注册化工工程师培训材料物料与能量平衡例题.pps

注册化工工程师培训材料物料与能量平衡例题.pps

《注册化工工程师培训材料物料与能量平衡例题.pps》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.pps（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

例题1精馏塔的计算,B38wt%T62wt%F=20000kg/h,F,D,W,B回收率97%,B含量不大于2%,D的流量与组成？

W的流量与组成？

例题1精馏塔的计算,1、已知条件、物料衡算简图与体系见前图；2、以进料物流为基准物流，以每小时的进料量为计算基准；3、设塔顶物流量为D，塔釜流量为W，则物料衡算的方程是：

例题1精馏塔的计算,例题1精馏塔的计算,上述方程组中：

F=20000kg/h,XfB38%，XfT=62%,WB=2%,塔顶苯的回收率为97根据已知条件，求解上述方程组，得到如下结果：

塔顶物流：

D=8600kg/h,其中苯85.72%,甲苯14.28%塔底物流：

W=11400kg/h,其中苯2，甲苯98,例题2精馏塔序列的计算,塔1,塔2,1000mol/hB0.50T0.30X0.20,S2mol/hB0.95T0.03X0.02,S3mol/hBx3BTx3TXx3X,1,2,3,4,5,S4mol/hB0.03T0.95X0.02,S5mol/hB0.045T0.43X0.5655,I,II,例题2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；2、以进料物流为基准物流，以每小时的进料量为计算基准；3、首先以总体系I为物料衡算体系，物料衡算的方程是：

解得：

S2=520mol/h,S4=150mol/h,S5=330mol/h,例题2精馏塔序列的计算,4、再以体系II为物料衡算体系，分别对总物料、苯和甲苯进行物料衡算：

结果：

S3=480mol/h,X3B=0.0125,X3T=0.5925,X3X=0.395,例题3综合应用题,燃烧炉,CH4,H2,Air:

O221%N279%,烟道气：

N272.22%,CO28.13%,H2O17.16%,O22.49%,问题1进料中CH4/H2的比例是多少？

问题2燃料气（CH4H2）对空气的比例是多少？

1应当选N2为联系组分;2选取100烟道气为基准，烟道气中N2量为72.22mol空气物流的输入量：

72.22/0.79=91.42mol其中O2为91.42*0.21=19.20mol燃烧炉进出口对碳元素平衡计算,得知进口CH4为8.13molCH4燃烧耗O28.13*2=16.26mol；H2燃烧耗O219.2-16.26-2.49=0.45mol;进料中H20.90mol4结论：

进料中H2:

CH4=0.90:

8.13=1:

9（CH4+H2）:

AIR=（0.90+8.13）:

91.42=1:

10,例题4合成氨工段计算,氨合成塔,冷凝,排放,产品P,循环,新鲜原料F1000Nm3,V2NH32.5mol%,V3NH311mol%,H273.729%N224.558%CH41.420%Ar0.293%,V1Ar+CH419.296%,V1信息？

V2信息？

V3信息？

P的信息？

1.V1信息：

惰性气体衡算：

得到V1=88.775Nm3因为H2与N2按照3：

1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（H2N2）摩尔比为10.110.192960.69704，从而根据组分的两两比例分别计算出V1组成：

2.P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2，即每生成1份氨，体积缩小1份。

因此可以据此计算出气体氨物流量PF-（V4+0.11V1）=V1+V4V4=450.73Nm33.V2与V3信息：

反应减少体积V2-V3=（V4+0.11V1）-

（1）氨平衡计算：

0.11V3-0.025V2=V4+0.11V1-

（2）计算

（1）、

（2）得出：

V2=6013.6Nm3V3=5555.024Nm3,4.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H2、N2、CH4、Ar进行物料衡算即可得出V2的组成信息：

例题5锅炉问题的计算,锅炉,加热量QkJ/min,120kgH2O（l）/min,30,H=125.7kJ/kg,175kgH2O（l）/min,65H=271.9kJ/kg,295kgH2O（v）/min,17atm饱和蒸汽（204）H=2793kJ/kg,如果出口蒸汽管直径6cm，计算锅炉的能量供应速率Q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：

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：

根据已知数据：

焓变2973*295120*125.5175*271.9=7.61*105kJ/min直径6cm的管子截面积：

A=2.83*10-3m2蒸汽流速295*0.1166/A=202m/s动能变化mv2/2=6.02*103kJ/min,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6.02*103/Q=0.78%,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904.6KJ，其它条件如图所示。

计算反应器应当输入和输出的热量。

例题6氨氧化反应器的计算,反应器,Q,100molNH3/h200molO2/h25,100molNO/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。

查表得到300下O2的热容为30.8J/mol.k,H2O的热容34.80J/mol.k,NO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：

HNO=845.2KJ;HH2O=1435.5KJ;HO2=635.25KJ反应热：

100*（904.6）/4=-22615KJ/h过程的总焓变：

22615（635.25+845.31435.5）019700KJ/h即为了维持产物温度为300，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，标准反应热为68.95KJ，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？

已知热容值：

乙醇（g）Cp=0.110kj/mol.,乙醛（g）Cp=0.08KJ/mol.,H2Cp=0.029KJ/mol.,例题7带换热的反应器计算,反应器,90mol乙醇（g）10mol乙醛（g）300,n1mol乙醇n2mol乙醛n3molH2,265,Q=5300kJ/100mol进料,

（1）以100mol进料为物料衡算基准，以25,1atm的自由态分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：

90*2+10*2=2n1+2n2,即：

n1+n2=100-（a）氢元素衡算：

90*6+10*4=6n1+4n2+2n3,即：

3n1+2n2+n3=290-（b）（3）能量衡算：

乙醇焓变：

n1*0.11（265-25）90*0.11（300-25）乙醛焓变：

n2*0.08*240-10*0.08*275氢气焓变：

n3*0.029*240反应热：

n3*68.95（4）能量衡算结果：

26.4n1+19.2n2+76n3=8247-（c）联立（a）（b）（c）三式得：

n1=7.5mol,n2=92.5mol,n3=82.5mol（5）乙醇转化率:

（90-7.5）/90=0.917,