李紹芬版反應(yīng)工程答案

1、1緒論1.11.1在銀催化劑上進(jìn)行甲醇氧化為甲醛的反應(yīng)：在銀催化劑上進(jìn)行甲醇氧化為甲醛的反應(yīng)：3222CHOHO2HCHO2HO???32222CHOH3O2CO4HO???進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2=2：4：1.31.3（摩（摩爾比）爾比），反應(yīng)后甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)，反應(yīng)后甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)72%72%，甲醛的收率為，甲醛的收率為69.2%69.2%。試計(jì)算。試計(jì)算（1）（1）反應(yīng)的選

2、擇性；反應(yīng)的選擇性；（2）（2）反應(yīng)器出口氣體的組成。反應(yīng)器出口氣體的組成。解：（解：（1）由（）由（1.71.7）式得反應(yīng)的選擇性為：）式得反應(yīng)的選擇性為：0.629YS0.961196.11%X0.720????（2）進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣）進(jìn)入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2=2：4：1.31.3（摩爾比）（摩爾比），當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的總原料量為，當(dāng)進(jìn)入反應(yīng)器的總原料量為100mol100mol時(shí)，則時(shí)，則反

3、應(yīng)器的進(jìn)料組成為反應(yīng)器的進(jìn)料組成為組分組分摩爾分率摩爾分率yi0i0摩爾數(shù)摩爾數(shù)ni0i0(mol)(mol)CHCH3OH22（241.3241.3）=0.2740=0.274027.4027.40空氣空氣44（241.3241.3）=0.5479=0.547954.7954.79水1.31.3（241.3241.3）=0.1781=0.178117.8117.81總計(jì)總計(jì)1.0001.000100.0100.0設(shè)甲醇的轉(zhuǎn)化率為設(shè)甲醇

4、的轉(zhuǎn)化率為XA，甲醛的收率為，甲醛的收率為YP，根據(jù)（，根據(jù)（1.31.3）和（）和（1.51.5）式）式可得反應(yīng)器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩爾數(shù)可得反應(yīng)器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩爾數(shù)nA、nP和nc分別為：分別為：nA=n=nA0A0(1X(1XA)=7.672)=7.672molmolnP=n=nA0A0YP=18.96=18.96molmolnC=n=nA0A0(X(XAYYP)=0.7672)=0.7672molmol結(jié)合

5、上述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式，水（結(jié)合上述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式，水（nW）、氧氣（、氧氣（nO）和氮?dú)猓ǎ┖偷獨(dú)猓╪N）的）的摩爾數(shù)分別為：摩爾數(shù)分別為：nW=n=nW0W0nnP2n2nC=38.30=38.30molmolnO=n=nO0O012n12nP32n32nC=0.8788=0.8788molmolnN=n=nN0N0=43.28=43.28molmol所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：原料氣原料氣BkghBkg

6、h粗甲醇粗甲醇AkmolhAkmolh100kmol100kmol放空氣體放空氣體原料氣和冷凝分離后的氣體組成如下：（原料氣和冷凝分離后的氣體組成如下：（molmol）組分組分原料氣原料氣冷凝分離后的氣體冷凝分離后的氣體COCO26.8226.8215.4915.49H268.2568.2569.7869.78COCO21.461.460.820.82CHCH40.550.553.623.62N22.922.9210.2910.29粗甲

7、醇的組成為粗甲醇的組成為CHCH3OHOH89.15%(CH89.15%(CH3)2O3.55%C3.55%C3H9OHOH1.10%H1.10%H2O6.20%6.20%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(guò)程中可部分溶解于粗甲醇中，對(duì)組分，但在冷凝冷卻過(guò)程中可部分溶解于粗甲醇中，對(duì)1kg1kg粗甲醇粗甲醇而言，其溶解量為而言，其溶解量為COCO29

8、.82gCO9.82gCO9.38gH9.38gH21.76gCH1.76gCH42.14gN2.14gN25.38g5.38g。若循環(huán)氣與原料氣之比為。若循環(huán)氣與原料氣之比為7.27.2（摩爾比）（摩爾比），試計(jì)算：，試計(jì)算：（1）（1）一氧化碳的單程轉(zhuǎn)換率和全程轉(zhuǎn)化率；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。甲醇的單程收率和全程收率。解：（解：（1）設(shè)新鮮原料氣進(jìn)料流量為）設(shè)新鮮原料氣進(jìn)料流量為100

9、kmolh100kmolh，則根據(jù)已知條件，，則根據(jù)已知條件，計(jì)算進(jìn)料原料氣組成以質(zhì)量分率表示如下：計(jì)算進(jìn)料原料氣組成以質(zhì)量分率表示如下：組分組分摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量yi0i0(mol%(mol%)Fi0i0(kmolh(kmolh)質(zhì)量分率質(zhì)量分率xi0i0%COCO282826.8226.8226.8226.8272.0572.05H2268.2568.2568.2568.2513.113.1COCO244441.461.461.461