Для решения задачи о степени конверсии метанола в формальдегид и объеме воздуха, необходимо проделать несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.

Сначала найдем массу формальдегида, содержащегося в формалине. У нас есть информация о часовой производительности реактора и массовой доле формальдегида:

• Часовая производительность формалина = 3500 кг
• Массовая доля формальдегида = 37,5 %

Чтобы найти массу формальдегида, используем следующую формулу:

Масса формальдегида = Часовая производительность формалина * Массовая доля формальдегида

Подставляем значения:

Масса формальдегида = 3500 кг * 0,375 = 1312,5 кг

Теперь найдем, сколько метанола было израсходовано для получения этого количества формальдегида. Реакция окислительного дегидрирования метанола можно записать следующим образом:

2 CH3OH + O2 -> 2 CH2O + 2 H2O

Из уравнения видно, что 2 моля метанола дают 2 моля формальдегида, то есть 1 моль метанола дает 1 моль формальдегида. Теперь найдем молярную массу метанола:

• Молярная масса CH3OH = 12 + 3*1 + 16 = 32 г/моль

Теперь переведем массу формальдегида в моли:

Молярная масса формальдегида (CH2O) = 12 + 2*1 + 16 = 30 г/моль

Количество моль формальдегида = Масса формальдегида / Молярная масса формальдегида

Количество моль формальдегида = 1312,5 кг / 0,030 кг/моль = 43750 моль

Так как на 1 моль формальдегида требуется 1 моль метанола, то количество моль метанола также равно 43750 моль.

Теперь найдем массу метанола:

Масса метанола = Количество моль метанола * Молярная масса метанола

Масса метанола = 43750 моль * 0,032 кг/моль = 1400 кг

Степень конверсии метанола (X) можно рассчитать по формуле:

X = (Масса метанола, израсходованного для получения формальдегида) / (Начальная масса метанола) * 100%

X = (1400 кг / 1400 кг) * 100% = 100%

Это означает, что весь метанол, поступивший в реактор, был преобразован в формальдегид.

Теперь определим объемный расход воздуха. У нас есть мольное соотношение метанола и кислорода 1:0,3. Это означает, что на 1 моль метанола требуется 0,3 моль кислорода. Сначала найдем количество моль кислорода:

Количество моль кислорода = 0,3 * Количество моль метанола = 0,3 * 43750 моль = 13125 моль

Теперь найдем объем кислорода при нормальных условиях (1 моль газа занимает 22,4 литра):

Объем кислорода = Количество моль кислорода * 22,4 л/моль = 13125 моль * 22,4 л/моль = 294000 л

Так как воздух состоит примерно на 21% из кислорода, то объемный расход воздуха можно рассчитать следующим образом:

Объемный расход воздуха = Объем кислорода / 0,21 = 294000 л / 0,21 ≈ 1400000 л

Итак, итоговые результаты:

• Степень конверсии метанола в формальдегид = 100%
• Объемный расход воздуха ≈ 1400000 л