Дегидрирование метанола. СН3ОН ⇆ СН2О + Н2 Производительность по формальдегиду: 30 т/сут Потери формальдегида: 1% масс. Состав метанола:

Дегидрирование метанола. СН3ОН ⇆ СН2О + Н2 Производительность по формальдегиду: 30 т/сут Потери формальдегида: 1% масс. Состав метанола: 97% масс. метанола, 3% масс. диметилового эфира. Температура 450°С. Давление 1 атм. Температурная зависимость Кр: lgKp = 4500/T - 6,47. Степень достижения равновесия 0,8

Рассчитаем величину константы равновесия при температуре реакции.
T = 273+450 = 723 К
lgKp = 4500/723 - 6,47 = -0,2459
Kp=10-0,2459= 0,5677
Константа равновесия Кр связана с константой равновесия КN выражением:
Kp=KN∙P∆n
Где P –давление в атмосферах. По условию задачи Р=1 атм.
Δn- изменение количества молей в ходе реакции. Δn=2-1=1.
Подставляя значения Р и Δn в уравнение, получаем
Kp=KN = 0,5677
KN – константа равновесия, выраженная, через мольные доли участников реакции:
KN=NCH2O∙NH2NCH3OH
Где Ni – равновесная мольная доля компонента в смеси
Рассчитаем степень превращения метанола
Пусть исходное количество метанола «а» моль. Конверсию метанола обозначим «x».
СН3ОН ⇆
СН2О + Н2
Исходное количество, моль a
0
0
Вступило в реакцию, моль а· x
-
-
Образовалось в реакции, моль -
а· x
а· x
Равновесное количество, моль а - а· x
а· x
а· x
Суммарное количество вещества, моль: а + а·х = а·(1+х)
Мольная доля а∙(1-x)а∙(1+x)==1-x1+x
а∙xа∙1+x=
=x1+x
а∙xа∙1+x==x1+x
Выразим КN через полученные мольные доли:
KN=x1+x∙x1+x1-x1+x=x21+x∙(1-x)
Как уже выше было рассчитано KN = 0,5677
Следовательно, получаем уравнение:
x21+x∙(1-x)=0,5677
x21-x2=0,5677
x2=0,5677-0,5677∙x
1,5677∙x2=0,5677
x2=0,56771,5677=0,362123
x=0,601766
Равновесная конверсия метанола 0,60177 или 60,177%
Условию задачи степень достижения равновесия составляет 0,8

.
Следовательно, в реакторе конверсия метанола составляет 0,60177·0,8 = 0,48142.
Производительность по формальдегиду составляет 30 т/сут (1250 кг/час)