二甲醚(CH
3OCH
3)是一種新型的合成“柴油”.它可由生物甲烷或天然氣合成.
(1)生物甲烷是由植物和動物糞便在一定條件下發(fā)酵而得的甲烷:
(C
6H
10O
5)n+nH
2O
3nCH
4↑+3nCO
2↑
若某植物纖維素的含量為10%,某沼氣池,當(dāng)加入該植物162kg,在微生物作用下完全轉(zhuǎn)化可得CH
4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
m
3.
(2)合成二甲醚主要步驟為造氣和合成.過程如下:
若造氣時,設(shè)每步轉(zhuǎn)化率均為100%,設(shè)某天然氣中只含5%CO
2,不含其他雜質(zhì),每100m
3天然氣,應(yīng)同時通入水蒸氣和空氣各多少體積(空氣只含N
2和O
2,且體積比為4:1,下同),才能保證合成時CO和H
2充分利用.V[H
2O(g)]=
m
3;V[空氣]=
m
3.
(3)為了充分利用反應(yīng)過程中生成的比較純凈的氮氣,某企業(yè)用天然氣為主要原料聯(lián)合生產(chǎn)二甲醚和氨,過程如下:
制氣設(shè)備:①CH
4+H
2O→CO+3H
2 ②2CH
4+O
2→2CO+4H
2合成塔Ⅰ:CO+2H
2→CH
3OH; 2CH
3OH→CH
3OCH
3+H
2O
合成塔Ⅱ:N
2+3H
2═2NH
3假設(shè)天然氣中只含CH
4,反應(yīng)②中通入適量空氣,調(diào)節(jié)①和②投入的CH
4的量,以使反應(yīng)①剩余的H
2和反應(yīng)②剩余的N
2的體積比恰好為3:1,以便合成氨.該企業(yè)每生產(chǎn)34t NH
3理論上同時可以得到二甲醚多少噸?(設(shè)工業(yè)多次轉(zhuǎn)化,總轉(zhuǎn)化率假定為100%設(shè)合成塔Ⅰ中水與CO不反應(yīng))?