Chemistry Labs

Bài 4

Sản xuất methanol. Methanol (CHX3OH\ce{CH3OH}) dùng làm phụ gia xăng và nhiều loại nhựa. Nhà máy dựa trên CO+2 HX2→CHX3OH\ce{CO + 2H2 -> CH3OH}; HX2\ce{H2} và CO thu từ reforming CHX4+HX2O→CO+3 HX2\ce{CH4 + H2O -> CO + 3H2}. Nhà máy gồm ba cụm: reformer, lò phản ứng methanol và bộ tách methanol khỏi CO và HX2\ce{H2}. Các vị trí: α = nạp vào reformer (CHX4\ce{CH4}, HX2O\ce{H2O}); β = khí vào lò methanol (CO, HX2\ce{H2}); γ = dòng ra khỏi lò trước khi tách (CO, HX2\ce{H2}, CHX3OH\ce{CH3OH}); δ = CO và HX2\ce{H2} dư sau tách. Lưu lượng methanol ở γ là n(CHX3OH,γ)=1000n(\ce{CH3OH}, \gamma) = 1000 mol s−1^{-1}; thiết kế chuyển hóa 2/3 CO thành methanol; phản ứng reforming hoàn toàn. (4.1) Tính lưu lượng CO và HX2\ce{H2} ở β. (4.2) Tính lưu lượng CO và HX2\ce{H2} ở γ. (4.3) Tính lưu lượng CHX4\ce{CH4} và HX2O\ce{H2O} cần ở α. (4.4) Tại γ mọi chất đều là khí; với áp suất tổng p=10p = 10 MPa, tính áp suất riêng của CO, HX2\ce{H2}, CHX3OH\ce{CH3OH} theo pi=p ni/ntotp_i = p\, n_i/n_{\mathrm{tot}}. (4.5) Khi lò đủ lớn, phản ứng đạt cân bằng và Kp=p(CHX3OH) p0p(CO) p(HX2)2K_p = \dfrac{p(\ce{CH3OH})\,p^0}{p(\ce{CO})\,p(\ce{H2})^2} với p0=0.1p^0 = 0.1 MPa. Tính KpK_p (nhiệt độ tương ứng đọc trên đồ thị log⁡Kp\log K_p–TT khoảng 630 K).
Bước 3/4: Áp suất riêng tại γ
← TrướcTiếp →
ntot=4000 mol s−1;p(CO)=1.25 MPa, p(HX2)=6.25 MPa, p(CHX3OH)=2.50 MPan_{\mathrm{tot}} = 4000\ \text{mol s}^{-1};\quad p(\ce{CO}) = 1.25\ \text{MPa},\ p(\ce{H2}) = 6.25\ \text{MPa},\ p(\ce{CH3OH}) = 2.50\ \text{MPa}
Phân tích

Tổng lưu lượng tại γ là 500+2500+1000=4000500 + 2500 + 1000 = 4000 mol s−1^{-1}; nhân phần mol với áp suất tổng 10 MPa được p(CO)=1.25p(\ce{CO}) = 1.25, p(HX2)=6.25p(\ce{H2}) = 6.25, p(CHX3OH)=2.50p(\ce{CH3OH}) = 2.50 MPa.