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在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷 进入催化反应器的气体组成（摩尔分数)为C2H415% O27% CO210% A

大学 环氧乙烷,反应器,乙烯 已帮助 人

在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷，进入催化反应器的气体组成(摩尔分数)为C2H415%，O27%，CO210%，Ar12%，其余为N2。反应器出口气体中含(摩尔分数)C2H413.1%，O24.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率和反应选择性。

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答案解析

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  • 以100mol进料为计算基准，并设x和y分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量，根据题给的进料组成和该反应系统的化学计量式(1.9)和式(1.10)：
         (1.9)
         (1.10)
       可列出下表。
        组成 反应器进口/% 反应器出口/% C2H4 15 15-x-y/2 O2 7 7-x/2-3y/2

    C2H4O

    0 x CO2 10 10+y H2O 0 y Ar 12 12 N2 56 46 总计 100 100-x/2
       由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知，所以可列出下面两个方程：
       
       解之得
       x=1.504mol  y=0.989mol
       乙烯的转化量为
       1.504+0.989/2=1.999mol
       所以，乙烯的转化率为
       1.999/15=0.1333或13.33%
       环氧乙烷的收率为
       1.504/15=0.1003或10.03%
       将乙烯转化率及环氧乙烷收率代入式(1.12)，得反应选择性
       S=0.1003/0.1333=0.7524或75.24%
       由此可见，乙烯的转化率和环氧乙烷的收率都很低，实际生产中是将反应器出来的气体用水吸收以除去环氧乙烷，用碱吸收除去二氧化碳，余下的气体用循环压缩机压缩后与新鲜乙烯混合，送入反应器中继续反应，这样便构成了一个循环过程。显然由于未反应的乙烯再循环，从而提高了乙烯的转化率和环氧乙烷的收率。