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二甲醚(CH3OCH3)是一種新型的合成“柴油”。它可由生物甲烷或天然氣合成。
⑴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:
若某植物纖維素的含量為10%,某沼氣池,當加入該植物162kg,在微生物作用下完全轉化可得CH4在標準狀況下的體積為 m3。
⑵合成二甲醚主要步驟為造氣和合成。過程如下:
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若造氣時,設每步轉化率均為100%,設某天然氣中只含5%CO2,不含其他雜質,每100m3天然氣,應同時通入水蒸氣和空氣各多少體積(空氣只含N2和O2,且體積比為4:1,下同),才能保證合成時CO和H2充分利用。V[H2O(g)]= m3;V[空氣]= m3。
⑶為了充分利用反應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)合生產二甲醚和氨,過程如下:
制氣設備: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
假設天然氣中只含CH4,反應②中通入適量空氣,調節(jié)①和②投入的CH4的量,以使反應①剩余的H2和反應②剩余的N2的體積比恰好為3:1,以便合成氨。該企業(yè)每生產34t NH3理論上同時可以得到二甲醚多少噸?(設工業(yè)多次轉化,總轉化率假定為100%設合成塔Ⅰ中水與CO不反應)?
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