GinaMed
Cursuri - Chimie - 16. Conversie și randament

16. Conversie și randament

Eficiența reprezintă un parametru (aspect) foarte important în procesele care au loc în industria chimică.

În general, aceste procese au loc plecând de la materia primă din care se obțin:

  • produs de reacție util;
  • produs de reacție secundar;
  • materie primă nereacționată.

Putem afirma despre un proces că este eficient atunci când o cantitate mai mare de materie primă se transformă în produs util și o cantitate mai mică în produse secundare.

Astfel, pentru a aprecia eficiența unui proces chimic, s-au definit noțiunile de:

  • conversie utilă (cu),
    This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
    ;
  • conversie totală (ct),
    This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
    .
ν – numărul de moli de materie primă introdusă în proces;
νu – numărul de moli de materie primă transformată în produs util;
νt – numărul de moli de materie primă transformată util (νu) și în produs secundar (νs).
Ecuația: νt = νu + νs

Problemă rezolvată

Prin încălzirea a 10 moli de propan cu scopul de a obține propenă, procesul de descompunere termică are loc astfel:

Din cei 10 moli de propan (CH3–CH2–CH3), se obțin:
  • 4 moli de propenă (CH2=CH–CH3) + H2; propena (C3H6) este un produs util;
  • 2 moli de CH4 + CH2=CH2; CH4 și C2H4 reprezintă produse secundare;
  • 4 moli de CH3–CH2–CH3; C3H8 netransformat.

Astfel:

ν = 10 moli
νu = 4 moli
νt = 2 moli
νt = 4 + 2 = 6 moli
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
Raportul
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
, este denumit selectivitate. Acesta oferă indicii despre cât de bine a fost selectată reacția din care rezultă produsul util în raport cu toate celelalte reacții posibile.
Aplicat pe exemplul de mai sus:
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.

Conversia utilă reprezintă și randamentul calculat în mod obișnuit pentru un proces chimic conform raportului cantitate utilă (Cu)/cantitate consumată (Cc), conform următorului raționament:

This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
Reactant Produs de reacție
Cc – cantitatea de reactant introdusă în proces Cc - cantitatea de produs de reacție care ar fi trebuit să se obțină dacă toată cantitatea de reactant introdusă în reacție ar fi reacționat
Cu – cantitatea de reactant care se transformă în produs de reacție Cu – cantitatea de produs de reacție obținută practic
Cu < Cc Cu < Cc
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
ηr = ηp

Proiectarea și dirijarea proceselor tehnologice este în așa fel încât randamentele acestora să fie cât mai mari. De exemplu:

  • dehidrogenarea etanului se desfășoară cu (aproximativ) cu ~ 60% și η ~ 80%, după recuperarea și reciclarea etanului;
  • CF2Cl2 se obține din CCl4 și HF cu randamente de 80-90%;
  • clorura de alil se obține din propenă cu η ~ 80%;
  • obținerea anilinei prin reducerea nitrobenzenului decurge cu randamente mari, η = 98%;
  • polimerizarea clorurii de vinil decurge cu η ~ 88%;
  • obținerea acetatului de etil din acid acetic și alcool etilic poate avea randamente mari: 95 – 99%.

Problemă rezolvată

Știind că la clorurarea a 80 kg de metan, s-au obținut 202 kg de clorometan, se poate calcula randamentul reacției de clorurare în raport cu metanul sau în raport cu clorometanul.

a. Se calculează masa de metan care a reacționat

MCH4 = 16
ηCH4 = 16 kg/kmol
MCH3Cl = 50,5
ηCH3Cl = 50,5 kg/kmol
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
Cc = 80 kg (CH4 introdus în proces)
Cu = 64 kg (CH4 reacționat)
ηCH4 =
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.

b. Se calculează masa de clorometan care ar fi trebuit să se obțină dacă tot metanul introdus în proces ar fi reacționat

This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.
Cc = 252,5 kg (CH3Cl care ar fi trebuit să se obțină)
Cu = 202 kg (CH3Cl obținut)
ηCH3Cl =
This svg is property of GinaMed. Aceast svg este facut de GinaMed. Distribuirea necesita acordul GinaMed.

Bibliografie:

  • Chimie C1 - manual pentru clasa a XI-a; Autori: Elena Alexandrescu, Viorica Zaharia, Mariana Nedelcu. Editura LVS Crepuscul, colecția Educațional, Ploiești, 2006
Acasă Acasă Cursuri Cursuri Grile Grile Simulări Simulări Meditații Meditații