Question

石油化工是江蘇省的支柱產業之一，醋酸乙烯酯是合成維尼綸的重要單體。某化工廠利用下列反應原理生產醋酸乙烯酯：

2CH₂=CH₂+O₂2CH₃CHO                                                            ①

2CH₃CHO+O₂2CH₃COOH                                                            ②      

2CH₂=CH₂+2CH₃COOH+O₂2CH₃COOCH=CH₂+2H₂O                       ③

由于副反應的發生，反應①中乙烯的利用率為75%，反應②中乙醛的利用率為80%，反應③中乙酸和乙烯的利用率均為75%。

(1)為使乙酸乙烯酯獲得最大產量，乙烯先后兩次的投料比為多少？

(2)以2.8×10⁴ kg乙烯為原料最多可制得醋酸乙烯酯多少千克？

(3)假設各步副反應中反應物物質的量之比均與主反應相同，以乙烯和空氣為原料生產醋酸乙烯酯，通入的空氣(O₂的體積分數為空氣1/5)與乙烯的體積比至少為多少？

Answer 1

(1)設乙烯總量為1 mol，第①步反應消耗乙烯為x mol

則第②步產生的CH₃COOH為x·75%×80%=0.6x

x=,1-x=，故兩次投料比為5∶3。

m(CH₃COOCHCH₂)=1×10⁶××75%×86 g·mol^-1=2.42×10⁷ g=2.42×10⁴ kg

n(O₂)_總=n(CH₂=CH₂)+ n(CH₂=CH₂)+ n(CH₂=CH₂)=n(CH₂=CH₂)

n(空氣)=n(CH₂=CH₂)÷=(CH₂=CH₂)

故:=