题目
在化学反应器中，利用乙烯部分氧化制取环氧乙烷，是将乙烯在过量空气存在条件下通过银催化剂进行反应。主反应2(C)_2(H)_4 + (O)_2 xrightarrow(r_1) 2(C)_2(H)_4(O)同时存在副反应(C)_2(H)_4 + 3(O)_2 xrightarrow(r_2) 2(CO)_2 + 2(H)_2(O)如果进料物质的流量为1000 (mol/h)，进料中含(C)_2(H)_4摩尔分数10%，乙烯的转化率为25%，生成产物(C)_2(H)_4(O)的选择性为80%，计算反应器出口物流的流量与组成。
在化学反应器中，利用乙烯部分氧化制取环氧乙烷，是将乙烯在过量空气存在条件下通过银催化剂进行反应。主反应 $2\text{C}_2\text{H}_4 + \text{O}_2 \xrightarrow{r_1} 2\text{C}_2\text{H}_4\text{O}$ 同时存在副反应 $\text{C}_2\text{H}_4 + 3\text{O}_2 \xrightarrow{r_2} 2\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$ 如果进料物质的流量为$1000\ \text{mol/h}$，进料中含$\text{C}_2\text{H}_4$摩尔分数$10\%$，乙烯的转化率为$25\%$，生成产物$\text{C}_2\text{H}_4\text{O}$的选择性为$80\%$，计算反应器出口物流的流量与组成。
题目解答
答案
根据题目条件：
1. 初始C₂H₄ = 100 mol/h，转化25 mol/h（25%），其中80%（20 mol/h）生成C₂H₄O，20%（5 mol/h）生成CO₂和H₂O。
2. 主反应消耗O₂ = 10 mol/h，副反应消耗O₂ = 15 mol/h，总消耗O₂ = 25 mol/h。
3. 出口物流：
- C₂H₄ = 75 mol/h。
- O₂ = 164 mol/h。
- N₂ = 711 mol/h。
- C₂H₄O = 20 mol/h。
- CO₂ = 10 mol/h。
- H₂O = 10 mol/h。
- 总流量 = 1000 mol/h。
- 组成（mol%）：C₂H₄（7.5%）、O₂（16.4%）、N₂（71.1%）、C₂H₄O（2.0%）、CO₂（1.0%）、H₂O（1.0%）。