式中:△rHm----反应焓
△rHθ298 ----该气体在25℃下的标准生成热
氧化反应计算:
C7H8 + O2 催化剂 加热 C7H6O + H2O
该反应在80℃下进行
在标准状态下该反应的反应焓变即为:
△rHθ298=△fHθ298(C7H6O)+△fHθ298(H2O)-△fHθ298(O2)-△fHθ298(C7H8)
=87.0-241.825-0-12.4
=-167.225 kJ/mol
△rHθm(T)=△rHθm(298)+ △r CP,mdt
=-167.225+(41.08+8.03-37.57-7.02)*(80+273-298)*4.1868*10-3
=-167.225+1.041
=-166.184kJ/mol
4.4 热量的计算
4.4.1 Q1的计算
氧化反应需要将温度从室温298K升至353K,则设需要提供的热量为Q1
Q1(甲苯)=
=50.28*37.57*(80-25)
=103896.08*103cal
=434992.099 kJ
Q1(氧气)=
=44.35*7.02*(80-25)
=17123.535*103cal
=71692.816 kJ
Q1(氮气)=
=166.84*6.95*(80-25)
=63774.59*103cal
=267011.453 kJ
所以Q1= Q1(甲苯)+ Q1(氧气)+ Q1(氮气)
=434992.099+71692.816+267011.453
=773696.368 kJ
4.4.2 Q2的计算
在80℃下,该氧化反应产生的热量设为Q2
因为由之前已算好得到△rHθm(T)= 166.184 kJ/mol
所以Q2=166.184*30670
=5096863.28 kJ
4.4.3 Q3的计算
氧化反应结束后,将剩余的甲苯和氧气以及反应生成的水以及苯甲醛由出口温度90℃减低到40℃时产生的热量为Q3
则Q3(剩余的甲苯)=
=19.61*37.57*(40-90)
=-36837.39*103cal
=-154230.764kJ
Q3(水)=
=30.67*17.98*(40-90)
=-12314.005*103cal
=-51556.276 kJ
Q3(剩余的氧气)=
=13.68*7.02*(40-90)
=-4801.68 *103cal
=-20103.674kJ
Q3(剩余的氮气)=
=166.84*6.95*(40-90)
=-57976.9*103cal
=-242737.685 kJ
Q3(苯甲醛)=
=30.67*41.08*(40-90)
=-62996.18*103cal
=-263752.406 kJ
所以,
Q3= Q3(剩余的甲苯)+ Q3(水)+ Q3(剩余的氧气)+ Q3(苯甲醛)+Q3(剩余的氮气)
=-154230.764+(-51556.276)+(-20103.674)+(-263752.406)+(-242737.685)
=-732380.805 kJ
4.5 反应器的容积计算
氧化反应反应器的容积的计算
甲苯的进料量
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