Răspuns:
Calcule propuse pentru masa de cocs (C) , care rezultă dintr-un volum de CH₄, din totalul de 4000m³(c.n.) CH₄,intrat în reactorul de piroliză.
- scriem reacțiile chimice la care participă CH₄ :
r1) reacția chimică de formare acetilenă, C₂H₂
2CH₄ (arc electric)→ C₂H₂↑ + 3H₂↑
2moli..........................1mol......3moli
r2) reacția chimică de descompunere CH₄, în elementele componente C și H:
CH₄ (t⁰C)→ C↓ + 2 H₂↑
1mol..............1mol....2mol
- scriem relația matematică dintre volumul total (Vt) de CH₄ intrat în reactor și volumele de CH₄, care se transformă:
Vt CH₄ intrat în reactor =4000 m³(c.n.) = V1(m³) CH₄ transformat în C₂H₂+ V2(m³) CH₄ descompus în C + V3(m³) CH₄ nereacționat
Această relație matematică, ne va ajuta să calculăm masa de C (cocs) formată.
- considerăm volumul amestecului gazos de reacție (nu intră C, fiindcă este solid) egal cu V (m³c.n). Amestecul gazos de reacție este format, potrivit datelor problemei din: C₂H₂, H₂ și CH₄ nereactionat.
- calculăm volumele componenților gazosi din *V*, m³, amestec de reacție, la care știm compoziția procentuală de volum:
V C₂H₂= (13 % C₂H₂/ 100% amestec) . V= 0,13 V (m³)
V CH₄ nereactionat (nr) = (27% CH₄/ 100% amestec). V= 0,27 V (m³)
% H₂ total din amestec=restul de % din 100% amestec=
100% amestec-(% C₂H₂+%CH₄ nr)=100%-40%=60%
V H₂ total = (60% H₂/ 100% amestec) .V= 0,6 V (m³)
Volumul total de H₂ este suma volumelor de H₂ produse în reacțiile chimice de mai sus (r1 și r2). Le notăm cu x și y și le vom calcula, fiindcă avem nevoie la calcularea volumul de CH₄ care se descompune.
0,60V (m³) H₂=x(r1) + y(r2)
- calculăm volumul(V1, m³) de CH₄ și respectiv volumul (x, m³) de H₂, care corespund stoechiometric la 0,13 V (m³ c.n.) C₂H₂, în reacția r1:
V1 CH₄...............0,13 V C₂H₂.....x, m³ H₂
2 CH₄ (t⁰C) → H C≡CH + 3H₂
2.22,4 m³/kmol....22,4 m³/kmol...3.22,4 m³/kmol
V1( m³) CH₄= 2.0,13V=0,26 V
x(m³) H₂ = 0,13V .3= 0,39 V
- calculăm volumul *y* (m³) de H₂ din totalul de 0,6 V (m³) H₂, dacă 0,39V, este volumul de H₂ produs în reacția, r1:
0,60 V= x+y
y=0,60V-0,39V=0,21 V (m³) H₂
- calculăm volumul de CH₄( V2) care produce stoechiometric 0,21 V (m³) H₂ în reacția de descompunere , r2:
V2(m³) CH₄......................0,21 V (m³)H₂
CH₄ (t⁰C)→ C↓ + 2H₂
22,4m³/kmol.....................2.22,4 m³/kmol
V2 (m³) CH₄= 0,21V m³/ 2= 0,105V
- calculăm V, care este volumul de amestec de reacție, din relația matematică:
Vt CH₄ =V1+V2+V CH₄(n.r)
4000 m³= 0,26V+0,105V+0,27V=0,635 V
V= 4000m³/ 0,635=6299,21 m³
Am obținut volumul de gaze de reacție, ce părăsesc reactorul.
- calculăm acum masa de cocs (C) format stoechiometric de 0,105V (m³ c.n.) de CH₄, în reacția de descompunere.
V₂ CH₄=0,105V= 0,105.6299,21 m³=661,41 m³ c.n.
661,41 m³(c.n.) CH₄..........z, kg C
CH₄ (t⁰C) → C ↓ + 2 H₂
22,4 m³/kmol......12kg/kmol
z,kg C= 661,41 .12 kg/22,4=354,33 kg
R: 354,33 Kg C
Sper, să vă ajute, aceste informații!.
Explicație:
