求一氧化碳和二氧化碳的转化率？(有奖题目)

已知：         CO2     CO        H2           CH4         N2 的体积百分含量

入口：        3.23      11.18     78.36      5.67        1.56

出口：        3.45      7.51       80.74      6.39         1.91

求：CO和CO2的转化率？

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-6-25 19:51 编辑 ]

转化率等于进出口之差与进口的比值,即是!如果没有错的话一氧化碳和二氧化碳的转化率应该是48.87%和6.81%.公式如下:

楼上的朋友算得有问题，你忽视了一个重要的因素。这个是一个反应过程中用到的基本物料衡算问题，请其他朋友继续。论坛好久没开展技术方面的有奖活动了，本贴作为一个题目置顶。解答者请给出详细解答步骤，有重奖。题目看起来简单，其实里面有trick。
给出完整解算步骤和正确结果者，奖励 经验100, 化工 币100,魅力1。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-6-26 11:23 编辑 ]

我觉得这个题目有问题哦，原子个数平衡不了。N2不参与反应，混合气体物质的量减少了

CO2:   [323-345(156/191)]/323=12.76%
CO:     [1118-751(156/191)]/1118=45.14%

楼上的能给解释一下吗？为什么要这样计算呢？谢谢！

CO2:    2.74%
CO:       42.07%

原帖由 jakedave 于 2008-6-26 11:11 发表
CO2:    2.74%
CO:       42.07%

不要光给结果，说说你怎么算的？

5楼朋友的计算是以N2做为惰性组分，即N2不参与任何化学反应为基础进行计算的，

以入口气1mol为基准，则以N2为基准做物料衡算，可求得出口气摩尔数为

1X1.56%/1.91%＝0.816754 mol

进口气CO2摩尔数：0.0323mol
出口气CO2摩尔数：0.816754X3.45%＝0.028178 mol

则CO2转化率＝（进口－出口）/进口=(0.0323-0.028179)/0.0323=12.76％

CO转化率同上法（5楼朋友的计算按此思路是完全正确的），但此题确实有问题，如以氮气为基准，则进口和出口的元素摩尔数就不平衡了，即C、H、O的元素摩尔数都呈减少的趋势，按其比例看，减少的C：H：O＝1：4.5：1，很接近甲醇合成了，也就是说出口气的组成似乎是干基，即扣除了甲醇的剩余气体，如果说是变换气，由于合成氨变换工段的计算向来就是按干基计算的，但是N2也是惰性气体，不参与反应的，干基湿基的计算基准均不影响C、N两种元素的平衡，且变换从来没有CO2转化率一说，如是甲烷化反应，由于反应产物有水，H、O元素的平衡要受干基湿基的影响，但以C、N二元素无论干基湿基都应严格遵守元素摩尔数平衡，但现在楼主的数据满足了N元素就满足不了C元素.

如果要说trick，无非就是个干基、湿基的问题，也就是反应产物需扣除水的问题，估计楼主想问的是甲烷化，其实还是没有把题意说得很清楚，所以最好还是请楼主核实核实你的基础数据，是生产实际数据还是哪本教科书的题目，4楼朋友的说法我表示赞同。

物料衡算的基准是化学反应，楼主至少应说明是甲醇装置或者其他的啥工业化装置，气体基准有干基和湿基之分，这些还是应该说清楚，不过从气体数据看，不像变换气，也不像甲醇合成气，甲烷化稍微沾边，但数据又凑不上。。。合成氨、尿素就更不挨边了。。。。既然是让大家算，你总得给出个化学反应为基础吧？？

[ 本帖最后由 zpgong 于 2008-6-26 13:31 编辑 ]

这个题希望醇群斑竹说得具体点，确实有些让人迷惑。至于原子平衡问题，我来还原一下题目，不知道说得对不对。这个按我自己的理解应该是个甲醇反应器，组成是色谱分析结果，而这个色谱用TCD，无法分析出极性产物甲醇和产物水的实际含量。这里，色谱分析人员可能冒失的将含量做了归一化处理，对于进口来说还好些，除 CO2     CO        H2           CH4         N2 外没什么别的东西，但是对于反应产物来说归一化结果让人迷惑。根据题目来说，列出的反应器出口组成虽然加起来100%，但是这里面并没有包括产物甲醇和水，是个假的归一。所以造成了上面朋友所提到的问题，要么N原子平衡，但C却不平了。不知道猜得对不对。

