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メタノールの空気酸化反応でホルムアルデヒドを製造する流通式の触媒反応器について
- メタノールの空気酸化反応により、ホルムアルデヒドを製造する流通式の触媒反応器がある。
- 反応器出口ガスの組成はN2が56.8mol%、O2が7.2mol%、HCHOが15.8mol%であり、H2Oと未反応のCH3OHも含まれている。
- 問題では、物質収支、過剰空気率、反応率、ホルムアルデヒドの生産量などの計算が求められている。
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(1).出口ガス100molの組成 N2：56.8mol これは反応しないので、入口空気のN2量に同じ。 O2：7.2mol HCHO：15.8mol CH３OH（ｇ）＋１/2O2（ｇ）→HCHO（ｇ）＋H2O（ｇ） だから、HCHOとH2Oの量は同じで、 H2O：15.8mol 残りが未反応のCH3OHだから、 CH3OH：100-56.8-7.2-15.8*2=4.4mol (2).混合ガスの過剰空気率 CH３OH（ｇ）＋１/2O2（ｇ）→HCHO（ｇ）＋H2O（ｇ） で、HCHO15.8mol生成するためには、その半分、15.8/2=7.9molのO2が使われたのに、 出口ガスにはなお7.2mol残っているから、それだけ過剰、 過剰率：7.2/7.9*100=91.1% (3)メタノールの反応率 CH３OH（ｇ）＋１/2O2（ｇ）→HCHO（ｇ）＋H2O（ｇ） だから、反応したCH3OHは、生成したHCHOと同じで、15.8mol、 未反応のCH3OHが、4.4molあるから、供給されたCH3OHは、15.8+4.4=20.2molです。 したがって、 CH3OHの反応率：15.8/20.2*100=72.8% (4).１ｈあたりに生産されるホルムアルデヒドの量 入口混合ガスの組成は、出口ガス100molを基準として、 N2：56.8mol O2：15.1mol CH3OH：20.2mol 計92.1molで、HCHOが15.8molできるのだから、入口ガス流量300mol/hでは、 HCHOの生成量 300/92.1*15.8=51.5mol/h です。 以上から表を埋めてください。
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- matumotok
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こんにちは。 お任せください、私はこの手の問題の回答は得意です。 ＞（１）反応器出口ガス１００molを計算基準にとって物質収支を計算せよ。 １００molのうち、N２が56.8mol%,O2が7.2mol%、HCHOが15.8moｌ%ですので、残り20.2%がH2OとCH3OHです。ここで反応式の右辺と左辺の係数に注目してみましょう。左辺のメタノールも右辺の水も係数が１であって同じモル数です。ですので、H2OとCH3OHはそれぞれ10.1mol%とということになります。N2＝56.8mol、O2＝7.2mol、HCHOが15.8mol、H2O＝10.1mol、MeOH＝10.1mol%が答えになります。 ＞（２）反応器に供給されている混合ガスの過剰空気率を求めよ。 空気には21mol%の空気が含まれていますが、出口では7.2mol%残っています。つまり 7.2÷21＝34%が答えになります。有効数字は二けたですので注意してください。 ＞（３）反応器出口におけるメタノールの反応率を求めよ。 HCHOが15.8mol%、MeOHが10.1mol%ですので、 15.8÷(15.8+10.1)＝61％が答えです。 ＞（４）１ｈあたりに生産されるホルムアルデヒドの量はいかほどか。 問題(1)では「反応器出口ガス１００molあたりの」数値が答えとなっていますが、問題文にはこの装置が物質量流量300mol・ｈ^-1で稼働していることが書いてあります。ですので、 15.8×３＝47.4mol・ｈ^-1が正解となります。 課題頑張ってください。
お礼
ありがとうございます！！ 本当に助かりました！！感謝、感謝です！！
お礼
ありがとうございます！！ 理解できました！！助かりました！！ また困った時は・・よろしくお願いします！