出料的总量：
R ( 6 P . 8 0 3 4 2 . 4 3 1 4 . 7 ) 1 m 6 h 1 o 9 . 0 l m 9 4 h 1ol
A
6
第四节 化学反应过程的物料衡
算
反应器出口物料的组成：
60.84
xR1P
0.6134 99.04
xRP2
3 0.0303 99.04
RP
摩尔分数%
61.43
物质的量（mol·h-1）
P
摩尔分数%
物质的量（mol·h-1） 60.84
S
摩尔分数%
72.19
物质的量（mol·h-1） 25.96
R
摩尔分数%
72.19
物质的量（mol·h-1） 34.88
W
摩尔分数%
72.19
C6H5CH3 15
23.42 15 15 3 3.06 3
比及各物流的组成。
A
2
解：由题意画出物料流程图
FF FF1 H2 FF2 C6H5CH3
混合器
MF MF1 H2 MF2 C6H5CH3 MF3 CH4 10%
R R1 ห้องสมุดไป่ตู้2
分流器
W W1 ：H2
R3 CH4
S S1：H2 W3：CH4
S3：CH4
反应器
RP RP1 H2 RP2 C6H5CH3 RP3 CH4
由分流器的特征，有：
xR1 xS1
， xR3 xS3
A
8
第四节 化学反应过程的物料衡算
衡算体系：混合器
CH4平衡：
M3F R3RRx3
（3）
C6H5CH3平衡： MF2 FF2
H2平衡：
M1F F1FRRx1
（4） （5）
联立（4）、（5）、（6）式解得：
R3.9 5m 6 oh1 l
F2F1m 5 ohl1
（2）由题意要求混合原料中甲烷含量不大于 10%，取10%进行计算，这样计算得到的排放 量数据为最小值，实际排放时应稍稍大于此值。
A
4
基准：进反应器混合原料：100 molh1
衡算体系：反应器
进料：由已知，M 3 1 F00 h 1 m 1o 0 1 l% 0h m 1 ol
总物料：M 1 M F 2 1 m F 0 h 1 o 1 lm 0h （0 1 o 1）l
例4-22
CO2
CO变换 转化气 F
CO2脱除 RP CO 8.76%
H2 89.75%
FF 分流
B CO 43.12% H2 54.20%
图4-33 例4-23流程图
混合
合成气 CO:H2=1:2.4
MP 2321m3.h-1
A
1
第四节 化学反应过程的物料衡算
例
甲苯催化加氢脱甲基制苯，主反应和副反应
20.33
A
CH4
10 10 23.44 24.68
23.44 27.81 10.0 27.81 13.44 27.81
C6H6
11.76 11.87 11.76 79.67
合计 64.04 100 100 100 99.04 100 14.76 100 84.28 100 35.96 100 48.32 100
MF1 5 MF2
（2）
解（1）、（2）式得： M1F75mho1l
M2 F1m 5 oh1 l
出料： C6H5CH3的剩余： R 2 M P 2 ( 1 8 F % 0 1 m ) 5 h 1 o 0 . 2 3 l m h 1
A
5
第四节 化学反应过程的物料衡算
生成的C6H6： R 4 M P 2 8 F % 0 9 % 8 1 .7 1 m 6 h 1 ol CH4的量：
主反应：
C 6 H 5 C3 H H 2 C 6 H 6 C4H
副反应：
C 6H 5C3H 102H 7C4 H
以纯氢和纯甲苯为原料，进入反应器的氢与甲苯之比为5:1
（摩尔比）。甲苯的单程转化率为80%，生成苯的选择性为
98%，未反应的甲苯和产物苯作为产品物流输出体系，氢和
甲烷循环。要求混合原料中甲烷含量不大于10%，计算排放
分离器
P P2 C6H5CH3 P4 C6H6
RP4 C6H6
图4-31 例4-22流程图
A
3
第四 化学反应过程的物料衡算
说明：
（1）流程中物料流股各物质流量的下标编号尽 可能保持一致，下标相同表示同一种物质，这 样可以避免列衡算式时出差错。本题中只有混 合原料的组成有已知数据，设其为基准后可先 对反应器系统进行物料衡算。
R 3 P M 2 8 F % 0 9% 8 M 2 8 F % 0 (1 9% 8 7 )M 3 F (1.7 1 6 1 .6 8 1)m 0h o 1 2 l.4 3 m 4h o 1 l
H2的量：
R 1 P M 1 M F 2 8 F % 0 9% 8 M 2 8 F % 0 ( 1 9% 8 1)0 (7 1 5 .7 1 6 2 .4 )m h o 1 6 l.8 0 m 4 h o 1 l
xRP3
23.440.2369 99.04
11.76
xRP4
0.1187 99.04
衡算体系：分离器
P2=RP2=3mol.h-1
P 4=R P 4=11.76m ol.h-1
P(3 11.7h6 1 )1m .7 4m 6 oh lo 1l
A
7
第四节 化学反应过程的物料衡
算
则：
xP2
3 0.2033 14.76
10
第5节 物料衡算的计算机解题
一、手工求解线性方程组 例 采用高斯消元法求解三阶方程组
2x1 x2 3x3 1 4x1 2x2 5x3 4 x1 2x2 7
2 1 3x1 1
2 1 3 x1 1
4 2 5x24第 2,3第 行 一 各 次 元 消 素 元 依次 0 4
1x2
2
1
2 0x3 7
11.76
xP4
0.7967 14.76
S1R1P 6.0 8m 4 o1l.h S3R3P2.344 mo1l.h
S ( 6 .8 0 2 4 .4 3 ) m 4 h 1 o 8 l.2 4 m 8 h 1 ol
则：
xs1
60.840.7219 84.28
xs3
23.440.2781 84.28
F1F 4.0 9m 4 o h1 l F F (4.0 9 1 4 )m 5h o 1 6 l.0 4 m 4 h o 1 l
A
9
计算结果汇总列表如下表
组分
H2
物质的量（mol·h-1） 49.04
FF
摩尔分数%
76.58
物质的量（mol·h-1） 75
MF 摩尔分数%
75
物质的量（mol·h-1） 60.84