乙烯氧化制环氧乙烷的反应器中进行如下反应：
C2H4(g)+0.5O2(g)→C2H4O(g)
C2H4(g)+3O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)；
温度维持在250℃，在此温度下两个反应的反应热分别为105395kJ/kmol乙烯，1321726kJ/kmol乙烯。乙烯的单程转化率为35%，反应的选择性为72%，反应器进口混合气温度为210℃，流量为50000m3(STP)/h，组成如下：
| 组分 | C2H4 | N2 | O2 | 合计 | |||||||||||||||||||||||
| mol% | 3.5 | 82.0 | 14.5 | 100 | |||||||||||||||||||||||
| 组分 | C2H4 | O2 | CO2 | H2O(g) | C2H4O | N2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cp/kJ/(kmol·K)210℃ | 64.43 | 31.38 | 30.04 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cp/kJ/(kmol·K)250℃ | 66.94 | 31.67 | 45.56 | 35.35 | 103.8 | 30.17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
【正确答案】B
【答案解析】
[解析] 解：以每小时的流量为计算基准，以0℃为基准温度。
(1)物料计算
乙烯转化量为
；
乙烯转化为环氧乙烷的量为：27.34×0.72=19.69kmol；
乙烯转化为副产物的量为：27.34-19.69=7.65kmol；
主、副反应消耗氧气量为：19.69×0.5+7.65×3=32.8kmol。
出口气体量：乙烯50.785kmol 2.29%(摩尔分数)
环氧乙烷19.69kmol 0.89%
二氧化碳15.3kmol 0.69%
水15.3kmol 0.69%
氧290.86kmol 13.1%
氮1830.36kmol 82.36%
(2)热量计算
根据混合气体比热容计算公式分别计算进、出口混合气体的比热容。
进入混合气体比热容为：31.44kJ/(kmol·K)
出口混合气体比热容为：31.18kJ/(kmol·K)
反应热主反应热为：19.69×105395=2.075×106kJ
副反应热为：7.65×1321726=10.11×106kJ
热损失为：(2.075+10.11)×106×0.05=6.09×105kJ
物料带入热量为：