2013年化工工程师物料能量平衡试题及解析4

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　　1-5 在年生产1500 t乙苯脱氢制取苯乙烯装置中，加入水蒸气量为2.6 kg水蒸气/kg苯乙烯，进入温度650℃下乙苯转化率为44.4%。苯乙烯收率为40%，其余副产为苯3%、甲苯5%、焦炭2%。装置年工作日为300天，已知原料乙苯的纯度为98%(质量百分数)，其余为甲苯。则反应后气体的产生总量为( )。

　　A.8.62 kg

　　B.8.35 kg

　　C.8.53 kg

　　D.7.676 kg

　　答案：1-5 C

　　C.答案正确。

　　化学反应方程式

　　C6H5C2H5→C6H5CH=CH2+H2

　　106 104 2

　　C6H5C2H5+H2→C6H5CH3+CH4

　　106 2 92 16

　　C6H5C2H5→C6H6+C2H4

　　106 78 28

　　C6H5C2H5→7C+3H2+CH4

　　106 7×12 3×2 16

　　(1)每小时苯乙烯的产量为

　　每小时需要乙苯量为：

　　每小时转化的乙苯的量：530×0.444=235.32kg/h=2.22 kmol/h

　　未反应的乙苯量：530-235.3=294.7kg/h

　　每小时需要水蒸气的量：530×2.6=1378kg

　　每小时需要工业原料乙苯量： ，甲苯量10.8 kg

　　(2)产物中各组分的量

　　苯乙烯：208.3 kg

　　甲苯：

　　苯量：2.22×0.03×78=5.23 kg

　　焦炭：2.22×0.02×7×12=3.72 kg

　　乙苯：294.7 kg

　　乙烯(气)2.22×0.03×28=1.86 kg

　　甲烷(气)(2.22×0.05+2.22×0.02)×16=2.49 kg

　　氢(气)(2+2.22×0.02×3-2.22×0.02)×2=4.177 kg

　　气体总量为1.86+2.49+4.177=8.53 kg

　　A.答案错误，B.答案错误，C.答案错误。3个答案均为计算过程中，没有将全部生成的气体计算完全。

　　A.答案少了一项氢与乙苯反应生成甲苯和甲烷，所以答案为8.62 kg

　　B.答案为在乙苯分解为碳、氢和甲烷反应中，计算为2.22×0.02

　　总氢量为(2+2.22×0.02-2.22×0.02)×2=4.0kg

　　气体总量为8.35 kg

　　D.答案为甲烷气体计算错误。

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