《化工工艺计算》PPT课件

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1、化工工艺计算化学反应热根据盖斯定律，物质进行化学反应其热效应与路径无关，只与起始和终了状态有关。如果已知标准状态与反应有关各种物质的生成热ΔHf,则标准状态化学反应热ΔHr298K为：ΔHr298K=Σ（nΔHf298）i-Σ（mΔHf298）ji-------------指各产物j-------------指各反应物n-------------参加反应化学方程式各产物的计量系数m-------------参加反应化学方程式各反应物的计量系数如果已知标准状态与反应有关各种物质的燃烧热ΔHC,则标准状态化学反应热ΔHr298K又可改为：ΔHr

2、298K=Σ（mΔHC298）J-Σ（nΔHC298）i如果在标准状态化学反应热ΔHr298K已知的情况下，欲求一定温度下的化学反应热ΔHrT可按基尔霍夫公式求取：TΔHrT=ΔHr298K+∫ΔnCpdT298ΔHfΔHC,互换ΔHC0C6H6+15O6CO2+3H2OΔHf0ΣΔHf6C+6H+15OΔHf0=ΣΔHf-ΔHC0其中ΣΔHf=6ΔHf0（CO2）+3ΔHf0(H2O)电子移位数法估算燃烧热（卡拉兹法Khrasch）有机化合物的燃烧过程，可看作是碳原子和氢原子上的电子转移到氧原子上去的结果。因为燃烧的最终产物碳，变成二氧化

3、碳，氢，变成水。故燃烧热与电子转移数有关。经测试，每转移一个电子所释能量为109.07kJ,则液体简单有机化合物在常压200C的燃烧热为：-ΔHC=109.07×NN---------电子转移数当较复杂的化合物使用上式须经经验校正：-ΔHC=109.07×N+Σ（KiΔi）Ki----------分子中校正对象的次数Δi---------校正对象的校正值对分子结构复杂的化合物卡拉兹法计算误差较大，可另选其他方法计算。化学反应热计算例题应用已知数据，应用已学过求燃烧热方法，计算1500Kg甲苯下列液相反应热效应。+H2SO4---------

4、------+H2Oso3HΔfH,m硫酸=-812.8kJ/molΔcH,m,碳=-393.13kJ/molΔfHm,甲基苯磺酸=-486.05kJ/molΔcHm,氢气=-285.58kJ/molΔR-Ar=-14.7kJ/mol以上数据吸热为正放热为负，且假定反应在查表温度下进行例题应用已知数据，应用已学过求燃烧热方法，计算反应热效应。萘在催化条件下氧化制苯酐。萘的处理量为1500kg/h。求：需移走的反应热。（假设萘在标准温度下反应）ΔfHm,苯酐=-402.2kJ/molΔcHm,苯酐=-3314kJ/molΔcHm,氢气=-28

5、5.58kJ/molΔcHm,碳=-395.3kJ/molΔR-Ar=-14.7kJ/mol以上数据除ΔR-Ar外，吸热为正放热为负。釜式反应器作每日物料衡算：Vc=V×φ×m×则反应器体积V=反应器台数m=反应器及工艺计算例题间歇反应器间歇操作釜式反应器工艺计算某厂西维因合成车间，采用2000升反应锅，每批可得西维因125公斤。设计任务每日生产西维因3333公斤。已知反应周期进料1h，冷却2h，吸收及酯化9h，水洗及合成4h，出料0.5h，每批间隔0.5h，求若采用5000升反应锅需几台？后备系数多少？邻硝基氯苯氨化、还原制邻苯二氨。已知

6、每小时出料0.83m3，操作周期7h，装料系数0.75。求反应器容积，若采用两锅则每个容积多少？若采用6m3，则需几个反应锅？萘磺化制2-萘酚，已知2-萘酚收率按萘计为75%，2-萘酚纯度99%，工业萘纯度98.4%，密度为963kg/m3，磺化剂为98%硫酸，密度为1.84kg/m3，萘与硫酸分子比1:1.07，每批操作周期3.67h，装料系数0.7，生产任务每年2-萘酚4000吨，年生产天数330天。求若采用5000升反应锅需几台？后备系数多少？有一级不可逆反应A→P，在85℃时反应速率常数为3.45h-1，今拟在一个容积为10m3的釜

7、式反应器中进行，若最终转化率为XA=0.95，设该反应的处理量为1.82m3/h，今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积？解：由于两等体积釜串联，则连续操作釡式反应器在一个体积为300 L的反应器中，86℃等温下将浓度为3.2的过氧化氢异丙苯溶液分解：生产苯酚和丙酮。该反应为1级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08 s-1，最终转化率达98.9％，试计算苯酚的产量。（1）如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为15 min；（2）如果是全混流反应器；（3）若过氧化氢异丙苯浓度增加一倍，其他条件不变，结果怎样？液相二

8、级不可逆反应。反应速度rA=kCA2已知在200Ck=9m3/kmol.h,Ca0=0.3kmol/m3加料速度3m3/h比较下列方案，何者转化率最大?(设(φ=l)(1)体积为