计算题 4－1、物料衡算数据如下图所示。主反应式如下。已知加入甲苯和浓硫酸的温度均为30℃，甲苯和硫酸的标准化学反应热为117.2kJ·mol-1 (放热) ，设备（包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器，下同）升温所需的热量为1.3×105kJ,设备表面向周围环境的散热量为6.2 ×104kJ, 回流冷凝器中冷却水移走的热量共9.8 ×105kJ。试对甲苯磺化过程进行热量衡算。有关热力学数据：原料甲苯的定压比热为1.71kJ ·kg-1 ·℃-1 ; 98%硫酸的定压比热为1.47kJ ·kg-1 ·℃-1 ;磺化液的平均定压比热为1.59kJ ·kg-1 ·℃-1 ;水定压比热为4.18kJ ·kg-1 ·℃-1 4-2、硝基苯的磺化采用60%的发烟硫酸作磺化剂在间歇操作的磺化锅内进行。主反应为： 副反应为： 硝基苯的转化率为100%，硝基苯-磺化物的选择性系数为0.9,物料衡算的结果如下图所示(下图中质量单位为kg)。根据条件，计算磺化过程的热效应。磺化温度为408K。（温度对反应热的影响忽略）。 4-3、用1876kg混酸（HNO332%、H2SO456%、H2O12%）对1052.6kg含量为95%的乙苯进行硝化，乙苯的转化率100%，全部生成一硝基乙苯，其中对位、邻位与间位的比例为50：44：6。已知硝化反应温度为40℃，求硝化过程热效应。 4-4、某工厂要生产一套萘1, 5—二磺酸双钠盐。生产该产品为间歇生产，要经过磺化反应、盐析、精制三个阶段。生产规模为300吨／年。工人的年操作时间为300天，一天24小时三班操作。反应的转化率为100％，收率为60％，其中单磺化反应为80％，双磺化反应为75％， 其余均为异构体。原料的规格：精萘98％；浓硫酸98%;发烟硫酸20％。磺化工艺如下： 在生产操作中，先将硫酸及发烟硫酸(合计)投入磺化反应锅内，将底酸冷至10℃，然后开始将萘分批加入，进行单磺反应，控制反应温度≤40℃，约反应3小时后将磺化温度调整为55℃。保温2小时后，将物料冷至30℃以下，再滴加发烟硫酸进行双磺反应，滴加的速度以控制反应温度≤40℃为宜，加毕，保温4小时，磺化结束。投料比为：萘：浓硫酸：发烟硫酸(单磺化)：发烟硫酸(双磺化)=1：0.4：1.2：1.4。 对磺化反应锅进行热量衡算，计算加热剂和冷却剂的用量和反应锅的换热面积。 列出常规手册上查不到的一些数据： 1、萘的比热：0.31Kca/（kg·℃） 《化学工程手册》l 2、发烟硫酸的比热：0.3395Kcal／（kg·℃）， 《硫酸工作者手册》 3、反应产生异构物的比热：0.338Kcal／（kg·℃） 4、单磺化反应产物奈磺酸的比热：0.422Kcal／（kg·℃） 5、双磺化反应产物奈二磺酸的比热：0.367Kcal／（kg·℃） ． 、 6、单磺化、双磺化反应后的废酸(H2SO4)的比热：0.348Kcal／（kg·℃） 7、奈磺酸的生成热：一124.8Kcal／mol 。 8、奈二磺酸的生成热：—270.2Kcal／mol 9、萘的生成热：18.4Kcal／mol 4-5、  4-6 、  4-7、  4-8、