题目
通过乙苯催化脱氢制取苯乙烯,若只考虑乙苯脱氢制苯乙烯的主反应和乙苯裂解为苯和乙烯的副反应,当乙苯投料量为100Kg/h,反应器出口物料组成为乙苯、苯乙烯和苯等,其中乙苯12.5kg/h,苯为7.0kg/h,求乙苯转化率,苯乙烯选择性和收率。
通过乙苯催化脱氢制取苯乙烯,若只考虑乙苯脱氢制苯乙烯的主反应和乙苯裂解为苯和乙烯的副反应,当乙苯投料量为100Kg/h,反应器出口物料组成为乙苯、苯乙烯和苯等,其中乙苯12.5kg/h,苯为7.0kg/h,求乙苯转化率,苯乙烯选择性和收率。
题目解答
答案
解:主反应:C8H10→C8H8+H2
副反应:C8H8→C6H6+C2H4
106 78
X 7.0
X=106x7.0/78=9.51kg/h
生成苯所需要乙苯的量为9.51 kg/h
转化的乙苯的量=100-12.5=87.5 kg/h
需要乙苯的量为87.5-9.51=77.9 kg/h
S苯乙烯=77.99/87.5x100%=89.2%
X乙苯=87.5/100x100%=87.5%
Y苯乙烯=89.13%x87.5%x100%=77%
解析
步骤 1：确定主反应和副反应
主反应：C8H10 → C8H8 + H2
副反应：C8H10 → C6H6 + C2H4
步骤 2：计算副反应中生成苯所需的乙苯量
根据副反应方程式，每生成1摩尔苯需要1摩尔乙苯。已知生成苯的量为7.0kg/h，苯的摩尔质量为78g/mol，乙苯的摩尔质量为106g/mol。
X = 106 × 7.0 / 78 = 9.51kg/h
步骤 3：计算转化的乙苯量
乙苯的投料量为100kg/h，反应器出口物料中乙苯的量为12.5kg/h，因此转化的乙苯量为：
转化的乙苯量 = 100 - 12.5 = 87.5kg/h
步骤 4：计算生成苯乙烯所需的乙苯量
生成苯乙烯所需的乙苯量 = 转化的乙苯量 - 生成苯所需的乙苯量
= 87.5 - 9.51 = 77.99kg/h
步骤 5：计算苯乙烯的选择性和收率
苯乙烯的选择性 = 生成苯乙烯所需的乙苯量 / 转化的乙苯量
= 77.99 / 87.5 = 89.2%
苯乙烯的收率 = 苯乙烯的选择性 × 乙苯的转化率
= 89.2% × 87.5% = 77.9%
主反应：C8H10 → C8H8 + H2
副反应：C8H10 → C6H6 + C2H4
步骤 2：计算副反应中生成苯所需的乙苯量
根据副反应方程式，每生成1摩尔苯需要1摩尔乙苯。已知生成苯的量为7.0kg/h，苯的摩尔质量为78g/mol，乙苯的摩尔质量为106g/mol。
X = 106 × 7.0 / 78 = 9.51kg/h
步骤 3：计算转化的乙苯量
乙苯的投料量为100kg/h，反应器出口物料中乙苯的量为12.5kg/h，因此转化的乙苯量为：
转化的乙苯量 = 100 - 12.5 = 87.5kg/h
步骤 4：计算生成苯乙烯所需的乙苯量
生成苯乙烯所需的乙苯量 = 转化的乙苯量 - 生成苯所需的乙苯量
= 87.5 - 9.51 = 77.99kg/h
步骤 5：计算苯乙烯的选择性和收率
苯乙烯的选择性 = 生成苯乙烯所需的乙苯量 / 转化的乙苯量
= 77.99 / 87.5 = 89.2%
苯乙烯的收率 = 苯乙烯的选择性 × 乙苯的转化率
= 89.2% × 87.5% = 77.9%