Обсудить возникающие при этом противоречия и ограничения.
Ответ:Основная реакция: С2Н4 +Н2О С2Н5ОН
Побочные: С2Н4 +Н2О= (С2Н5) 2О
С2Н5ОН=СН3СОН
nС2Н4=( С2Н4)n
Стадии на kat: - Растворение СН2=СН2 на Н3РО4
-Образ-ние иона карбония: С2Н4 +Н+ С2Н5 +
- Взм-вие с образ-ся ионом: С2Н5 + + Н2О С2Н5ОН2+
- Разложение: С2Н5ОН2+ С2Н5ОН+ Н+
Условия: t=280-290, kat: - Н3РО4; Н2О:С2Н4 =0,6:1
Выбор соотношения исх. В-в:
Процесс ведут при недостатке водяного пара, изб- С2Н4
Процесс при : t=280-290 с ŋ=10%-несмещённый процесс, сл-но, получ. Сильноразбавленный спирт(ок 15%). Если увелич. Н2О , то более разб. спирт будет и ухудшатся условия выделения в качестве товарного продукта.
Давление связано с соотношением Н2О:С2Н4.
Робщ=Р С2Н4 +Р Н2О(надН3РО4) + Ринертов
Р Н2Опаров=2,8 мПа, РС2Н4 =4,7 мПа, С инертами в цикле ок. 6% , сл-но, Робщ= 8 мПа.
Если >8мПа –конденсация водяного пара, разбавление Н3РО4 на носителе и падение активности kat.
Процесс несмещённый, сл-но, рециркуляция. Надо проводить с большими объёмными скоростями для увеличения интенсивности процесса.
13. Как повлияет наличие инертных примесей в сырье для обратимых процессов при реализации принципа наилучшего использования сырья, если:
Процесс протекает с уменьшением числа молей в системе
Процесс протекает с увеличением числа молей в системе?
Обосновать ответ.
Ответ:Если процесс идет с уменьшением числа молей, то разбавление инертным компонентом смещает равновесие в сторону реагентов.
1) Если процесс идет с увеличением числа молей, то разбавление инертным компонентом смещает равновесие в сторону продуктов.
Применяется ↓ Р в системе (парциальное давление в компонентов смеси) (по принципу Ле-Шателье) для смещения равновесия вправо, при ↓ Р уменьшается скорость химической реакции(по стехиометрии) r ~ P n-1
Чем больше степень изменения количества молей, тем в большей степени система реагирует на изменение давления.
Р эффективное = Р общее(1- Сi)2
Рi = Nj P – закон Дальтона. Эффект разбавления (Nj ↓ ) подобен снижению давления в системе. Инертный компонент: дешевый, легко отделяется, подавляет побочные реакции, препятствует отложению углерода в органических системах. Для экзотермической реакции является теплоносителем для поддержания температуры.
Наиболее часто применяемый инертный агент – вод. пар.
14. С чем связаны ограничения в выборе объёмной скорости в производстве этанола методом прямой гидратации? Обосновать ответ. Какими соображениями определяется выбор объёмной скорости в циркуляционных процессах. С2 Н4 + Н2О ↔С2Н5ОН, ∆Н<0
Ответ: Процесс сложный, обратимый, экзотермический. При температуре максимальной активности катализатора выход составляет ≈10%, что обуславливает большой размер рецикла. В случаях, когда размер рецикла велик, процесс целесообразно проводить с большими объемными скоростями (дабы уменьшить размеры аппаратуры). Однако в случае гидратации этилена объемная скорость газообразных веществ относительно невелика (порядка 1500 м3/ч). это обусловлено тем, что при больших скоростях велик унос фосфорной кислоты (которая является катализатором), что вызывает коррозию и понижает срок службы оборудования. Кроме того, при высоких объемных скоростях сложно организовать автотермический процесс.
Объёмную скорость процесса выбирают так, чтобы обеспечить высокую интенсивность и производительность процесса. В то же время не следует выбирать слишком большие скорости, т. к. в этом случае возможен «проскок» реагента