Расчёт реагентов для получения 400000 т метанола при выходе 95%
Современным способом производства метанола является его синтез при давлении 7–10 МПа на цинк-медь-алюминиевом катализаторе. Установка для синтеза метанола производит примерно 400 000 т метанола в год. Практический выход метанола составляет 95% от теоретически возможного. Вычислите массу водорода и оксида углерода(II), которые потребуются для синтеза метанола за год.
Дано
`m_text{практ.}(CH_3OH) = 400000 text{ т} = 4*10^8 text{ кг}`
`η(CH_3OH) = 95%`
Найти
`m(H_2) = text{ ?}`
`m(CO) = text{ ?}`
Решение
Запишем уравнение реакции синтеза метанола:
`CO + 2H_2 = CH_3OH`
Найдём теоретическую массу метанола:
`m_text{теор.}(CH_3OH) = (100*m_text{практ.}(CH_3OH))/(η(CH_3OH)) = (100*4*10^8)/95 = 4.211*10^8 text{ кг}`
Найдём количество вещества метанола:
`n(CH_3OH) = (m_text{теор.}(CH_3OH))/(M(CH_3OH)) = (4.211*10^8)/32 = 1.316*10^7 text{ кмоль}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества оксида углерода(II) равно количеству вещества метанола:
`n(CO) = n(CH_3OH) = 1.316*10^7 text{ кмоль}`
Найдём массу оксида углерода(II):
`m(CO) = n(CO)*M(CO) = 1.316*10^7*28 = 3.685*10^8 text{ кг} = 368500 text{ т}`
Согласно уравнению реакции, количество вещества водорода в 2 раза больше количества вещества метанола:
`n(H_2) = 2*n(CH_3OH) = 2*1.316*10^7 = 2.632*10^7 text{ кмоль}`
Найдём массу водорода:
`m(H_2) = n(H_2)*M(H_2) = 2.632*10^7*2 = 5.264*10^7 text{ кг} = 52640 text{ т}`
Ответ
`m(H_2) = 52640 text{ т}`
`m(CO) = 368500 text{ т}`