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), ;
- conversie totală (ct), .
Problemă rezolvată
Prin încălzirea a 10 moli de propan cu scopul de a obține propenă, procesul de descompunere termică are loc astfel:
- 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:
Conversia utilă reprezintă și randamentul calculat în mod obișnuit pentru un proces chimic conform raportului cantitate utilă (Cu)/cantitate consumată (Cc), conform următorului raționament:
| 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 |
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
b. Se calculează masa de clorometan care ar fi trebuit să se obțină dacă tot metanul introdus în proces ar fi reacționat
Bibliografie:
- Chimie C1 - manual pentru clasa a XI-a; Autori: Elena Alexandrescu, Viorica Zaharia, Mariana Nedelcu. Editura LVS Crepuscul, colecția Educațional, Ploiești, 2006