Рассчитайте константу равновесия кс реакции: n2(r)+3h2(r)=2nh3(r), если начальные количества n2=4.06 моль, h2=12, 28 моль. объём реактора 2, 35 л, а к моменту равновесия прореагировало 15 объёмных % азота

Изобретение относится к технологии получения уксусной кислоты и ее производных путем изомеризации метилформиата в присутствии воды, алифатической карбоновой кислоты С1-С10 в качестве растворителя и каталитической системы. Каталитическая система содержит один йодидный промотор и одно соединение на основе иридия. Процесс ведут в присутствии монооксида углерода, парциальное давление которого поддерживают в пределах от 0,1105 до 25105 Па, при температуре 150-250oС. Количество метилформиата в реакционной смеси поддерживают менее 20 вес. %. Технический результат - увеличение производительности процесса. 13 з.п. ф-лы.

Задачей настоящего изобретения является получение уксусной кислоты и/или метилацетата, используя реакцию изомеризации метилформиата.

В промышленности известны и используются различные средства получения уксусной кислоты. Среди них реакции карбонилирования метанола. Эта реакция карбонилирования может быть выполнена в жидкой фазе, под давлением монооксида углерода, который является одним из реагентов, в присутствии гомогенной каталитической системы, содержащей соединение на основе родия и/или иридия и йодированного промотора.

Другое средство получения заключается в реакции изомеризации метилформиата в присутствии катализатора на основе родия или иридия.

В изомеризации с иридиевым катализатором реакцию выполняют с растворителем, который выбирают из карбоновых кислот, и более конкретно полученной кислоты. Реакцию, кроме того, выполняют в атмосфере, содержащей азот. Фактически было отмечено, что монооксид углерода не вносил никакого особенного преимущества в течение реакции и мог даже быть причиной некоторого замедления реакции изомеризации побочным реакциям. Следует отметить, что такое поведение полностью отличается от того, которое наблюдается, когда имеется каталитическая система на основе родия, в этом случае присутствие монооксида углерода существенно для сохранения металла в гомогенной фазе. Этот выгода которого не подвергается сомнению, не представляет какого-либо реального промышленного преимущества, так как описанная реакция недостаточно эффективна. Фактически скорости реакции составляют порядка 2 моль/ч/л полученных кислоты и/или сложного эфира.

Чтобы улучшить результаты вышеупомянутого было предложено использовать реакцию изомеризации в присутствии сильной кислоты типа сульфоновой кислоты, такой как, например, паратолуолсульфоновой кислоты. В условиях этого реакцию выполняют, используя значительные количества метилформиата, который должен быть изомеризован, и, следовательно, также используется в качестве растворителя для реакции. Хотя это усовершенствование улучшению активности реакции, оно, однако, имеет недостаток, заключающийся в необходимости использования дополнительных соединений, которые не упрощают Далее, возможно, что эта кислота ухудшается по качеству в условиях реакционной среды.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить изомеризации метилформиата в уксусную кислоту и/или метилацетат, производительность которого улучшена по отношению к двум вариантам изомеризации, описанным выше, без необходимости с этой целью использовать дополнительные соединения.

Кроме того согласно изобретению, является очень селективным. Эти и другие задачи решаются настоящим изобретением, которое имеет, следовательно, в качестве задачи получения уксусной кислоты и/или метилацетата посредством реакции метилформиата в присутствии воды, растворителя и каталитической системы, содержащей, по меньшей мере, один галогенизированный промотор и, по меньшей мере, одно соединение на основе иридия. Реакция, согласно настоящему изобретению, отличается тем, что выполняется при поддержании парциального давления монооксида углерода между 0.1105 и 25105 Па и при поддержании количества метилформиата менее 20 вес.% реакционной смеси.

Фактически было отмечено вопреки тому, что утверждалось для предшествующего уровня техники, присутствие монооксида углерода было существенным для реакции изомеризации сложного эфира в присутствии иридия.

Кроме того, другой важной характеристикой реакции является та, что количество метилформиата, которое реагирует, должно быть максимум 20%, чтобы получить наилучшую производительность.

Таким образом, комбинация из этих двух характеристик дает возможность увеличения производительности первого в десять раз поддерживая условия парциального давления монооксида углерода и концентрацию сложного эфира во время реакции в указанных пределах. Кроме того, производительность согласно изобретению, лучше, чем производительность в варианте, который содержит сильную кислоту, так как те же самые скорости реакции, даже величины большего порядка были получены при более низких температурах.

Объяснение:

…

согласно уравнению:

согласно уравнению:x г 33,6 л

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 л

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 г

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 л

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 л

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 лх = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 г

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 лх = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 гНаходим массу примесей:

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 лх = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 гНаходим массу примесей:400 г − 255 г = 145 г

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 лх = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 гНаходим массу примесей:400 г − 255 г = 145 гНаходим массовую долю примесей:

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 лх = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 гНаходим массу примесей:400 г − 255 г = 145 гНаходим массовую долю примесей:ω = 145г / 400 г = 0,36 = 36 %

согласно уравнению:x г 33,6 л2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑170 г 22,4 лM(NaNO3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 гv(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 лСоставляем пропорцию:x г — 33,6 л170 г — 22,4 лх = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 гНаходим массу примесей:400 г − 255 г = 145 гНаходим массовую долю примесей:ω = 145г / 400 г = 0,36 = 36 %ответ: 36 %