Предмет - Теория химических процессов Студент - Лебедев Антон Сергеевич (Бакалавр) Тема - Материальные балансы Задание - matbal24

В реакторе протекают следующие реакции:  СH₃OH + 0,5 O₂  CH₂O + H₂O СH₃OH  CH₂O + H₂ H₂ + 0,5 O₂  H₂O CH₂O + 0,5 O₂  HCOOH CH₂O + O₂  CO₂ + H₂O HCOOH + 0,5 O₂  CO₂ + H₂O

Требуется: 1) Составить стехиометрическую матрицу;

2) Определить число независимых реакций, выбрать независимые реакции и ключевые вещества;

3) Записать уравнения суммарных независимых реакций образования ключевых продуктов; 

4) По суммарным реакциям рассчитать материальный баланс процесса, если в реактор подают 100 моль/час метанола, 40 моль/час кислорода (в виде воздуха с 21% кислорода и 79% азота) степень конверсии кислорода 100%, а выходы формальдегида, муравьиной кислоты и СО₂ равны, соответственно 0.80, 0.01 и 0.09;

5) Вычислить селективность процесса по формальдегиду.

Составить таблицу материального баланса массовых и мольных потоков на входе и выходе из реактора.

Решение:

1) Составить стехиометрическую матрицу

			Вещество
			CH2O		H2		HCOOH		CO2		СH3OH		O2		H2O
Реакция	1	1		0		0		0		-1		-0,5		1
	2	1		1		0		0		-1		0		0
	3	0		-1		0		0		0		-0,5		1
	4	-1		0		1		0		0		-0,5		0
	5	-1		0		0		1		0		-1		1
	6	0		0		-1		1		0		-0,5		1

2) Определить число независимых реакций, выбрать независимые реакции и ключевые вещества

Для определения ранга матрицы её необходимо привести к виду Гаусса

В результате получаем:

			Вещество
			CH2O		H2		HCOOH		CO2		СH3OH		O2		H2O
Реакция	1	1		1		0		0		-1		0		0
	2	0		-1		0		0		0		-0,5		1
	3	0		0		1		0		-1		-1		1
	4	0		0		0		1		-1		-1,5		2
	5	0		0		0		0		0		0		0
	6	0		0		0		0		0		0		0

Вычисление ранга стехиометрической матрицы (r) дает значение r = 4, то есть в этой системе имеется четыре независимые реакции.