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第6章工业反应器设计基础习题解答.PDF
第 6 章 工业反应器设计基础 习题解答 1. 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应： 2CH OH O 2HCHO 2H O 3 2 2 2CH OH 3O 2CO 4H O 3 2 2 2 进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2 ：4 ：1.3 （摩尔比），反应后甲醇的转化率 达72%，甲醛的收率为69.2% 。试计算 ( 1)反应的选择性； (2)反应器出口气体的组成。 解： ( 1) 由 （1.7）式得反应的选择性为： Y 0.629 S 0.9611 96.11% X 0.720 (2)进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2 ：4 ：1.3 （摩尔比），当进入反应器的总 原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为 组分 摩尔分率y i0 摩尔数ni0(mol) CH OH 2/(2+4+1.3)=0.2740 27.40 3 空气 4/(2+4+1.3)=0.5479 54.79 水 1.3/(2+4+1.3)=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0 设甲醇的转化率为x ，甲醛的收率为Y ，可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数 A P n 、n 和n 分别为： A P c nA nA0(1-xA)=7.672 mol n n Y =18.96 mol P A0 P n n (x -Y )=0.7672 mol C A0 A P 结合上述反应的化学计量式，水 （nW ）、氧气 （nO ）和氮气 （nN ）的摩尔数分别为： n n +n +2n =38.30 mol W W0 P C n n - 1/2n -3/2n =0.8788 mol O O0 P C nN nN0=43.28 mol 所以，反应器出口气体组成为： 组分 摩尔数 （mol ） 摩尔分率% CH OH 7.672 6.983 3 HCHO 18.96 17.26 H O 38.3 34.87 2 CO2 0.7672 0.6983 O2 0
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