注册化工物料和能量平衡范例.ppt

;甲苯(A) + 苯(B);精馏的基本 原理;VAc 0.01% H2O 4~7% HAc 95%;物料和能量平衡; 一、操作过程的种类及其物料和能量平衡;1. 间歇操作过程: 一次投料，一次出料，系统组成随时间而变化 2. 连续操作过程: 连续进料和出料，设备各观测点的条件和组成 不随时间而变化 3. 半连续操作过程 (1) 一次或分批进料,连续出料； (2) 连续进料，一次或分批出料;1. 稳定过程： 整个过程的温度、压力、物料的数量 以及系统的组成等操作条件均不随时间而 变化，但设备内各点的操作条件有差别。 2. 不稳定过程: 操作条件随时间而变化。;二、 物料平衡 ;例1. 摩尔分数为0.90 CH4 和0.10 C2H6的天然气 与空气在混合器中混合,得到的混合气含0.08 的CH4。 试计算 100mol天然气应加入的空气 量及得到的混合气的量。 ;进料含CH4 ：100mol×0.90 = 90mol;例2.工业制造水煤气是将水通过热的焦炭，这时 发生如下两个反应： C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2 (g) (主要反应） CO(g) + H2O(g) → CO2 (g) + H2 (g) (少量反应） 将如此获得的水煤气冷却至室温，即得CO、H2 和CO2 的气体混合物。 假定制造时只有第一个反应发生，问25℃、 101325Pa的每dm3水煤气的燃烧热是多少？; （设所有燃烧产物都呈气态） 已知数据如下： 物 质 CO(g) CO2 (g) H2O(g);计算中的技巧:恰当地选取计算基准;例3. 27℃时， 由 恒温可逆膨 胀至 ，试计算体积功。假设 服从范德华状态方程 。;对于 : ;例4. 某混合气体由 CO、H2、N2组成，各组分 的摩尔分数分别为 0.200, 0.300, 0.500。现加 入理论需要量的空气，使之在恒压下完全燃 烧。已知空气中 O2 与 N2 的物质的量之比为 1:4，混合气体及空气的温度均为 25℃，燃 烧产物的温度为 825℃,压力为101325 Pa。求 25℃压力为101325 Pa 的1m3混合气体燃烧时 放热多少? ;已知 25 ～825 ℃范围内CO2、H2O(g)、N2 的 平均摩尔定压热容分别为 45.23 、 38.24 、 。各物 质的标准摩尔生成焓可查文献。 ;解：(1) 以 1mol 混合气体作为物料衡算的基准， 按反应; ;;(2) 在计算强度性质时，取的基准物质的量越 简单越好。因为强度性质与物质的多少无 关，故基准物质的量最好取为1mol。;例5. 为了测定空气中微量的CO，使空气先通过 干燥剂，然后通过装有某种催化剂的管子(这 种催化剂可使CO在室温下几乎完全与O2作用 而变为CO2 ) ，用放在管子两端的热电偶测定 进入与离开管子的气体的温度差。经片刻后， 此温度差即达稳定，为3.2℃ 。试求空气中CO 的摩尔分数。设空气中 O2 的摩尔分数为 0.21， 其余均为N2，空气的比热容为 。 ;解：设原有N2 、O2、CO 分别为0.79、0.21、 mol，温度为T ; 最终 N2 、O2、CO2分别为;∴ ;例6. ; ;解： ;;;3. 无化学反应过程系统的物料衡算 混合、蒸馏、蒸发、干燥、吸收、结晶、 萃取 —— 物理变化 　;总物流衡算： 组分衡算式：; 相平衡和化学平衡时强度性质中独立变量数目的规律。 独立变量数目？ 相互依赖关系？;方程 z = 5x+3y+2 z = 5x+3y+2 z = 5x+3y+2 y = 2x+3 y = 2x+3 x = 2