原帖由 robinhan 于 2008-6-26 21:07 发表
但是这里面并没有包括产物甲醇和水，是个假的归一

版主所言有理，其实也不是假的归一，是楼主没有把气体的计量基准说清楚，只要题目中注明是甲醇合成反应器，且出口气体组成为干基（扣除可冷凝的甲醇和水），只要说清楚了这个，就一目了然了，从数据上看，应取自于生产一线或实验室的分析实际数据，C、H、O三元素减少的比例极接近甲醇的分子式，即CH4O的1：4：1。否则这个数据就解释不通了，这样看，5楼朋友的计算完全正确。

因为干基气体扣除了甲醇和水，所以C、H、O三元素的摩尔数平衡均不能做为计算基准，只能以N元素（或者就是N2）平衡为基准。很有意思的是，按照这个N平衡计算得到的转化率，出口气干基、湿基数据见下表，和楼主给出的数据相比，略有误差，从此看，楼主的数据应为生产实际数据，呵呵。如果真是凑出来的题目，那应该是没有误差的。

顺便想问问楼主，这样的气体是双甲工艺里的先甲醇化再甲烷化的气体数据吗？好像也不太对，因N2比例似嫌过低，甲醇合成气也不太对，H2比例过高，实在是费解，呵呵。

序号	组分	含量(湿基)	含量(干基)
1	CO2	3.16%	3.39%
2	CO	6.89%	7.37%
3	H2	75.25%	80.55%
4	N2	1.75%	1.87%
5	CH4	6.36%	6.81%
6	H2O	0.46%
7	CH3OH	6.13%
	合计	100%	100%

[ 本帖最后由 zpgong 于 2008-6-26 22:41 编辑 ]

楼上的谢谢你的认同哈！4楼5楼都是我。

这样的题，其实就是最简单的物料衡算，大三学完化工工艺计算就该会的，属于最基本的化工计算，这是基本功，工艺人员应人人过关，否则就说不过去了。

Zpgong老兄，本来这个题目想让新会员挣分的，不想你全说完了，其他人还可以继续发表意见。其实这个题目的主要问题正如Zpgong所说，另外还有一个就是2楼朋友犯的错误。现在大多数工业过程都变体积过程，拿分析结果直接相减计算消耗量是一个大家经常犯的计算错误。这些时候往往需要对体系内惰性组分进行假设，即对于惰性组分平衡，然后再折算相应的消耗量。
另外，此组成看上去象LURGI低压过程的入塔组成，氢气稍高，下面是几种甲醇工艺的合成气入塔组成：

摘自《甲醇生产技术进展》，这个甲醇流程的循环打得厉害。
还有一张表lurgi流程的。

从上面一张图就可以对楼主想要描述的东西更清楚了。

[ 本帖最后由 robinhan 于 2008-6-26 23:18 编辑 ]

         我是二楼的朋友,看到各位的精彩点评,很是惭愧!因为一直以来我师傅就是这样教我的,所以我也是这样算的,从来没有想过在其中还有这么多的内涵。
        对于各位的分析,我还是不太明白.我们是合成氨工艺,其中有转化气,之后进入高温变换反应器反应,之后经换热后进入低温变换反应器,请问甲烷的转化率和一氧化碳的高、低变换率该如何计算?所有气体均是出口气，假设都是干基.这是我们的化验单上的数据.

	N2	CO	CH4	CO2	H2
转化气	0.25	8.79	3.34	11.93	75.69
高变气	0.30	1.53	3.16	17.94	77.07
低变气	0.28	0.11	3.09	18.76	77.76

[ 本帖最后由 happy200615 于 2008-6-28 14:01 编辑 ]