河南科技大学毕业设计（论文）
R×y?CO2=[MF×yCO2+MF×yC2H4×0.1×0.2×2]×(1-?CO2)×(1-0.0018)×(1-?'CO2)
即：MF×yCO2=F3×0.6％+[MF×yCO2 +MF×30％×0.1×0.2×2]×(1-0.013)×(1-0.0018)×(1-0.18)
解得：
yCO2=0.0500
5）设：新鲜乙烯原料量为F2；乙烷的吸收率为?C2H6，针对混合器列乙烷的物料衡算方程，得：反应器中的乙烷的量=新鲜乙烯原料中的乙烷的量+循环气中的乙烷的量：
MF?yC2H6?F2?y''C2H6?R?y'C2H6
循环气中的乙烷的量=MF?yC2H6?(1??C2H6)?(1?0.0018)
即：MF?yCH?520.2138?0.1%?MF?yCH?(1?0.00002)?(1?0.0018)
2626解得：
yC2H6=0.0175
6）设：氮气的吸收率为?N2；针对混合器列氮气的物料衡算方程，得： 反应器中的氮气的量=新鲜氧气原料中的氮气的量+新鲜甲烷原料中的氮气的量+循环气中的氮气的量：
MF?yN26?F1?y''N2?F3?y'''N2?R?y'N26
循环气中氮气的量=MF?yN?(1??N)?(1?0.0018)
22即
MF?yN2?509.9414?0.005%?16.3880?2%?MF?yN2?(1?0.00005)?(1?0.0018)
解得：yN2=0.0118
7）设：氩气的吸收率为?N2；针对混合器列氩气的物料衡算方程，得： 反应器中的氩气的量=新鲜氧气原料中的氩气的量+循环气中的氩气的量
MF?yAr?F1?y''Ar?R?y'Ar
循环气中的氩气的量=MF?yAr?(1??Ar)?(1?0.0018)
即：MF?yAr?509.9414?0.195%?MF?yAr?(1?0.00001)?(1?0.0018)
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解得：yAr=0.0323
'8）设：水的吸收率为?H2O；循环气中水的摩尔分率为yH2O，针对混合
器列水的物料衡算方程，得：
循环气中的水的量=反应器中的水的量+反应生成的水的量
R?y'H2O=[MF?yHO?MF?yCH?0.1?0.198?2]?(1??HO)?(1?0.0018)
2242反应器中水的摩尔分率：
yH2O=1-
yCH4-yC2H4-yO-yCO-yC2H6-22yN2-yAr-yEO
=1-0.5-0.3-0.0832-0.05-0.0168-0.0112-0.0323-0.0001=0.0063 又有：F1+F2+F3+R=MF， 即R=MF- F1-F2-F3
得：R=16991.60299-509.9414-520.9953-16.3880=21641.4150kmol/h
')?(1?0.0018) 即：R?yH2O?[MF?0.0063?MF?0.3?0.1?0.198?2]?(1?0.64926'得：yH2O=0.0067
计算结果见表3-2
表3.2 混合器物料衡算结果表
温度℃ 压力MPa 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
组分 N2 Ar O2 CH4 C2H4 C2H6 CO2 C2H4O H2O
分子量 28.0134 39.9480 31.9988 16.0423 28.0530 30.0688 44.0095 44.0524 18.0152 小计 合计
输入物料
原料氧气 40 2.75 摩尔流量 kmol/h 0.0347 1.3521 692.0242
F1=509.9414
摩尔 分率 % 0.0001 0.0020 0.9980 1.0000
原料乙烯 30 2.55 摩尔流量 kmol/h
0.3684 735.6559 0.7368 F2=736.7611
摩尔 分率 % 0.0005 0.9985 0.0010 1.0000
原料甲烷
10 2.55
摩尔
摩尔流量
分率
kmol/h
% 0.8981 43.5113 0.2245 0.2694 F3= 44.9033
0.0200 0.9690 0.0050 0.0060 1.0000
循环气 79 1.76
摩尔流量 kmol/h 271.8418 745.3105 1231.2678 11514.3655 6199.0567 403.8018 1155.5551 2.3116 117.8491 R= 21641.450
摩尔 分率 % 0.0120 0.0344 0.0567 0.5318 0.2871 0.0179 0.0533 0.0001 0.0067 1.0000
输出物料 76 1.76
摩尔流量 kmol/h 272.7746 746.6626 1923.2920 11558.2452 6934.9471 404.5386 1155.8245 2.3116 1117.8941 23116.4090
摩尔 分率 % 0.0118 0.0323 0.0832 0.5000 0.3000 0.0175 0.0500 0.0001 0.0051 1.0000
输入物料总量 MF=23116.4904
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§3.3.3 反应器
（1）反应温度为243℃，压力为1.60MPa，反应物料由塔顶加入。 （2）计算过程（y表示MF中各个组分的摩尔分率） 1）反应器出口的乙烯的量=MF?yC2H4?(1?乙烯的单程转化率）
=23116.49044×0.3×(1-10％) =6241.4524 kmol/h
2) 反应器出口环氧乙烷
=MF?yC2H4?乙烯的单程转化率?环氧乙烷的选择性
=23116.49044×0.3×10％×80％ =554.7958 kmol/h
3）反应器出口二氧化碳=MF×yC2H4×乙烯的单程转化率×二氧化碳的选择性×2+MF×yCO2
=23116.49044×0.3×10％×20％×2+23116.49044×8.32％ =1430.4485 kmol/h
