Условие задачи
В реакторе протекают следующие реакции:
2СH4 + 3О2 +2NH3 → 2HCN + 6H2O
3О2 + 4NH3 → 2N2 + 6H2O
СH4 + О2 → CH2O + H2O
2СH2O + О2 +2NH3 → 2HCN + 4H2O
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 5 моль/час метана, 7.5 моль/час кислорода, 5 моль/час азота, 5.25 моль/час аммиака. Степень конверсии метана 0.9, выход синильной кислоты по метану - 0,85, селективность образования синильной кислоты по аммиаку - 0,955.
5) Рассчитать степень конверсии аммиака и кислорода, выход синильной кислоты по аммиаку и селективность образования синильной кислоты по метану.
Ответ
Введем обозначения и перепишем в буквенном виде систему химических уравнений:
2СH4 + 3О2 +2NH3 2HCN + 6H2O
3О2 + 4NH3 2N2 + 6H2O
СH4 + О2 CH2O + H2O
2СH2O + О2 +2NH3 2HCN + 4H2O
2А+3В+2С2D+6Z
3В+2С2F+6Z
A+BS+Z
2S+B+2C2D+4Z
Составим стехиометрическую матрицу: