化学反应过程的物料衡算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,例,4-22,例,甲苯催化加氢脱甲基制苯，主反应和副反应,主反应：,副反应：,以纯氢和纯甲苯为原料，进入反应器的氢与甲苯之比为,5:1,（摩尔比）。甲苯的单程转化率为,80%,，生成苯的选择性为,98%,，未反应的甲苯和产物苯作为产品物流输出体系，氢和甲烷循环。要求混合原料中甲烷含量不大于,10%,，计算排放比及各物流的组成。,第四节 化学反应过程的物料衡算,解：由题意画出物料流程图,第四 化学反应过程的物料衡算,说明：,（,1,）流程中物料流股各物质流量的下标编号尽可能保持一致，下标相同表示同一种物质，这样可以避免列衡算式时出差错。本题中只有混合原料的组成有已知数据，设其为基准后可先对反应器系统进行物料衡算。,（,2,）由题意要求混合原料中甲烷含量不大于,10%,，取,10%,进行计算，这样计算得到的排放量数据为最小值，实际排放时应稍稍大于此值。,基准：进反应器混合原料：,100,衡算体系：反应器,进料：由已知，,总物料： （,1,）,（,2,）,解（,1,）、（,2,）式得：,出料：,C,6,H,5,CH,3,的剩余：,第四节 化学反应过程的物料衡算,生成的,C,6,H,6,：,CH4,的量：,H2,的量：,出料的总量：,第四节 化学反应过程的物料衡算,反应器出口物料的组成：,衡算体系：分离器,第四节 化学反应过程的物料衡算,则：,则：,由分流器的特征，有： ，,第四节 化学反应过程的物料衡算,衡算体系：混合器,CH,4,平衡： （,3,）,C,6,H,5,CH,3,平衡： （,4,）,H,2,平衡： （,5,）,联立（,4,）、（,5,）、（,6,）式解得：,计算结果汇总列表如下表,9/29/2024,单元,1,数据处理,第,5,节 物料衡算的计算机解题,一、手工求解线性方程组,例,采用高斯消元法求解三阶方程组,回代,:,将上三角形方程组自下而上逐步进行求解,从而得出,x,3,=,6,、,x,2,=,1,、,x,1,=9,返回,9/29/2024,单元,1,数据处理,二、采用,Excel,求解线性方程组,（一） 方法一,Gauss,消去法与,Excel,单元格驱动相结合求解,返回,回代,:,x,3,=D16/C16,=,6,9/29/2024,单元,1,数据处理,二、,、,采用,Excel,求解线性方程组,（二） 方法二,采用,Excel,自带函数求解线性方程组,返回,第二步,:,求矩阵的逆,第三步,:,求方程的解,第一步,:,求系数行列式的值,判断方程组有无解,函数,:,MdetermMinverseMmult,9/29/2024,单元,1,数据处理,二,、,采用,Excel,求解线性方程组,（三）方法三,采用,Excel,规划求解法求解线性方程组,第二步,:,选中,B33,点击“工具”,选择“规划求解”,调出“规划求解参数对话框”,如图所示。选择值为（,V,）,输入第一个方程的常数项值“,1”,。可变单元格输入框中；输入：,$A$33:$A$35,。,第一步,:,依次在单元格,B33,B34,B35,中输入,3,个方程的表达式,即,:,=2*A33-A34+3*A35;=4*A33+2*A34+5*A35;=A33+2*A34+0*A35,其中,A33,、,A34,、,A35,分别代表,x,1,、,x,2,、,x,3,。,9/29/2024,单元,1,数据处理,二、,采用,Excel,求解线性方程组,（三）方法三,采用,Excel,规划求解法求解线性方程组,第二步,:,选中,B33,点击“工具”,选择“规划求解”,调出“规划求解参数对话框”,如图所示。选择值为（,V,）,输入第一个方程的常数项值“,1”,。可变单元格输入框中；输入：,$A$33:$A$35,。,9/29/2024,单元,1,数据处理,二,、,采用,Excel,求解线性方程组,（三）方法三,采用,Excel,规划求解法求解线性方程组,返回,第四步,:,求解计算,添加完约束条件后,在约束窗口就多了两个表达式,即,$B$34=4,、,$B$35=7,如图所示。按,“,求解,”,按钮,得结果对话框，此时在,A33,A35,位置出现方程组的解。,