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1、化工工艺计算,化学反应热根据盖斯定律，物质进行化学反应其热效应与路径无关，只与起始和终了状态有关。如果已知标准状态与反应有关各种物质的生成热Hf,则标准状态化学反应热Hr298K为：,Hr298K=（nHf298）i-（mHf298）ji-指各产物j-指各反应物n-参加反应化学方程式各产物的计 量系数m-参加反应化学方程式各反应物的计量系数,如果已知标准状态与反应有关各种物质的燃烧热HC,则标准状态化学反应热Hr298K又可改为：Hr298K=（mHC298）J-（nHC298）i,如果在标准状态化学反应热Hr298K已知的情况下，欲求一定温度下的化学反应热HrT可按基尔霍夫公式求取：THrT
2、=Hr298K+nCpdT 298,Hf HC,互换,HC0 C6H6+15O 6CO2+3H2O Hf0 Hf 6C+6H+15OHf0=Hf-HC0其中Hf=6 Hf0（CO2）+3Hf0(H2O),电子移位数法估算燃烧热（卡拉兹法Khrasch）,有机化合物的燃烧过程，可看作是碳原子和氢原子上的电子转移到氧原子上去的结果。因为燃烧的最终产物碳，变成二氧化碳，氢，变成水。故燃烧热与电子转移数有关。经测试，每转移一个电子所释能量为109.07kJ,则液体简单有机化合物在常压200C的燃烧热为：-HC=109.07N,N-电子转移数当较复杂的化合物使用上式须经经验校正：-HC=109.07N+
3、（Kii）Ki-分子中校正对象的次数i-校正对象的校正值对分子结构复杂的化合物卡拉兹法计算误差较大，可另选其他方法计算。,化学反应热计算例题,应用已知数据，应用已学过求燃烧热方法，计算1500Kg甲苯下列液相反应热效应。+H2SO4-+H2O so3H fH,m硫酸=-812.8 kJ/mol cH,m,碳=-393.13 kJ/mol fH m,甲基苯磺酸=-486.05 kJ/mol cHm,氢气=-285.58 kJ/mol R-Ar=-14.7 kJ/mol以上数据吸热为正放热为负，且假定反应在查表温度下进行,例题,应用已知数据，应用已学过求燃烧热方法，计算反应热效应。萘在催化条件下氧
4、化制苯酐。萘的处理量为1500kg/h。求：需移走的反应热。（假设萘在标准温度下反应）fH m,苯酐=-402.2 kJ/mol cH m,苯酐=-3314 kJ/molcHm,氢气=-285.58 kJ/mol cHm,碳=-395.3 kJ/molR-Ar=-14.7 kJ/mol 以上数据除R-Ar外，吸热为正放热为负。,釜式反应器,作每日物料衡算：Vc=V m 则反应器体积V=反应器台数 m=,反应器及工艺计算例题,间歇反应器,间歇操作釜式反应器工艺计算某厂西维因合成车间，采用2000升反应锅，每批可得西维因125公斤。设计任务每日生产西维因3333公斤。已知反应周期进料1h，冷却2h
5、，吸收及酯化9h，水洗及合成4h，出料0.5h，每批间隔0.5h，求若采用5000升反应锅需几台？后备系数多少？,邻硝基氯苯氨化、还原制邻苯二氨。已知每小时出料0.83m3，操作周期7h，装料系数0.75。求反应器容积，若采用两锅则每个容积多少？若采用6m3，则需几个反应锅？,萘磺化制2-萘酚，已知2-萘酚收率按萘计为75%，2-萘酚纯度99%，工业萘纯度98.4%，密度为963kg/m3，磺化剂为98%硫酸，密度为1.84kg/m3，萘与硫酸分子比1:1.07，每批操作周期3.67h，装料系数0.7，生产任务每年2-萘酚4000吨，年生产天数330天。求若采用5000升反应锅需几台？后备系数
6、多少？,有一级不可逆反应AP，在85时反应速率常数为3.45h-1，今拟在一个容积为10m3的釜式反应器中进行，若最终转化率为XA=0.95，设该反应的处理量为1.82m3/h，今若改用两个容积相等的串联釜操作，求反应器的总容积？解：由于两等体积釜串联，则,连续操作釡式反应器,在一个体积为300L的反应器中，86等温下将浓度为3.2的过氧化氢异丙苯溶液分解：生产苯酚和丙酮。该反应为1级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08s-1，最终转化率达98.9，试计算苯酚的产量。（1）如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为15min；（2）如果是全混流反应器；（3）若过氧化氢异丙苯浓度增加
7、一倍，其他条件不变，结果怎样？,液相二级不可逆反应。反应速度 rA=kCA2已知在200C k=9m3/kmol.h,Ca0=0.3kmol/m3加料速度3m3/h比较下列方案，何者转化率最大?(设(=l)(1)体积为7m3平推流反应器。(2)体积为7m3全混流反应器。,解：二级反应；平推流：已知k、VR、V0、CA0二级反应；全混流：,某二级液相反应A+BC，已知CAo=CBo，在间歇反应器中达到x=0.9，需反应的时间为8min,问：在全混流反应器中进行时，达到同样转化率反应的时间应为多少？,在如下反应中，950C 等温状态下，测得该反应为一级反应。反应速率常数0.03S-1 以 0.2k
8、mol/.m3 原料浓度进行生产，要求最终转化率达到90%试计算年产量吨？.(产物B Mw=103)A B（产物）+C用 300L管式反应器连续操作 用 150L釜式反应器两个串联连续操作,年产量=VoCAoXAfMw24300Vo=VR/PFR:CSTR:,.四釜串联CSTR进行某反应,各釜温度如下：釜号 1 2 3 4T 10 15 25 40K(min-1)0.0567 0.0806 0.158 0.308四釜体积相等为800L,原料浓度为4.5 mol/l,流量为100 l/min 求：各釜出口浓度？如在15反应，达到同样转化率需800L反应器几个？,解：=CA0-CA0（1-X1）/
9、k CA0（1-X1）=CA0（1-X1）-CA0（1-X2）/k CA0（1-X2）=.求得 X1=0.3121 CA0=3.0956;X2=0.5818 CA2=1.8819;X3=0.8153 CA3=0.8311;X4=0.9469 CA4=0.2400 N=ln1/(1-X4)/ln(1+k)=5.896台,例题：600C95%H2SO4 200kg,用50C水稀释到浓度为50%，列出求稀释酸终点温度T的计算式。系统隔热良好。查得 H2SO4 95%Cp95%=1.53 kJ/kg0C-Hs095%=100.49 kJ/molSO3 50%Cp50%=2.53 kJ/kg0C-Hs0
10、50%=149.37 kJ/molSO3 H2O Cp H2O=4.18 kJ/kg0C 假定在计算范围内各Cp变化不大，近似常数,解：（1）求稀释水量WH2O、溶质mol数 W50%0.5=2000.95=380(kg)W H2O=200(0.95/0.5)-1=180(kg)MSO3=2000.95/98=1.9388(kmol)(2)根据盖斯定律，假想一个虚拟循环,H=0 600C 95%H2SO4+50 CH2O T0C 50%H2SO4 H1 H2 H3 Hs 250C 95%H2SO4+250C H2O 250C 50%H2SO4,H1=W95%Cp95%（25-60）；H2=WH2O CpH2O（25-5）；H3=W50%Cp50%（25-T）Hs=MSO31000（Hs050%-Hs095%）H1+H2+Hs=H3+H T=25-W95%Cp95%（25-60）+WH2O CpH2O（25-5）+MSO31000（Hs050%-Hs095%）/W50%Cp50%最后解得 T=119.060C,
