2011化工工程師輔導(dǎo)：物料能量平衡試題講解(6)

　　1-9 將含碳88%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))和水12%的液體汽化，并在燃燒裝置中經(jīng)催化燃燒得到煙道氣，其組成為 CO2：13.4%(摩爾百分?jǐn)?shù)，下同)，O2：3.6%，N2：83.0%。如下圖所示。 $lesson$

　　則100 kg燃料燃燒氧氣過量為( )。

　　A.16.34%

　　B.42.6%

　　C.19.5%

　　D.29.8%

　　答案：1-9 C

　　C.答案正確。

　　本題物料平衡計(jì)算，利用惰性氣體氮因不參加反應(yīng)，所以出口的氣體中氮的量與空氣中氮?dú)饬肯嗟龋时绢}用N2作聯(lián)系物進(jìn)行計(jì)算。

　?、俑鶕?jù)元素平衡計(jì)算干煙道氣量

　　對(duì)碳進(jìn)行元素平衡

　　輸入C的質(zhì)量=輸出C的質(zhì)量

　　設(shè)100 kmol干煙道氣，含C量為

　　100×0.134×12=161 kg

　　100 kg燃料含C量為88 kg：

　　所以100 kg燃料可以產(chǎn)生干煙道氣54.65 kmol

　　②用N2作聯(lián)系物，計(jì)算出燃燒反應(yīng)過量空氣百分?jǐn)?shù)

　　取基準(zhǔn)54.65 kmol干煙道氣

　　干煙道氣中氧氣量為54.65×0.036=1.97 kmol

　　干煙道氣中有54.65×0.83=45.35 kmol氮

　　1.00 kmol空氣中有0.79 kmol氮

　　54.65kmol煙道氣中空氣的摩爾數(shù)為

　　進(jìn)入空氣中含氧量為57.4×0.21=12.05 kmol

　　氧氣過量12.05-1.97=10.08 kmol

　　氧氣過量率為

　　A.答案錯(cuò)誤。計(jì)算時(shí)用公式

　　B.答案錯(cuò)誤。計(jì)算為

　　D.答案錯(cuò)誤。計(jì)算為

　　1-10 在硫酸生產(chǎn)過程中，二氧化硫催化氧化為三氧化硫。初始?xì)怏w組成(體積百分?jǐn)?shù))為SO2 11%，O2 10%，N2 79%，氧化過程是在570℃，120kPa下進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率為70%。則計(jì)算并選擇反應(yīng)混合物氣體中SO3的分壓為( )。

　　A.9.6 kPa

　　B.10.01kPa

　　C.9.24 kPa

　　D.53.87 kPa

　　答案：1-10 A

　　A.答案正確。

　　SO2氧化反應(yīng)方程式為

　　設(shè)原料氣為100 mol。

　　根據(jù)題意進(jìn)料氣中SO2為11 mol，O2為10 mol，N2為79 mol。

　　反應(yīng)后氣體

　　SO3=11×0.7=7.7 mol

　　SO2=11-7.7=3.3 mol

　　O2=10-0.5×11×0.7=6.15 mol

　　N2=79 mol

　　反應(yīng)后總摩爾數(shù)為96.15 mol

　　其中：SO3為

　　SO2為

　　O2為

　　N2為

　　各組分的分壓

　　B.答案錯(cuò)誤。消耗氧氣量計(jì)算錯(cuò)誤，計(jì)算為余氧量為10-11×0.7=2.3

　　總摩爾數(shù)為92.3 mol，SO3摩爾百分?jǐn)?shù)為

　　SO3的分壓為0.0834×120=10.01 kPa

　　C.答案錯(cuò)誤。誤認(rèn)為反應(yīng)前后，總摩爾數(shù)不變，則SO3摩爾分?jǐn)?shù)為7.7%，即SO3的分壓為：0.077×120=9.24 kPa

　　D.答案錯(cuò)誤。計(jì)算中總摩爾數(shù)沒有將N2的摩爾數(shù)計(jì)算在內(nèi)，即總摩爾數(shù)為：7.7+3.3+6.15=17.15 mol

　　SO3的摩爾分?jǐn)?shù)為44.89%，即SO3的分壓為0.4489×120=53.87 kPa

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