工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇,其主副反应为
CO+2H2CH3OH
2CO+4H2(CH3)2O+H2O
CO+3H2CH4+H2O
4CO+8H2C4H9OH+3H2O
CO+H2OCO2+H2
由于化学平衡的限制,反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇,为了提高原料的利用率,生产上采用循环操作,即将反应后的气体冷却,可凝组分变为液体即为粗甲醇。不凝组分如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。下图是生产流程示意图。
原料气和冷凝分离后的气体的组成(摩尔分数)如下。
组分 | CO | H2 | CO2 | CH4 | N2 |
原料气/% | 26.82 | 68.25 | 1.46 | 0.55 | 2.92 |
冷凝分离后的气体/% | 15.49 | 69.78 | 0.82 | 3.62 | 10.29 |
粗甲醇的组成(质量分数)为CH3OH89.15%,(CH3)2O3.55%,C4H9OH1.10%,H2O6.20%。在操作压力及温度下,其余组分均为不凝组分,但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中。对1kg粗甲醇而言,其溶解量为:CO29.82g,CO9.38g,H21.76g,CH42.14g,N25.38g。若循环气体与原料气之比为7.2(物质的量比),试计算:
第1题
技术指标的计算
工业生产以C6H6在V2O5作活性组分的催化剂上进行催化氧化制C4H2O3(顺丁烯二酸酐)。为进行开发研究,在单管固定床反应器中进行实验,每小时进空气量2000L(S.T.P),进入的C6H6量为79mL/h,反应器出口气体中C6H6含量为3×10-4(体积分率),CO和CO2含量为0.015(体积分率),C4H2O3含量为0.0109(体积分率),其余为空气。求进料混合气中C6H6的浓度(以摩尔分率表示),C6H6的转化率,C4H2O3的收率和平均选择性。
第2题
化学计量系数与转化率
某厂合成聚氯乙烯所用的氯乙烯单体,由C2H2和HCl以活性炭为载体的氯化汞催化剂上合成得到,其反应式如下:
C2H2+HCl→C2H3Cl
该厂所用的原料混合气中
C2H2:HCl=1:1.1(摩尔比)。
若反应器出口气体中氯乙烯含量为0.85(摩尔分率),试分别计算乙炔和氯化氢的转化率。
第3题
反应过程物料的组成
在一个反应器内进行如下两个气相反应
A+BP+R
A+P2S
在反应温度下,KP1=2.667,KP2=3.200,反应时总压p=1.0133MPa,反应器进料组成A为2mol,B为1mol,若反应都达到平衡,计算反应器出口物料的组成。
第4题
复杂反应的收率
在液相复杂反应
A+B→P (a)
A+P→S (b)
原料初始浓度为cA0=2.0mol/L,cB0=4.0mol/L,cP0=cS0=0。在间歇反应器中反应,测得cA=0.3mol/L,cB=2.4mol/L,问组分P,S浓度各为多少?以B为基准,反应物B的选择性、产物P的收率为多少?
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