Формальдегид

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МИРЭА – Российский технологический университет»

РТУ МИРЭА

Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

(наименование Института)

Кафедра общей химической технологии

(наименование кафедры)

Получение формальдегида окислительным дегидрированием метанола

Вариант 4.

Работу выполнила

Студентка группы ХББО-02-16

Языкова Екатерина Игоревна

Руководитель работы

Кацман Евгений Александрович

Москва 2020

Экспериментальные данные:

Концентрация водного раствора метанола – 80 % масс.

Плотность водного раствора метанола при 20°C – 0,85 г/мл

Поданное в испаритель количество водного раствора метанола – 49 мл

Поданный за время опыта объём воздуха при условиях лаборатории – 43,2 л

Объём контактного газа, полученный за время опыта при условиях в лаборатории – 45,6 л

Температура в лаборатории – 20 °C

Барометрическое давление – 735 мм.рт.ст.

Объём катализатора – 3 мл

Доля свободного объёма – 0,6

Средняя температура в реакторе – 700 °C

Время опыта – 1 час

Количество формальдегида, полученного за время опыта – 25 г

Состав контактного газа

Наименование	С, % объем.
H2	18,9
O2+N2	75,4
CO	2,2
CO2	3,5

Материальный баланс контактного аппарата для получения формальдегида

Приход					Расход
Наименование	л при н.у.	г	% масс.	Наименование		л при н.у.	г	% масс.
MeOH	-	33,32	36,50	CH2O:		-	25,0	27,39
H2O	-	8,33	9,13	Окисл.		-	15,85	17,36
Воздух:	38,93	49,62	54,37	Дегидрир.		-	9,15	10,03
O2	8,18	11,69	12,81	H2O:		-	20,15	22,08
N2	30,75	37,93	41,56	Реакц.		-	11,82	12,95
				Введенная с MeOH		-	8,33	9,13
				MeOH			4,60	5,04
				Газ:		41,09	42,9	47,00
				N2		30,75	37,93	41,56
				CO		0,90	1,13	1,24
				CO2		1,44	2,82	3,09
				O2		0,23	0,33	0,36
				H2		7,77	0,69	0,75
				Невязка		-	-1,38	-1,51
Всего	-	91,27	100	Всего		-	91,27	100

1. Пересчет поданного объёма воздуха и полученного объема контактного газа при л.у. на н.у.

2. Расчет прихода:

2.1. Метанол:

2.2. Вода:

2.3. Воздух:

3. Расчет расхода:

Реакции для расчетов:

CH₃OH + 0,5O₂ = CH₂O + H₂O (1)

CH₃OH = CH₂O + H₂ (2)

CH₃OH + 1,5O₂ = CO₂ + 2H₂O (3)

CH₂O = CO + H₂ (4)

А) Расход газообразных продуктов:

3.1. Азот+кислород:

Поскольку азот является инертом в данном синтезе, то объем и масса азота на входе равна объему и массе на выходе.

3.2. Водород:

3.3. Углекислый газ:

3.4. Угарный газ:

Б) Расход жидких продуктов:

3.5. Формальдегид, полученный дегидрированием:

Верхний индекс обозначает реакцию, по которой идет расчет.

3.6. Формальдегид, полученный окислением:

3.7. Реакционная вода:

3.8. Непрореагировавший метанол:

4. Коэффициент пересчета:

Для пересчета табл. мат. баланса на заданный базис, умножаем все значения масс и объемов на коэффициент пересчета.

Материальный баланс контактного аппарата для получения формальдегида, пересчитанный на базис 1 г формальдегида

Приход					Расход
Наименование	л при н.у.	г	% масс.	Наименование		л при н.у.	г	% масс.
MeOH	-	1,33	36,50	CH2O:		-	1,00	27,39
H2O	-	0,33	9,13	Окисл.		-	0,63	17,36
Воздух:	1,56	1,99	54,37	Дегидрир.		-	0,37	10,03
O2	0,33	0,47	12,81	H2O:		-	0,81	22,08
N2	1,23	1,52	41,56	Реакц.		-	0,48	12,95
				Введенная с MeOH		-	0,33	9,13
				MeOH		-	0,18	5,04
				Газ:		1,65	1,72	47,00
				N2		1,23	1,52	41,56
				CO		0,04	0,05	1,24
				CO2		0,06	0,11	3,09
				O2		0,01	0,01	0,36
				H2		0,31	0,03	0,75
				Невязка			-0,06	-1,51
Всего	-	3,65	100	Всего			3,65	100

Расчет основных показателей процесса

1. Полученное при проведении опыта соотношение O₂ : MeOH

Соотношение O₂ : MeOH = 0,35:1

2. Время контактирования

V_к – объем катализатора

Ε – доля свободного объема катализатора

V_t,p – расход исходных веществ, проходящих через катализатор при условиях процесса

P=735 мм рт. ст.=0,967 атм

T=273,16+700=973,16 К

3. Степень превращения метанола

4. Выход формальдегида

5. Селективность образования формальдегида

6. Расходные коэффициенты по метанолу

   1. Практический

2. Стехиометрчиеский

7. Интенсивность работы катализатора

где I – интенсивность работы катализатора

П – масса, полученного за единицу времени, целевого продукта

V_к – объем катализатора