Производство формальдегида

Задание Провести материальные расчеты и составить материальный баланс реактора для каталитического окислительного дегидрирования метанола в формальдегид. Производительность реактора 10000 т/год CH₂O.
Исходные данные:
–степень превращения метанола в формальдегид 0,7;
–общая степень превращения метанола (с учетом побочных реакций) 0,8;
–содержание метанола в спирто-воздушной смеси 40% об.;
–мольное соотношение побочных продуктов в продукционном газе HCOOH: CO₂ : CO: CH₄ = 1,8 : 1,6: 0,1: 0,3.
Агрегат работает 341 день в году.
Процесс превращения протекает на твердом серебряном катализаторе при 550 – 600⁰С.
Молекулярные массы,кг/кмоль:
формальдегид –30;
метанол – 32;
кислород – 16;
муравьиная кислота – 46;
диоксид углерода – 44;
оксид углерода – 28;
водяной пар – 18;
метан – 16;
кислород – 32;
азот – 28.

Решение

Окислительное дегидрирование метанола протекает одновременно по двум реакциям:

CH₃OH+ 0,5O₂ → CH₂O+ H₂O, (1)
CH₃OH → CH₂O+ H₂. (2)

Обычно на реакцию подают около 80% воздуха от количества, соответствующего мольному отношению СН3ОН : О2 =2 : 1, и проводят процесс с неполным сгоранием образовавшегося водорода по реакции:

H₂ + 0,5O₂ → H₂O. (3)

Выходящие из контактного аппарата газы содержат 20–21% масс. формальдегида, 36 –38 %масс.азота и примеси в виде СО₂, СО, СН₄, Н₂, СН→ОН, НСООН и др. Примеси образуются по реакциям:

CH₃OH → CO+ 2H₂, (4)
CH₃OH+ H₂ → CH₄ + H₂O, (5)
CH₃OH+ O₂ → HCOOH+ H₂O, (6)
CH₃OH+ 1,5O₂ → CO₂ + 2H₂O. (7)

Реакция (3) стехиометрически зависима, так как она в сумме с реакцией (2) дает реакцию (1), поэтому ее следует из балансовых расчетов исключить. Часовая производительность реактора ...