的管子截面积：
的管子截面积：
A=2.83*10-3m2蒸汽流速蒸汽流速295*0.1166/A=202m/s动能变化动能变化mv2/2=6.02*103kJ/min最终最终Q=7.61*105kJ/min+6.02*103kJ/min=7.67*105KJ/min其中动能变化在整个能量变化中占的比例为其中动能变化在整个能量变化中占的比例为6.02*103/Q=0.78%氨氧化反应式为：
氨氧化反应式为：
4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）此反应的标准反应热为此反应的标准反应热为904.6KJ，其它条件，其它条件如图所示。
计算反应器应当输入和输出的热量如图所示。
计算反应器应当输入和输出的热量。
例题例题6氨氧化反应器的计氨氧化反应器的计算算反应器反应器Q100molNH3/h200molO2/h25100molNO/h150molH2O/h75molO2/h,300解：
选取第一类基准。
则进口条件下所有组分的焓均为零解：
则进口条件下所有组分的焓均为零。
查表得到查表得到300下下O2的热容为的热容为30.8J/mol.k,H2O的热容的热容34.80J/mol.k,NO热容为：
热容为：
Cp=29.50+0.8188*10-2T-0.2925*10-5T2J/mol.k进出口各组分的焓变为：
进出口各组分的焓变为：
HNO=845.2KJ;
HH2O=1435.5KJ;
HO2=635.25KJ反应热：
反应热：
100*（904.6）/4=-22615KJ/h过程的总焓变：
过程的总焓变：
22615（635.25+845.31435.5）019700KJ/h即为了维持产物温度为即为了维持产物温度为300，必须从反应器移走热量，必须从反应器移走热量19700KJ/h反应器中进行乙醇脱氢生成乙醛的反应，标准反应反应器中进行乙醇脱氢生成乙醛的反应，标准反应热为热为68.95KJ，每小时加入反应器的热量为，每小时加入反应器的热量为5300KJ/h，其他条件如图所示。
求乙醇的转化率？
已知热，其他条件如图所示。
已知热容值：
乙醇容值：
乙醇（g）Cp=0.110kj/mol.,乙醛乙醛（g）Cp=0.08KJ/mol.,H2Cp=0.029KJ/mol.例题例题7带换热的反应器计带换热的反应器计算算反应器反应器90mol乙醇乙醇（g）10mol乙醛乙醛（g）300n1mol乙醇乙醇n2mol乙醛乙醛n3molH2,265Q=5300kJ/100mol进料进料
（1）以）以100mol进料为物料衡算基准，以进料为物料衡算基准，以25,1atm的自由态分的自由态分子为热量衡算的基准。
子为热量衡算的基准。
（2）以反应器为体系，进行碳元素平衡计算，得到：
）以反应器为体系，进行碳元素平衡计算，得到：
90*2+10*2=2n1+2n2,即：
即：
n1+n2=100-（a）氢元素衡算：
氢元素衡算：
90*6+10*4=6n1+4n2+2n3,即：
3n1+2n2+n3=290-（b）（3）能量衡算：
）能量衡算：
乙醇焓变：
n1*0.11（265-25）90*0.11（300-25）乙醛焓变：
乙醛焓变：
n2*0.08*240-10*0.08*275氢气焓变：
氢气焓变：
n3*0.029*240反应热：
反应热：
n3*68.95（4）能量衡算结果：
能量衡算结果：
26.4n1+19.2n2+76n3=8247-（c）联立（联立（a）（）（b）（）（c）三式得：
）三式得：
n1=7.5mol,n2=92.5mol,n3=82.5mol（5）乙醇转化率）乙醇转化率:
（90-7.5）/90=0.917
升级会员 