《化工设计》复习提纲
1. 甲醇脱生成甲醛的反应方程式为：
ch3oh（l） hcho（g）+h2（g）
1）试用燃烧热数据计算1600 kg甲醇在 0.1013mpa、25 ℃条件下的反应生成的热量。
已知：25℃下甲醇（l）的燃烧热：（△h0298,c）甲醇= -726.
6kj/mol；25℃下甲醛（g）的燃烧热：（△h0298,c）甲醛= -563.6kj/mol；25℃下h2 （g）的燃烧热：
（△h0298,c）h2 = 285.8kj/mol。
2）若用废热锅炉**上述反应生成的热量。高温气体走管内，管外送入30℃、压力1.274mpa的软水，产生1.
274mpa的饱和蒸汽，热损失为气体放出热的8%，求产生的蒸汽量。已知.274mpa的饱和水焓：
h1=125.48kj/㎏；1.274mpa的饱和蒸汽h2=2784.
7kj/㎏。
解：(1) 25℃下甲醇（l）的燃烧热：
h0298,c）甲醇=-726.6kj/mol
25℃下甲醛（g）的燃烧热：
h0298,c）甲醛=-563.6kj/mol
25℃下h2 （g）的燃烧热：
h0298,c） h2 =-285.8kj/mol
0.1013mpa、25 ℃的反应热：
△h0298）reac= （h0298,c）甲醇- （h0298,c）甲醛-（△h0298,c）h2
122.8kj/mol
q=1600÷32×122.8×1000=6.140×10 3(kj
.274mpa的饱和水焓 h1=125.48kj/h
1.274mpa的饱和蒸汽焓 h2=2784.7kj/h
产生的蒸汽量为：
2. 如图所示，该塔的进料量f为2400kg/h，进料为气液混合进料，气液比为1：2，馏分d的流率为1100kg/h，料液和馏分的温度分别为110℃及70℃，过热蒸汽v为90℃，塔底组分温度为130℃，所有组分的平均比热容为cp=1.
2kj/kg· k，所有组分的潜热为h=200kj/kg，回流比r=2，忽略热量损失。先计算塔底w和塔顶v的量，然后计算再沸器和冷凝器的热负荷。若塔顶冷凝器的进出口温度分别为20℃和50℃，总传热系数k取3000w/m2·k，估算冷凝器的面积。
1）先进行物料衡算：确定基准为1 h
进料f=2400 kg 馏分d=1100 kg
w=f－d=2400－110=1300kg
v=（r+1）d=3×1100=3300 kg
2）热量衡算：
选70℃为基准温度。
进料（f）的热量：
显热：qf1=mfcp（tf－t0）=2400×1.2×（110－70）=1.152×105（kj）
潜热：qf2=1/3mfh=1/3×2400×200=1.6×105（kj）
qf= qf1＋ qf2=2.752×105（kj）
塔釜（w）的热量：
显热：qw1=mwcp（tw－t0）=1300×1.2×（130－70）=9.36×104（kj）
潜热：qw2=0
塔顶（v）的热量：
显热：qv1=mvcp（tv－t0）=3300×1.2×（90－70）=7.92×104（kj）
潜热：qv2=mvh=3300×200=6.6×105（kj）
qv= qv1＋ qv2=7.392×105（kj）
塔顶馏分（d）和回流液（l）的热量：
qd =ql=0
对整个系统进行热量衡算：
q进=q再沸器入＋qf＋ql
q出=q再沸器出＋qw＋qv
q进= q出。
再沸器的热负荷：
q再=q再沸器入－q再沸器出= qw＋qv－qf＋ql
=5.576×105（kj）
冷凝器的热负荷：
q冷= qv=7.392×105（kj
3) 冷凝面积的计算：
t1=70℃ t2=90 ℃
t1=20℃ t2=50
t1 =70-20=50℃
t2 =90-50=40℃
q=ka δ tm
a= q冷/kδ tm
3．某厂用空气氧化邻二甲苯生产苯酐。原料流量为205 kg/h邻二甲苯，4500 m3/h空气。从反应的计量关系可知，生成1 mol的苯酐需反应掉1 mol的邻二甲苯。
经检验得到的反应器出口气体组成如下：
试计算：（1）邻二甲苯的转化率、苯酐收率；
2）苯酐的年产量（按330天/年计）。
解：因为其中含有大量n2，且n2为惰性组分（不参加反应），所以选择n2作为物料。
衡算的联系物。
进入反应器的空气中含有n2：
4500/22.4）×0.79=158.7 kmol/h
设反应器出口气体的总流量为x kmol/h，则有：
0.78x=158.7 x=203.5 kmol/h
因此，反应器出口气体含有邻二甲苯：
203.5×0.03%=0.061 kmol/h=0.061×106=6.47 kg/h
反应器出口气体含有苯酐：
203.5×0.65%=1.323 kmol/h
所以，邻二甲苯转化率x=（205-6.47）/205=96.8%
苯酐收率y=1.323/（205/106）=68.6%
苯酐的年产量=1.323×24×330×148
1.550×106 kg/h =1550 t/a
4. 含有苯（b）、甲苯（t）、二甲苯（x）分别为%的混合物，以60000kg/d
的流量进入一个由两座精馏塔组成的分离系统，流程及赋值见图。已知52%（质量）自塔ⅰ 顶部流出，物流3中所含的苯有75%（质量）自塔ⅱ顶部流出。计算所有未知物流的变量。
解：以1天为基准；列平衡方程式，得：
f1=f2+f3 f3=f4+f5
f1=60000kg
f2=f1×52%=60000×52%=31200kg
f3=f1-f2=28800kg
由于：f1xb1=f2xb2+f3xb3
f1xt1=f2xt2+f3xt3
f1xx1=f2xx2+f3xx3
得到：xb3=1.25% b3=3600kg
xt3=59.25% t3=17064kg
xx3=39.5% x3=11376kg
可得：f4=f3×xb3×75%÷xb4=9000kg
f5=f3-f4=28800-9000=19800kg
再： f3xb3=f4xb4+f5xb5
f3xt3=f4xt4+f5xt5
f3xx3=f4xx4+f5xx5
得到xb5=0.45% b5=89kg
xt5=43t5=8514kg
xx5=56.55% x5=11197kg
5用甲苯制造对甲苯磺酸。每批投入甲苯为1000kg（含量为99%，其余为杂质，下同），浓硫酸为1050kg（含量为98%）；在磺化过程中，甲苯的转化率为80%：其中75%转化为对甲苯磺酸，25%转化为邻甲苯磺酸；已知反应过程中有1%的甲苯和10%的反应水被蒸发为蒸汽逸出。
试对该反应过程进行物料衡算。
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