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实用职业技能
用邻二甲苯气相催化氧化制邻苯二甲酸酐(苯酐)。邻二甲苯投料量210kg/h,空气流量4620m3/h(标准)。反应器出口物料组成(摩尔分数)为:苯酐0.654%,顺丁烯二酸酐(顺酐)0.066%,邻二甲苯0.030%,O2 16.53%,N2 77.75%
用邻二甲苯气相催化氧化制邻苯二甲酸酐(苯酐)。邻二甲苯投料量210kg/h,空气流量4620m3/h(标准)。反应器出口物料组成(摩尔分数)为:苯酐0.654%,顺丁烯二酸酐(顺酐)0.066%,邻二甲苯0.030%,O2 16.53%,N2 77.75%
admin
2022-10-08
56
问题
用邻二甲苯气相催化氧化制邻苯二甲酸酐(苯酐)。邻二甲苯投料量210kg/h,空气流量4620m
3
/h(标准)。反应器出口物料组成(摩尔分数)为:苯酐0.654%,顺丁烯二酸酐(顺酐)0.066%,邻二甲苯0.030%,O
2
16.53%,N
2
77.75%,其他还有H
2
O、CO
2
、CO等。试计算邻二甲苯转化率及苯酐和顺酐的选择性、收率及质量收率?
选项
答案
由题意画出以下过程示意图: [*] 计算基准:1h 反应式: C
6
H
4
(CH
3
)
2
+3O
2
→C
8
H
4
O
3
(苯酐)+3H
2
O (1) 2C
6
H
4
(CH
3
)
2
+9O
2
—→4C
4
H
2
O
2
(顺酐)+6H
2
O (2) n
氧气
=(4620/22.4×0.21)kmol/h=43.31kmol/h 210kg/h邻二甲苯所需最大理论氧气量:(4.5×210/106)kmol/h=8.915kmol/h<43.31kmol/h 所以空气为过量反应物,邻二甲苯为限制反应物。 输入反应器的N
2
量:n
氮气
=(4620/22.4×0.79)kmol/h=162.94kmol/h 由氮平衡得产物总量P
T
:P
T
=(162.94/0.7775)kmol/h=209.57kmol/h 产物中各物质的量为: 邻二甲苯(209.57×0.0003)kmol/h=0.06287kmol/h×106kg/kmol=6.664kg/h 苯酐:209.57×0.00654=1.3706kmol/h×148kg/kmol=202.84kg/h 顺酐:209.57×0.00066=0.1383kmol/h×98kg/kmol=13.55kg/h 邻二甲苯单程转化率:(210-6.664)/210=96.83% 苯酐选择性:[*] 顺酐选择性:[*] 苯酐单程收率:Y
苯酐单
=x
单
×S
苯酐
=96.83%×0.7145=69.19% 或[*] 顺酐单程收率:Y
顺酐单
=x
单
×S
顺酐
=96.83%×0.03605=3.49% 或[*] 说明:单程转化率、总转化率、平衡转化率、选择性、单程收率、总收率这6个参数的计算需要写出相应的化学反应方程式,并且这6个参数的数值范围均在0~100%之间。但是,当反应系统极其复杂,难以写出具体的化学反应方程式时,通常可用单程质量收率、总质量收率来计算反应系统中目的产物与限制反应物之间的关系,此时单程收率、总质量收率可能超出100%。例如:目的产物是分子量增大的反应,均四甲苯氧化制均苯四甲酸二酐的反应[*] 原料均四甲苯的摩尔质量为134g/mol,产品均苯四甲酸二酐的摩尔质量为218.12g/mol,其最大质量收率(理论质量收率)为:218.12/134=162.8%,若某厂的实际质量收率为94%,只相当于摩尔收率为57.74%。因此,此时不能单看质量收率是否接近100%,而要与其理论质量收率进行比较才能真正反映出反应过程的好坏。
解析
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化工总控工(技师)题库生化与药品大类分类
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化工总控工(技师)
生化与药品大类
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