2013年化工工程師考試物料能量平衡試題解析5

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　　乙烯在銀催化劑上用過量空氣部分氧化制取環(huán)氧乙烷。

　　反應(yīng)方程如下：

　　主反應(yīng)：

　　2×28 32 2×44

　　副反應(yīng)：

　　反應(yīng)器進(jìn)口混合氣體的流量為45000m3(標(biāo)準(zhǔn))/h，組成如下表所示。

　　附表 物料組成

　　物料組成 C2H4 N2 O2 合計(jì)

　　摩爾百分?jǐn)?shù)/% 3.5 82.0 14.5 100

　　乙烯的轉(zhuǎn)化率為32%，反應(yīng)選擇性為69%，則反應(yīng)器出口氣體的流量為( )kg/h。

　　A.57107.5

　　B.57414.5

　　C.56981.95

　　D.11289.9

　　答案：1-8 B

　　B.答案正確。計(jì)算基準(zhǔn)為1小時

　　根據(jù)已知條件可計(jì)算出環(huán)氧乙烷的收率Y=X?S

　　Y=0.32×0.69=0.2208=22.08%

　　乙烯轉(zhuǎn)化量為

　　乙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)為22.5×0.69=15.53 kmol/h

　　二氧化碳摩爾數(shù)為

　　生成水的摩爾數(shù)為13.95 kmol/h

　　反應(yīng)消耗氧的摩爾數(shù)為

　　原料氣中氧的摩爾數(shù)為

　　出口物料中氧含量為291.3-28.70=262.6 kmol/h

　　出口氣體中氮的含量為

　　出口物料的質(zhì)量為

　　乙烯：

　　環(huán)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

　　出口物料總質(zhì)量為57414.5 kg，即流量為57414.5 kg/h

　　A.答案錯誤。副反應(yīng)生成二氧化碳計(jì)算錯誤。計(jì)算為

　　故出口流量為57107.5 kg/h。

　　C.答案錯誤。副反應(yīng)生成二氧化碳和生成水的量計(jì)算錯誤，均未考慮反應(yīng)方程式中系數(shù)關(guān)系，得出口總量為56981.95 kg，即流量為56981.95 kg/h。

　　D.答案錯誤：在出口氣體中未將氮?dú)庥?jì)算在內(nèi)故總出口質(zhì)量為11 289.9 kg，即11289.9kg/h。

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