Question

Se obține butadiena prin dehidrogenarea în condiții catalitice a unui amestec de n-butan și n-butene cu volumul de 656 m cubi, la temperatura de 527 grade celsius și presiunea de 1 atm. Știind că raportul molar C4H10:C4H8 în amestecul initial este de 3:2 și ca procesul de dehidrogenare se desfășoară cu un randament de 80%, sa se determine:
A) volumul de butadiena rezultat, măsurat la 27 grade celsius și 1 atm.
B) densitatea fata de aer a amestecului rezultat din procesul de dehidrogenare
Răspunsurile trebuie sa fie: a) 196,8 m cubi și B) 0,868​

Answer 1

a)

PV = nRT => n = PV/RT

= 1x656/0,082x(273+527)

= 10 kmoli amestec n-butan și n-butene

notam cu a = nr. moli din fiecare n-butan = n-butene

=> 3a+2a = 10 => a = 2 kmoli

=> 6 kmoli n-butan + 4 kmoli n-butene

6 kmoli                        6 kmoli  12 kmoli

C4H10 --Cr2O3/toC--> C4H6 + 2H2

 1                                       1           2

 4 kmoli                    4 kmoli   4 kmoli

C4H8 --Cr2O3/toC--> C4H6 + H2

  1                                   1           1

=> 10 kmoli butadiena obtinuta la 100%.... dar la 80%..?

10 kmoli .................. 100%

n1 kmoli .................. 80% => n1 = 8 kmoli

aplica iar PV = n1RT

=> V = n1RT/P

= 8x0,082x(273+27)/1

= 196,8 m3

b)

din reactii avem 10 kmoli butadiena + 16 kmoli H2 la 100%... dar la 80%

=> 8 kmoli butadiena + 12,8 kmoli H2 la care se adauga si butanul si butenele nereactionate

=> 1,2 kmoli butan netransf., 0,8 kmoli butene netransf.

miu.mediu = fractie.molara.C4H6xmiu.C4H6 + fractie.molara.H2xmiu.H2 + fractie.molara.C4H10.netransf.xmiu.C4H10 + fractie.molara.C4H8.netransf.xmiu.C4H8

=> niu.total = 8 + 12,8 + 1,2 + 0,8 = 22,8 kmoli

=> fractie.molara.C4H6 = 8/22,8 = 0,35

fractie.molara.H2 = 12,8/22,8 = 0,56

fractie.molara.C4H10.netransf. = 1,2/22,8 = 0,053

fractie.molara.C4H8.netransf. = 0,8/22,8 = 0,035

=> miu.mediu = 0,35x54 + 0,56x2 + 0,053x58 + 0,035x56 = 23,29 g/mol

d.aer = miu.mediu/miu.aer = 23,29/28,9 =  0,806