题目 4
某分馏塔塔顶气相馏出物的温度为 95℃，经空气冷却器和水冷却器冷却至 40℃后进入回
流罐。回流罐的部分液体作为产品送出，另一部分经回流泵打回到塔顶作为回流，流程及部
分参数见下图。
水冷却器用水量为 21000kg/h，空气冷却器的冷却负荷是水冷却器的 5.2 倍。问该塔的回流
比是下列哪个数值？
(A)1.9 (B)3.1 (C)4.3 (D)5.2
解答 4
水冷却器的负荷为 
空气冷却器负荷为其 5.2 倍，总共 6.2 倍的负荷使得塔顶流体温度从 95°C 降低到 40°C
塔顶出口质量流量由两部分组成，即塔顶产品 7500kg/h 和回流质量流量 7500r kg/h
则 
，进而r= 1.90
题目5
用过量空气氧化邻二甲苯（
）生产苯酐（
），反应式如下：
![\[C_8H_{10}+3O_2= C_8H_4O_3+3H_2O \]](https://www.cryogeny.cn/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-201491e6767e1ba617e824c8fdc8c944_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
反应产物中有苯酐，顺酐，蒽，甲苯，氧，氮，水和CO2 等，该反应过程如下图：
反应产物中的邻二甲苯和氮气的含量分别为0.03mol%和78.5mol%，邻二甲苯的转化率为
96%，反应过程需要邻二甲苯原料的质量（kg/h）为下列哪个数值？
(A)2687 (B) 2895 (C) 3320 (D) 35 72
解答5
空气中的氮气不参与反应。氮气在空气中的含量为78.11%，其摩尔体积流量为1000000.78111000/22.4 = 3487050 mol/h
其在反应后的摩尔体积占比为78.5%，则反应后的混合物的摩尔体积流量为 348705/0.785=4442100mol/h
相应的反应后的混合物中邻二甲苯的摩尔体积量为 4442100*0.03% =1333mol/h
96%的转化率意味着只有4%的邻二甲苯残余在混合物中，则1333/4%= 33316mol/h为原料摩尔体积流量，质量流量为 106*33316/1000 = 3532 kg/h
选D
计算结果与选项偏离的原因应该是氮气在空气中的比例这个值导致，一般教程中取79%，虽然其实际并没有这么多。
题目6
用氧气(纯)氧化乙烯生产环氧乙烷，进入反应器的原料混合气流量为 12000kmol/h ，含乙
烯 16%（摩尔分数，下同），反应器出口含乙烯 12.5%，流量 11500kmol/h 。产品经分离后
55% 未反应的乙烯返回反应器循环（如下图）。
乙烯的总转化率（ %）是下列哪个数值
(A)25.1 (B) 38.5 (C) 42.7 (D) 43.1
解答6
反应式为 
，因此体积减少的部分就是反应的乙烯量的一半，反应的乙烯量为（12000-11500）/0.5=1000kmol/h
则单次转化率为 1000/（12000*0.16）= 0.52%
给的计算参数没利用上，简单的依据方程式有问题，实际由于题干未说明的副反应等会导致出错。
反应器入口乙烯流量 120000.16 = 1920 kmol/h
反应器出口乙烯流量 115000.125 = 1437.5 kmol/h
单次转化率为 
由于剩余的55%将再次进行反应，而其中又有25.1%被转化，逐级类推下去
0.251
(1-0.251)0.550.251 =0.1034
(1-0.251)0.55(1-0.251)0.550.251 =0.043
(1-0.251)0.55(1-0.251)0.55(1-0.251)0.550.251=0.0177
0.251+0.1034+0.043+0.0177=0.4151
选C还是D呢？没想到计算了前三项还是不能得到一个准确结果
这其实是等比数列求和，只能用等比公式求和了，希望高中数学还在
选C
如每次计算过程中保留4位小数，结算结果为0.427
此外
这里可以教科书上的总转化率的定义，用转化的乙烯流量除以反应器进口非循环乙烯流量
单次转化量 = 1920-1437.5 = 482.5 kmol/h
反应器进口的非循环量 = 1920 – 1437.5*0.55 =1129.375 mol/h
则总转化率为 482.5/1129.375 = 0.4272