化学反应工程__第四版__第一章作业(精品).ppt

进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇转化率达（摩尔比），反应后甲醇转化率达72，甲醛的收率为，甲醛的收率为69.2。计算（计算（1）反应的选择率；（）反应的选择率；（2）反应器出口的气体组成。）反应器出口的气体组成。1-1 银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应反应器出口组成如下：反应器出口组成如下：CH3OH：27.397(1-72%)=7.671molCH2O：27.39769.2%=18.959molCO2：27.39772%-18.959=0.767molH2O：18.959+0.767 2+17.808=38.01molO2：11.468-18.959/2-1.5 0.767=0.838molN2：42.756mol组成组成物质的量物质的量ni0(mol)CH3OH27.397H2O17.808O211.468N242.756注：空气中注：空气中 O2占占20.93%N2占占78.03%解：解：（1）反应选择率）反应选择率 S=Y/x=69.2%/72%=96.11%（2）设进入反应器的原料量为）设进入反应器的原料量为100mol，反应器进料组成如下：，反应器进料组成如下：组成组成物质的量物质的量ni(mol)摩尔分数摩尔分数yi(%)CH3OH7.6717.02HCHO18.95917.35CO20.7670.702H2O38.30135.04O20.8380.767N242.75639.12小计小计109.29211-2 甲醇合成过程中含有组分甲醇合成过程中含有组分CO、CO2、H2、CH3OH、H2O、N2和和CH4。已知反应器进口各组分的摩尔分数。已知反应器进口各组分的摩尔分数yi0,i代表各组分。取代表各组分。取CO和和CO2加氢反应为关键反应，分别导加氢反应为关键反应，分别导出出:（1）出口气体中关键组分摩尔分数为）出口气体中关键组分摩尔分数为yCO2和和yCO时；时；（2）出口气体中关键组分摩尔分数为）出口气体中关键组分摩尔分数为yCH3OH和和yCO2时时,其余各组分摩尔分数的计算表达式。其余各组分摩尔分数的计算表达式。(1)(2)(3)解：取解：取CO和和CO2加氢反应为关键反应，反应方程式为：加氢反应为关键反应，反应方程式为：其中其中(2)(1)(3)，故可取，故可取(1)、(2)或或(1)、(3)为关键为关键反应式。反应式。进口进口出口出口组分组分摩尔分率摩尔分率摩尔流量摩尔流量摩尔流量摩尔流量摩尔分率摩尔分率COCO2H2CH3OHH2ON2CH4小计小计11(1)出口气体中关键组分摩尔分数为出口气体中关键组分摩尔分数为yCO2和和yCO，取，取1、2反应。反应。由由可得可得进口进口出口出口组分组分摩尔分率摩尔分率摩尔流量摩尔流量摩尔流量摩尔流量摩尔分率摩尔分率COCO2H2CH3OHH2ON2CH4小计小计11(2)出口气体中关键组分摩尔分数为出口气体中关键组分摩尔分数为yCH3OH 和和yCO21-3 确定下列反应物系的独立反应数。确定下列反应物系的独立反应数。(1)CO、CO2、H2、CH3OH、H2O、CH4、CH3OCH3、C4H9OH、N2H、C、O、N(2)CO2、MgO、CaO、MgCO3、CaCO3 Ca、Mg、C、O解解(1)：写出原子矩阵：写出原子矩阵 由此可知，矩阵由此可知，矩阵ji的秩为的秩为4，而反应组分数为，而反应组分数为9，因此独立反应数等，因此独立反应数等于于945。若选定若选定H2O、CH4、CH3OCH3、C4H9OH、CH3OH为关键组分为关键组分,5个独立个独立反应的各计量系数向量可表示为：反应的各计量系数向量可表示为：可得出可能的反应方程式为：可得出可能的反应方程式为：解解(2)：写出原子矩阵：写出原子矩阵 可得出可能的反应方程式为：可得出可能的反应方程式为：-1 -1 0 0 1CO2+MgO =MgCO3-1 0 -1 0 1CO2+CaO =CaCO3 由此可知，矩阵由此可知，矩阵ji的秩为的秩为3，而反应组分数为，而反应组分数为5，因此独立反应数等，因此独立反应数等于于532。若选定若选定MgCO3和和CaCO3为关键组分为关键组分,两个独立反应的各计量系数向量两个独立反应的各计量系数向量可表示为：可表示为：1-5