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2016年化工工程师辅导:物料能量平衡试题(5)

  1-8 乙烯在银催化剂上用过量空气部分氧化制取环氧乙烷。

  反应方程如下:

  主反应:

  2×28 32 2×44

  副反应:

  反应器进口混合气体的流量为45000m3(标准)/h,组成如下表所示。

  附表 物料组成

  物料组成 C2H4 N2 O2 合计

  摩尔百分数/% 3.5 82.0 14.5 100

  乙烯的转化率为32%,反应选择性为69%,则反应器出口气体的流量为( )kg/h。

  A.57107.5

  B.57414.5

  C.56981.95

  D.11289.9

  答案:1-8 B

  B.答案正确。计算基准为1小时

  根据已知条件可计算出环氧乙烷的收率Y=X•S

  Y=0.32×0.69=0.2208=22.08%

  乙烯转化量为

  乙烯转化为环氧乙烷摩尔数为22.5×0.69=15.53 kmol/h

  二氧化碳摩尔数为

  生成水的摩尔数为13.95 kmol/h

  反应消耗氧的摩尔数为

  原料气中氧的摩尔数为

  出口物料中氧含量为291.3-28.70=262.6 kmol/h

  出口气体中氮的含量为

  出口物料的质量为

  乙烯:

  环氧乙烷:15.53×44=683.3 kg

  二氧化碳:13.95×44=613.8 kg

  水:13.95×18=251.1 kg

  氮:1647.3×28=46 124.4 kg

  氧:262.6×32=8 403.2 kg

  出口物料总质量为57414.5 kg,即流量为57414.5 kg/h

  A.答案错误。副反应生成二氧化碳计算错误。计算为

  故出口流量为57107.5 kg/h。

  C.答案错误。副反应生成二氧化碳和生成水的量计算错误,均未考虑反应方程式中系数关系,得出口总量为56981.95 kg,即流量为56981.95 kg/h。

  D.答案错误:在出口气体中未将氮气计算在内故总出口质量为11 289.9 kg,即11289.9kg/h。

 

 

 

 

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