2013年化工工程师物料能量平衡试题及解析7

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　　1-8 乙烯在银催化剂上用过量空气部分氧化制取环氧乙烷。

　　反应方程如下：

　　主反应：

　　2×28 32 2×44

　　副反应：

　　反应器进口混合气体的流量为45000m3(标准)/h，组成如下表所示。

　　附表 物料组成

　　物料组成 C2H4 N2 O2 合计

　　摩尔百分数/% 3.5 82.0 14.5 100

　　乙烯的转化率为32%，反应选择性为69%，则反应器出口气体的流量为( )kg/h。

　　A.57107.5

　　B.57414.5

　　C.56981.95

　　D.11289.9

　　答案：1-8 B

　　B.答案正确。计算基准为1小时

　　根据已知条件可计算出环氧乙烷的收率Y=X•S

　　Y=0.32×0.69=0.2208=22.08%

　　乙烯转化量为

　　乙烯转化为环氧乙烷摩尔数为22.5×0.69=15.53 kmol/h

　　二氧化碳摩尔数为

　　生成水的摩尔数为13.95 kmol/h

　　反应消耗氧的摩尔数为

　　原料气中氧的摩尔数为

　　出口物料中氧含量为291.3-28.70=262.6 kmol/h

　　出口气体中氮的含量为

　　出口物料的质量为

　　乙烯：

　　环氧乙烷：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

　　出口物料总质量为57414.5 kg，即流量为57414.5 kg/h

　　A.答案错误。副反应生成二氧化碳计算错误。计算为

　　故出口流量为57107.5 kg/h。

　　C.答案错误。副反应生成二氧化碳和生成水的量计算错误，均未考虑反应方程式中系数关系，得出口总量为56981.95 kg，即流量为56981.95 kg/h。

　　D.答案错误：在出口气体中未将氮气计算在内故总出口质量为11 289.9 kg，即11289.9kg/h。

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