. 乙醇脱氢生成乙醛的反应为:
C 2H 5OH→CH 3CHO+H 2
流程如图所示,新鲜原料N 1为乙醇,粗产物N 3为乙醇、乙醛和氢,分离设备将乙醇从粗产物中分离出来:(各物流的量均以摩尔计)
[解析] 解:根据题意,产品中不含乙醇,乙醇的总转化率为100%。
设各组分在各物流中的摩尔分数为Xij其中i为物流代号,i=1、2、3、4、5,分别对应于N1、N2、N3、N4、N5;j为组分编号,j=1、2、3,分别对应于乙醇、乙醛、氢。
取新鲜进料N1=1mol/h为基准,则:
(1)对混合器进行物料衡算
乙醇平衡式N1+N4=N2 (1)
N4=N2-1
(2)对反应器进行物料衡算
乙醇平衡式N2=N3X31+0.4N2 (2)
乙醛平衡式0=N3X32-0.4N2 (3)
氢平衡式0=N3X33-0.4N2 (4)
浓度限制关系式X31+X32+X33=1 (5)
(3)对分离器进行物料衡算
乙醇平衡式N3X31=N4 (6)
乙醛平衡式N3X32=N5X52 (7)
氢平衡式N3X33=N5X53 (8)
将式(1)和(6)代入式(2)可得N2=2.5 (9)
N4=1.5 (10)
将式(2)、式(3)、式(4)相加并将式(5)和式(9)代入得
N2=N3=0.4N2
N3=3.5
由反应方程式可知:N1=1时,N5=2
循环比