Практическая работа 1

Тема: Расчет оптимальных выходов, степеней селективности и конверсии

           для независимых сложных химических реакций процессов

           нефтехимического синтеза.

Цель: Научиться рассчитывать оптимальные выходы, степени селективности и конверсии для независимых сложных химических реакций процессов нефтехимического синтеза.

Теоретические основы

     Выход продукта – это отношение количества вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству.

     Селективность (избирательность) – это отношение количества целевого продукта к общему количеству полученных продуктов.

     Степень превращения (конверсия) это отношение количества вещества, вступившего в реакцию, к его исходному количеству.

Варианты заданий

Порядок выполнения работы

     Решить следующие задачи:

Задача 1.  Для получения формальдегида НСНО проводят окисление метилового спирта СН₃ОН на серебряном катализаторе:

СН₃ОН + 0,5О₂ → НСНО + Н₂О

Кроме этой основной реакции протекает ряд побочных в результате которых образуются муравьиная кислота НСООН, оксид углерода СО, углекислый газ СО₂, метан СН₄ и другие продукты.

     На окисление подали 3,2 кмоль метилового спирта. Из них образовалось   1,8 кмоль формальдегида, 0,8 кмоль побочных продуктов (суммарно) и остались неокисленными 0,6 кмоль метилового спирта. Необходимо найти степень превращения метилового спирта, выход формальдегида и селективность процесса по формальдегиду.

Задача 2. Для получения стирола С₆Н₅-СН=СН₂ проводят дегидрирование этилбензола С₆Н₅ -С₂Н₅ на катализаторе стирол-контакт:

С₆Н₅ -С₂Н₅  – Н₂ → С₆Н₅-СН=СН₂

Кроме этой основной реакции идут побочные, приводящие к бензолу, этилену, толуолу и метану.

     На дегидрирование подали 4,8 кмоль этилбензола. Из них образовалось     1,7 кмоль стирола, 0,15 кмоль побочных продуктов (суммарно) и осталось непревратившегося этилбензола 2,95 кмоль. Необходимо найти степень превращения этилбензола, выход стирола и селективность процесса по стиролу.

Задача 3. Для получения акролеина проводят окисление пропилена на катализаторе оксид меди на носителе (пемза):

СН₃-СН=СН₂ + О₂ → СН₂=СН-СНО + Н₂О

Кроме основной реакции идут побочные реакции, приводящие к образованию оксида углерода, формальдегида, ацетальдегида, органических кислот и полимеров.

     На окисление подали 5,6 кмоль пропилена. Из них образовалось 3,95 кмоль акролеина, 0,5 кмоль побочных продуктов (суммарно) и остались неокисленными 1,15 кмоль пропилена. Необходимо найти степень превращения пропилена, выход акролеина и селективность процесса по акролеину.

Задача 4. Выведите уравнение связи между степенями превращения двух реагентов, вступающих в реакцию

аА + вВ →r R + sS,

если известно, что для проведения реакции взято n_A0 реагента А и n_B0 моль реагента В.

Задача 5. Количество вещества i в реакционной смеси n_i, выходящей из реактора 6,0 моль. Степень превращения (конверсии) исходного реагента 0,8. Найти количество молей вещества i в исходной реакционной смеси n_i0.

Задача 6. Количество молей вещества i  в исходной реакционной смеси n_i0  -  5,5 моль. Степень превращения (конверсии) исходного реагента 0,6. Найти количество вещества i в реакционной смеси n_i, выходящей из реактора.

Задача 7. Процесс одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен проводят в реакторах со стационарным слоем оксидного хромового катализатора. Выход бутадиена (на сырье) 0,14, селективность 0,5. Определить степень превращения сырья (конверсию).

Задача 8. При дегидрировании изопропилбензола в a -метилстирол на катализаторе К-12 степень конверсии сырья 0,42; селективность 0,92. Определить выход a-метилстирола на пропущенное сырье.

Задача 9. При производстве этиленоксида прямым окислением этилена на серебряном катализаторе выход этиленоксида – 0,6; степень превращения сырья 0,86. Определить селективность.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные показатели химико-технологического процесса.

2. Какой величиной характеризуют полноту превращения исходных веществ?

3. Достаточно ли при проведении сложной реакции знать степень превращения исходного реагента, чтобы судить об эффективности прохождения процесса?

4. Дайте определение селективности.

5. Дайте определения выхода продукта.