Olympic Hoá học Quốc tế · Năm 2002

Các bài

Bài 4Sản xuất methanol. Methanol ( $\ce{CH3OH}$ ) dùng làm phụ gia xăng và nhiều loại nhựa. Nhà máy dựa trên $\ce{CO + 2H2 -> CH3OH}$ ; $\ce{H2}$ và CO thu từ reforming $\ce{CH4 + H2O -> CO + 3H2}$ . Nhà máy gồm ba cụm: reformer, lò phản ứng methanol và bộ tách methanol khỏi CO và $\ce{H2}$ . Các vị trí: α = nạp vào reformer ( $\ce{CH4}$ , $\ce{H2O}$ ); β = khí vào lò methanol (CO, $\ce{H2}$ ); γ = dòng ra khỏi lò trước khi tách (CO, $\ce{H2}$ , $\ce{CH3OH}$ ); δ = CO và $\ce{H2}$ dư sau tách. Lưu lượng methanol ở γ là $n(\ce{CH3OH}, \gamma) = 1000$ mol s $^{-1}$ ; thiết kế chuyển hóa 2/3 CO thành methanol; phản ứng reforming hoàn toàn. (4.1) Tính lưu lượng CO và $\ce{H2}$ ở β. (4.2) Tính lưu lượng CO và $\ce{H2}$ ở γ. (4.3) Tính lưu lượng $\ce{CH4}$ và $\ce{H2O}$ cần ở α. (4.4) Tại γ mọi chất đều là khí; với áp suất tổng $p = 10$ MPa, tính áp suất riêng của CO, $\ce{H2}$ , $\ce{CH3OH}$ theo $p_i = p\, n_i/n_{\mathrm{tot}}$ . (4.5) Khi lò đủ lớn, phản ứng đạt cân bằng và $K_p = \dfrac{p(\ce{CH3OH})\,p^0}{p(\ce{CO})\,p(\ce{H2})^2}$ với $p^0 = 0.1$ MPa. Tính $K_p$ (nhiệt độ tương ứng đọc trên đồ thị $\log K_p$ – $T$ khoảng 630 K).Lời giải: 1