10.165. Часовая производительность реактора окислительного дегидрирования метанола равна 3500 кг формалина с массовой долей формальдегида 37,5 %. В реактор поступает метаноло-воздушная смесь с мольным соотношением метанола и кислорода 1:0,3. Определите объёмный расход воздуха, если степень конверсии метанола в формальдегид равна 76,2 %.

Решение

Дано:

• Производительность реактора по формалину: $G=3500$ кг/ч.

• Массовая доля формальдегида в формалине: $\omega=37{,}5\%=0{,}375$.

• Мольное соотношение метанола и кислорода: $1:0{,}3$.

• Степень превращения метанола в формальдегид: $X=76{,}2\%=0{,}762$.

• Объёмная доля кислорода в воздухе: $21\%$.

Найти: объёмный расход воздуха $V_{\text{возд}}$, м³/ч.

1. Запишем уравнение реакции

Окислительное дегидрирование метанола протекает по уравнению:

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль метанола образуется 1 моль формальдегида.

2. Определим массу формальдегида

Масса формальдегида в получаемом формалине составляет:

3. Определим количество формальдегида

Молярная масса формальдегида:

Количество формальдегида:

4. Определим расход метанола

Степень превращения метанола в формальдегид составляет 76,2 %, следовательно:

Отсюда расход метанола на входе в реактор:

5. Определим расход кислорода

По условию задачи мольное соотношение метанола и кислорода равно:

Следовательно:

6. Определим количество воздуха

В воздухе содержится приблизительно 21 % кислорода по объёму (или по молям).

Тогда расход воздуха составит:

7. Рассчитаем объёмный расход воздуха

При нормальных условиях молярный объём газа составляет:

Объёмный расход воздуха: