Задача по "Химии"

Задача 1.16

В реакторе протекают следующие реакции

C_6 H_6+C_3 H_6→C_6 H_5 C_3 H_7 (1)

C_6 H_5 C_3 H_7+C_3 H_6→п-C_6 H_4 (C_3 H_7 )_2 (2)

C_6 H_5 C_3 H_7+C_3 H_6→м-C_6 H_4 (C_3 H_7 )_2 (3)

п-C_6 H_4 (C_3 H_7 )_2+C_6 H_6→2C_6 H_5 C_3 H_7 (4)

Требуется:

1) Составить стехиометрическую матрицу.

2) Определить число независимых реакций, выбрать независимые реакции и ключевые вещества.

3) Записать уравнения суммарных независимых реакций образования ключевых продуктов

4) По суммарным реакциям рассчитать материальный баланс процесса, если в реактор подают бензол и пропилен. Мольные потоки изопропилбензола, п-диизопропилбензола и м-диизопропилбензола после реактора равны, соответственно, 40, 2 и 3 моль/ч, степень превращения бензола - 0,5, пропилена - 0,8.

5) Рассчитать селективность образования алкилбензолов по пропилену:

Решение:

Введем обозначения и перепишем в буквенном виде систему химических уравнений:

A+Y→B (1)

B+Y→C (2)

B+Y→D (3)

C+A→2B (4)

Составим стехиометрическую матрицу:

№ реакции B C D A Y

1 1 0 0 -1 -1

2 -1 1 0 0 -1

3 -1 0 1 0 -1

4 2 -1 0 -1 0

приведение этой матрицы к виду Гаусса дает:

№ реакции B C D A Y

1 1 0 0 -1 -1

2 0 1 0 -1 -2

3 0 0 1 -1 -2

Вычисление ранга стехиометрической матрицы (r) дает значение r = 3, то есть в этой системе имеется три независимые реакции. Стехиометрические коэффициенты соответствуют этим трем суммарным реакциям:

C_6 H_6+C_3 H_6→C_6 H_5 C_3 H_7 A+Y→B

C_6