Question

Ce volum de hidrogen (cn) se poate obtine din 56 L CH4 (cn) de puritate 80% in prezenta vaporilor de apa stiind ca randamentul este de 90%

Answer 1

Răspuns: Volumul de H₂, obținut în condiții  normale de temperatura si presiune, implică calcule de puritate și de randament, pe baza ecuației chimice dintre CH₄ și vaporii de H₂O.

Etape de calcule:

a) scoatem datele problemei:

Stim:

-reacția chimică este:

CH₄ + H₂O  (Ni, temperatură 600-1000grade C) = CO↑ + 3 H₂↑

-volumul de metan impur (gaz metan)=56 L (măsurat la t=0 ⁰C și p=1 atm)

-puritatea metanului = conținutul procentual de CH₄ din gazul metan =  =p%=80%

-produsul util este H₂, folosit în sinteze

-randamentul in produsul util H₂= notat cu  η = procentul de hidrogen care se obține practic dintr-o cantitate (Volum, c.n.) de CH₄ (pur); η  =  90%

-formula de calcul η este:

η  = V p H₂ .100 / V t H₂  (%)

unde:

Vp = volumul practic obținut de H₂ din instalația tehnologică

Vt= volumul teoretic de H₂, care s-ar obține dacă randamentul era de 100%, adică nu erau pierderi tehnologice .

Vp este mai mic decât Vt, la un randament mai mic decât 100%.

Vt se află  prin calcul stoechiometric;

Vp se află din η  și Vt.

Nu știm și vom calcula:

• volumul de CH₄ pur, pe care îl notăm cu X (L) =?
• volumul de H₂ rezultat stoechiometric din X (L) de CH₄ pur și este volumul teoretic de H₂ = Vt H₂ (L) = ?
• volumul de H₂, care se obține practic, pentru η =90% = V p H₂ (L)=?

b) Calcule. Etape

b1) Calculăm volumul de CH₄ pur, X(L) cu puritatea, astfel:

dacă în 100 % de gaz metan......................avem: 80 % CH₄ pur

atunci în 56 L gaz metan ............................avem X (L) CH₄ pur  c.n.

X = 56 L . 80% / 100 %=44,8 L de CH₄ pur (c.n.)

b2) Calculăm acum Vt de CH₄, rezultat din 44, 8 L CH₄ (c.n.) prin calcul stoechiometric, cu volumul molar, astfel:

volume (L, c.n.)          44,8 L............................................................Vt de H₂

ecuația chimică:           CH₄             + H₂O      = CO↑    +       3 H₂↑

n moli:                     1molCH₄..........1molH₂O.......1molCO..........3moli H₂

V m :                          22,4 L/mol.......................................................3.22,4L/mol

V t H₂  =  44,8L . 3.22,4 L/mol/ 22,4 L/mol =134,4 L de H₂

b3) Calculăm acum Vp de H₂, care rezultă din instalație, pentru un randament de 90%, astfel:

η  = V p H₂ .100 / V t H₂  (%)

Rezultă:

90% = V p H₂ . 100% / 134,4 L

90.134,4  L= Vp.100

V p = 90.134,4 /100 =12096:100 =120,96 L

R : 120,96 L

Verificați, calculele vă rog!

Explicație: