甲苯用混合酸(H2SO456%、HNO37%、H2O17%)硝化,反应在三个搅拌釜式反应器中连续进行,每小时生产纯度为99%的一硝基甲苯500kg,一硝基甲苯的收率为95%,甲苯的纯度为98%,其余为水,甲苯与硝的比为1:1,甲苯、混合酸和第一个硝化釜出料混合液的比热容分别为1.74kJ/(kg·K)、1.98kJ/(kg·K)、2.13kJ/(kg·K)。硝化反应温度为40℃,进料温度为25℃。一硝化反应热为155.78kJ/mol甲苯。甲苯在第一个硝化釜中转化为一硝基甲苯的量为甲苯量的80%。(忽略副反应的反应热及其他热量)第一个硝化釜移出的热量为______。
[解析] 解:以每小时生产的一硝基甲苯量为基准。
(1)物料计算
甲苯量:
工业甲苯量:
硝酸用量:
混酸用量:
甲苯转化量:349.9×0.8=279.9kg
余甲苯量:70kg
消耗硝酸量:
余硝酸量:47.9kg
生成一硝基甲苯量:
生成水量:
总水量:205.6kg
出料总量:70+416.8+47.9+205.6+496.94=1237.24kg
(2)热量计算,取0℃为基准温度。
热量平衡方程:
Q1+Q2+Q3=Q4
因基准温度为进料温度,所以Q1=0,则Q2=Q4-Q3。
反应的热效应
