2016年化工工程师辅导:物料能量平衡试题(7)

　　1-11 合成氨厂用铜氨液吸收脱碳气中微量的CO和CO2，经脱碳后，出塔气体中CO的含量小于15mL/m3。脱碳气的组成如下表。

　　附表 脱碳气组成

　　脱碳气组成 H2 N2 CO CO2 (CH4+Ar) 合计

　　摩尔百分数/% 72.6 23.7 2.0 0.2 1.5 100

　　脱碳气的消耗定额为3070m3(标准)/tNH3，工厂生产能力为5000tNH3/a。生产过程中氨损失率为10%，年工作日300天。当吸收剂的吸收能力为14.3m3 CO/m3铜氨液时，计算并选择铜氨液的入塔流量为( )。

　　A.3.278 m3/h

　　B.3.280 m3/h

　　C.2.98 m3/h

　　D.71.53 m3/h

　　答案：1-11 A

　　A.答案正确。

　　以每小时为计算基准。

　　计算气体入塔的流量，根据题意每一吨氨消耗3070m3脱碳气，为完成生产任务每小时需要生产氨的量为

　　每小时消耗脱碳气量0.764×3 070=2345m3

　　脱碳气中含CO量G1=2345×0.02=46.9 m3

　　CO占脱碳气中惰性气体的分数 CO/m3 惰性气体

　　脱碳后CO占脱碳气中惰性气体的分数y2

　　CO/m3 惰性气体

　　需要脱掉(吸收)CO量

　　G2=2345×(1-0.02)×(0.0204-1.5×10-7)

　　=2345×0.98×0.0204=46.88m3

　　完成吸收任务需要的铜氨液为

　　B.答案错误。计算中没有计算CO在脱碳前后在惰性气体中的分数。

　　直接计算为需要脱掉的CO量为：2345×(0.02-1.5×10-7)=46.9m3

　　故需要铜氨溶液量为

　　C.答案错误。计算中没有考虑过程中氨的损失率10%。

　　即为了完成生产任务每小时需要生产氨的量为

　　每小时消耗脱气量为0.694×3070=2131.9m3

　　脱气中含CO量为2131.9×0.02=42.62m3

　　需要脱掉CO量为G2=2131.9×(1-0.02)×(0.0204-1.5×10-7)G2=42.62m3(CO)

　　为完成生产任务需要的铜氨液量为

　　D.答案错误。计算时误将每天生产量作为每小时生产量，即

　　每小时消耗脱气量为16.67×3 070=51166.6m3

　　故最终需要铜氨液的量为71.53m3/h

　　1-12 有乙烯和丙烯的气体混合物，摩尔分率分别为70%和30%。已知乙烯和丙烯的Cp,m-T函数式如下：

　　乙烯 Cp,m1=2.830+28.601×10-3 T-8.726×10-6 T 2(kcal/kmol•K)

　　丙烯 Cp,m2=2.253+45.116×10-3 T-13.740×10-6 T2(kcal/kmol•K)

　　则上述混合气体100℃时的定压摩尔热容Cp,m为( )。

　　A.6.01kJ/kmol•K

　　B.57.53 kJ/kmol•K

　　C.50.3kJ/kmol•K

　　D.70.42 kJ/kmol•K

　　答案：1-12 B

　　B.答案正确。

　　设N1和N2表示乙烯和丙烯的摩尔分数，以Cp,m1和Cp,m2表示乙烯和丙烯100℃时理想气体定压摩尔热容。现根据题中所给定的乙烯和丙烯的定压摩尔热容 函数关系，将100℃代入计算，则得

　　Cp,m1=2.830+28.601×10-3×373-8.726×10-6×3732

　　=2.830+10.67-1.21

　　=12.29 kcal/kmol•K=51.42kJ/kmol•K

　　Cp,m2=2.253+45.116×10-3T-13.740×10-6 T2

　　=2.253+45.116×10-3×373-13.740×10-6×3732

　　=2.253+16.83-1.91

　　=17.17 kcal/kmol•K=71.8kJ/kmol•K

　　所以给定的混合气体理想气体定压摩尔热容为57.53kJ/kmol•K

　　A.答案错误。计算中温度100℃没有换算成K表示，即

　　Cp,m1=2.83+28.601×10-3×100-8.726×10-6×1002=5.69kJ/kmol•K

　　Cp,m2=2.253+45.116×10-3×100-13.74×10-6×1002=6.76kJ/kmol•K

　　Cp,m=0.7×5.69+0.3×6.76=6.01kJ/kmol•K

　　C.答案和D.答案为计算过程中计算错误。