Реактор синтеза метанола заполнен низкотемпературным катализатором СНМ-1 (60 м³), производительность 1 м³ которого равна 6,24 т метанола в сутки. Для обеспечения такой производительности в реактор подают в час 2350 м³ свежего синтез-газа на 1 т

Для решения данной задачи, давайте разберем ее по шагам.

Шаг 1: Определение производительности реактора

Производительность катализатора СНМ-1 составляет 6,24 т метанола в сутки на 1 м³. Объем реактора равен 60 м³.

Производительность всего реактора:
$
\text{Производительность} = 6,24 \, \text{т/сут} \times 60 \, \text{м}^3 = 374,4 \, \text{т/сут}
$

Шаг 2: Определение потребности в синтез-газе

Для получения 1 тонны метанола требуется 2350 м³ свежего синтез-газа. Следовательно, для 374,4 т метанола потребуется:
$
\text{Объем синтез-газа} = 2350 \, \text{м}^3/\text{т} \times 374,4 \, \text{т} = 880440 \, \text{м}^3/\text{сут}
$

Шаг 3: Определен...

Объемная доля диоксида углерода в свежем газе составляет 8%. Это означает, что 92% - это другие компоненты (в основном водород и оксид углерода).

Мольное соотношение водорода к оксиду углерода равно 2,8:1. Это означает, что на каждую молекулу CO требуется 2,8 молекулы H₂.

Обозначим:

• $V_{CO}$ - объем синтез-газа, содержащий CO,
• $V_{H2}$ - объем синтез-газа, содержащий H₂.

Согласно мольному соотношению:

$$V{CO}$$

Объемная доля CO в синтез-газе:

$$V{H2} + V{синтез-газа}$$

где $V{синтез-газа}$.

Подставим $V_{H2}$:

$$V{CO} + 0,08 \cdot V{синтез-газа}$$

$$(1 + 2,8) \cdot V{синтез-газа} = V_{синтез-газа}$$

$$3,8 \cdot V{синтез-газа} = V_{синтез-газа}$$

Теперь выразим $V_{CO}$:

$$3,8 \cdot V{синтез-газа} - 0,08 \cdot V_{синтез-газа}$$

$$3,8 \cdot V{синтез-газа}$$

V{синтез-газа}}{3,8}

Теперь подставим $V_{синтез-газа} = 880440 \, \text{м}^3/\text{сут}$:

$$V_{CO} = \frac{0,92 \cdot 880440}{3,8} \approx 220000 \, \text{м}^3/\text{сут}$$

Теперь мы можем определить объемную долю свежего синтез-газа, направляемого в двухступенчатый реактор конверсии CO до CO₂:

$$V_{CO2} = 0,08 \cdot 880440 \approx 70435,2 \, \text{м}^3/\text{сут}$$

Объемная доля свежего синтез-газа, направляемого в двухступенчатый реактор, равна:

$$\text{Объемная доля} = \frac{V{синтез-газа}} = \frac{70435,2}{880440} \approx 0,08 \text{ или } 8\%$$

Таким образом, объемная доля свежего синтез-газа, направляемого в двухступенчатый реактор конверсии CO до CO₂, составляет 8%.