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______。

【正确答案】D
【答案解析】

[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