2011化工工程師輔導(dǎo)：物料能量平衡試題講解(7)

　　1-11 合成氨廠用銅氨液吸收脫碳?xì)庵形⒘康腃O和CO2，經(jīng)脫碳后，出塔氣體中CO的含量小于15mL/m3。脫碳?xì)獾慕M成如下表。 $lesson$

　　附表 脫碳?xì)饨M成

　　脫碳?xì)饨M成 H2 N2 CO CO2 (CH4+Ar) 合計(jì)

　　摩爾百分?jǐn)?shù)/% 72.6 23.7 2.0 0.2 1.5 100

　　脫碳?xì)獾南亩~為3070m3(標(biāo)準(zhǔn))/tNH3，工廠生產(chǎn)能力為5000tNH3/a。生產(chǎn)過(guò)程中氨損失率為10%，年工作日300天。當(dāng)吸收劑的吸收能力為14.3m3 CO/m3銅氨液時(shí)，計(jì)算并選擇銅氨液的入塔流量為( )。

　　A.3.278 m3/h

　　B.3.280 m3/h

　　C.2.98 m3/h

　　D.71.53 m3/h

　　答案：1-11 A

　　A.答案正確。

　　以每小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)。

　　計(jì)算氣體入塔的流量，根據(jù)題意每一噸氨消耗3070m3脫碳?xì)?，為完成生產(chǎn)任務(wù)每小時(shí)需要生產(chǎn)氨的量為

　　每小時(shí)消耗脫碳?xì)饬?.764×3 070=2345m3

　　脫碳?xì)庵泻珻O量G1=2345×0.02=46.9 m3

　　CO占脫碳?xì)庵卸栊詺怏w的分?jǐn)?shù) CO/m3 惰性氣體

　　脫碳后CO占脫碳?xì)庵卸栊詺怏w的分?jǐn)?shù)y2

　　CO/m3 惰性氣體

　　需要脫掉(吸收)CO量

　　G2=2345×(1-0.02)×(0.0204-1.5×10-7)

　　=2345×0.98×0.0204=46.88m3

　　完成吸收任務(wù)需要的銅氨液為

　　B.答案錯(cuò)誤。計(jì)算中沒(méi)有計(jì)算CO在脫碳前后在惰性氣體中的分?jǐn)?shù)。

　　直接計(jì)算為需要脫掉的CO量為：2345×(0.02-1.5×10-7)=46.9m3

　　故需要銅氨溶液量為

　　C.答案錯(cuò)誤。計(jì)算中沒(méi)有考慮過(guò)程中氨的損失率10%。

　　即為了完成生產(chǎn)任務(wù)每小時(shí)需要生產(chǎn)氨的量為

　　每小時(shí)消耗脫氣量為0.694×3070=2131.9m3

　　脫氣中含CO量為2131.9×0.02=42.62m3

　　需要脫掉CO量為G2=2131.9×(1-0.02)×(0.0204-1.5×10-7)G2=42.62m3(CO)

　　為完成生產(chǎn)任務(wù)需要的銅氨液量為

　　D.答案錯(cuò)誤。計(jì)算時(shí)誤將每天生產(chǎn)量作為每小時(shí)生產(chǎn)量，即

　　每小時(shí)消耗脫氣量為16.67×3 070=51166.6m3

　　故最終需要銅氨液的量為71.53m3/h

　　1-12 有乙烯和丙烯的氣體混合物，摩爾分率分別為70%和30%。已知乙烯和丙烯的Cp,m-T函數(shù)式如下：

　　乙烯 Cp,m1=2.830+28.601×10-3 T-8.726×10-6 T 2(kcal/kmol•K)

　　丙烯 Cp,m2=2.253+45.116×10-3 T-13.740×10-6 T2(kcal/kmol•K)

　　則上述混合氣體100℃時(shí)的定壓摩爾熱容Cp,m為( )。

　　A.6.01kJ/kmol•K

　　B.57.53 kJ/kmol•K

　　C.50.3kJ/kmol•K

　　D.70.42 kJ/kmol•K

　　答案：1-12 B

　　B.答案正確。

　　設(shè)N1和N2表示乙烯和丙烯的摩爾分?jǐn)?shù)，以Cp,m1和Cp,m2表示乙烯和丙烯100℃時(shí)理想氣體定壓摩爾熱容。現(xiàn)根據(jù)題中所給定的乙烯和丙烯的定壓摩爾熱容 函數(shù)關(guān)系，將100℃代入計(jì)算，則得

　　Cp,m1=2.830+28.601×10-3×373-8.726×10-6×3732

　　=2.830+10.67-1.21

　　=12.29 kcal/kmol•K=51.42kJ/kmol•K

　　Cp,m2=2.253+45.116×10-3T-13.740×10-6 T2

　　=2.253+45.116×10-3×373-13.740×10-6×3732

　　=2.253+16.83-1.91

　　=17.17 kcal/kmol•K=71.8kJ/kmol•K

　　所以給定的混合氣體理想氣體定壓摩爾熱容為57.53kJ/kmol•K

　　A.答案錯(cuò)誤。計(jì)算中溫度100℃沒(méi)有換算成K表示，即

　　Cp,m1=2.83+28.601×10-3×100-8.726×10-6×1002=5.69kJ/kmol•K

　　Cp,m2=2.253+45.116×10-3×100-13.74×10-6×1002=6.76kJ/kmol•K

　　Cp,m=0.7×5.69+0.3×6.76=6.01kJ/kmol•K

　　C.答案和D.答案為計(jì)算過(guò)程中計(jì)算錯(cuò)誤。

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