41.(南通市天星湖中学2007年三模试)二甲醚(CH3OCH3)是一种新型的合成“柴油”。它可由生物甲烷或天然气合成。

(1)生物甲烷是由植物和动物粪便在一定条件下发酵而得的甲烷:

(C6H10O5)n+nH2O      3nCH4↑+3nCO2↑,若某植物纤维素(C6H10O5)n的含量为10%,某沼气池,当加入该植物162kg,在微生物作用下完全转化可得CH4在标准状况下的体积为__________________m3。

(2)合成二甲醚主要步骤为造气和合成。过程如下:

合成
CO+2H2→CH3OH      (4)
2CH3OH→CH3OCH3+H2O   (5)
 
造气
CH4+H2O→3H2+CO   (1)
CH4+CO2→2H2+2CO   (2)
2CH4+O2→4H2+2CO   (3)
 
   

 

    若造气时,设每步转化率均为100%,设某天然气中只含5%CO2,不含其它杂质,每100m3天然气,应同时通入水蒸气和空气各多少体积(空气只含N2和O2且体积比为4:1,下同),才能保证合成时CO和H2充分利用。V[H2O(g)]=________m3;V(空气)=_________m3。

    (3)为了充分利用反应过程中生成的比较纯净的氮气,某企业用天然气为主要原料联合生产二甲醚和氨,过程如下:

    制气设备:①CH4+H2O→CO+3H2    ②2CH4+O2→2CO+4H2

    合成塔I:CO+2H2→CH3OH,2CH3OH→CH3OCH3+H2O;

    合成塔II:N2+3H2 2NH3

    假设天然气中只含CH4,反应②中通入适量空气,通过调节①和②中投入的CH4的量,以使反应①剩余的H2和反应②剩余的N2的体积比恰为3:1,以便合成氨。该企业每生产34tNH3理论上同时可以得到二甲醚多少吨(设工业经多次转化,总转化率假定为100%,设合成塔I中水与CO不反应)?

解答 (1)由题意知(C6H10O5)n+nH2O      3nCH4↑+3nCO2↑

           162n           3n

       

(2)要保证CO和H2的充分利用,则只能是生成的CO和H2必须是1:2。在100m3的天然气中有CH495m3和CO25m3。解设通入的水蒸气为Xm3,则有

    CH4+CO2→2H2+2CO   CH4+H2O→3H2+CO 

   5   5  10  10    X  X   3X  X  

      2CH4   +  O2→    4H2    +   2CO

95-5-X   2(95-5-X)   95-5-X

   所以有,可以得出X=10(m3),

 0  293992  294000  294006  294010  294016  294018  294022  294028  294030  294036  294042  294046  294048  294052  294058  294060  294066  294070  294072  294076  294078  294082  294084  294086  294087  294088  294090  294091  294092  294094  294096  294100  294102  294106  294108  294112  294118  294120  294126  294130  294132  294136  294142  294148  294150  294156  294160  294162  294168  294172  294178  294186  447090 

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