4）反应器出口水量（反应中每生成一摩尔的二氧化碳同时生成一摩尔的水）所以： 反应器出口=
MF?yH2O?MF?yC2H4?乙烯单程转化率?二氧化碳选择性?2
=23116.49044×0.0063+23116.49044×0.3×10％×20％×2 =672.6899 kmol/h
5）反应器出口氧气量（混合器中氧气量-生成环氧乙烷消耗的氧气量-生成乙醛消耗氧气量-生成二氧化碳消耗的水量）
即：反应器出口水量
?MF?yO2?MF?yC2H4?乙烯单程转化率?环氧乙烷选择性?0.5
－
MF?yC2H4?乙烯单程转化率?二氧化碳择性?3
=23116.49044×0.0832－23116.49044×0.3×10％×80％×0.5 －23116.49044×0.3×10％×20％×3 =1233.2648 kmol/h
6）反应器出口氮气，氩气，甲烷，乙烷的量
因为在反应器中这些物料没有发生变化，所以其量等于进口的量 即：氮气=272.2700 kmol/h
氩气=746.6626 kmol/h
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甲烷=811558.2452 kmol/h 计算结果见表3.3。
乙烷=404.5396 kmol/h
表3.3 反应器物料衡算结果表
温度℃ 压力MPa 序号 组分 分子量 1 2 3 4 5 6 7 8 9
N2 Ar O2
摩尔 流量 kmol/h
输入物料 150 1.76 摩尔 质量 分率 流量 % Kg/h
输出物料
234 1.47 摩尔 质量 分率 流量 % Kg/h
质量
分率 % 摩尔 流量 kmol/h 质量 分率 %
28.0134 272.7746 0.0112 5349.4200 0.0134 272.2700 0.0118 5349.4200 0.0134 39.9480 746.6626 0.0323 21947.0265 0.0549 746.6626 0.0323 21947.0265 0.0549 31.9988 1923.2920 0.0832 45236.7474 0.1131 1233.2648 0.0536 29006.9768 0.0726
11558.264
0.5000 136292.1963 0.3409 8
CH4 16.0423 11558.2452 0.5000 136292.1963 0.3409
C2H4 28.0530 6934.9471 0.3000 142999.6316 0.3577 6241.4524 0.2700 128699.6684 0.3219 C2H6 30.0688 404.5396 0.0168 8607.6996 0.0215 404.5396 0.0175 8607.6996 0.0215 CO2 44.0095 1155.8245 0.0500 37380.2502 0.0935 1430.4485 0.0619 46264.0186 0.1157 C2H4O 44.0524
2.3116
0.0001
72.0162
0.0002 554.7958 0.0240 18036.5176 0.0451
H2O 18.0152 117.8941 0.0063 1927.6386 0.0048 672.6899 0.0291 5564.1913 0.0139 合计
23116.4904
§3.3.4 环氧乙烷吸收塔
（1）该塔用纯水作为吸收剂，吸收塔的温度为47℃，压力为1.45MPa。 （2）各组分的吸收率（%）： 氮气：0.0050 乙烯：0.0500
氩气：0.0010
氧气：0.0100
甲烷：0.0100
环氧乙
乙烷：0.0020
二氧化碳：1.3000
烷：99.6000 水：65.2940
（3）EO吸收塔吸收液汽比=2.0
（4）计算过程（y表示RF中的摩尔分率，?为吸收率） 1）气体中各个组分的量
a)出口环氧乙烷的量=进入吸收塔的环氧乙烷量?（1-环氧乙烷的吸收率）
=RFEO×(1－α
EO)
=409.4333×(1-99.6％)=2.2192 kmol/h
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b)出口乙烯的量=进入吸收塔的乙烯的量?(1?乙烯的吸收率)
=RFC2H4O×(1－α
C2H4O)
=6587.7328×(1-0.05％)=6238.3317 kmol/h
c)出口的二氧化碳的量
=进入吸收塔的二氧化碳的量?(1?二氧化碳的吸收率) =RFCO2×(1－α
CO2)
=1551.228×(1-1.30％)=1411.8527 kmol/h
d)出口的氧气的量=进入吸收塔的氧气的量?(1?氧气的吸收率)
=RFO2×(1－α
O2)
=1246.5020×(1-0.01％)=1233.1415 kmol/h
e)出口的甲烷的量=进入吸收塔的甲烷的量?(1?甲烷的吸收率)
=RFCH4×(1－α
CH4)
=1245.8015×(1-0.01％)=11535.1230 kmol/h
f)出口的乙烷的量 =进入吸收塔的乙烷的量?(1?乙烷的吸收率)
=RFC2H4×(1－α
C2H4)
=410.2668×(1-0.002％)=403.7942 kmol/h
g)出口的氮气的量=进入吸收塔的氮气的量?(1?氮气的吸收率）
=RFN2×(1－α
N2)
=275.9593×(1-0.005％)=272.2564 kmol/h
h)出口的水蒸气的量=进入吸收塔的水蒸气的量?(1?水蒸气的吸收率） =RFH2O×(1－α
H2O)
=308.8609×(1-65.294％)=233.4638 kmol/h 2)吸收剂的用量H(采用纯水做吸收剂) EO吸收塔吸收液汽比L/V=2.0 塔内气体的平均流率V=
进料量?塔顶气体量
2塔内液体的平均流率L=
吸收剂量H?(吸收剂量H?被吸收的量）
2即：吸收剂的用量=[（进料量+塔顶出口气体量）?液气比-被吸收的量]/2 得：吸收剂用量
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