La fabricarea fenolului prin topire alcalina,se incalzeste la 300 grade C,un amestec de benzensulfonat de sodiu si hidroxid de sodiu de puritate 80 %,rezultand o topitura care contine ca produs principal fenoxidul de sodiu.Prin tratarea fenoxidului cu o solutie apoasa de acid acetic se obtine fenolul brut,conform urmatoarelor reactii : C6H5SO3Na+2NaOH->C6H5ONa+Na2SO3 C6H5ONa+CH3COOH->C6H5OH+CH3COONa Fenolul brut se purifica prin distilare.Stiind ca randamentul sunt :95% pentru topire alcalina,98%pentru acidulare si 98% pentru distilare ,sa se calculeze masa de hidroxid de sodiu 80% necesara pentru fabricarea unei tone de fenol.

Răspuns: O propunere de rezolvare!

Etape

1) Scriem datele problemei

• masa de fenol practic, obținută din acest proces tehnologic=1 t= 1000kg=o notăm masa practic obținută=”mp” / fiindcă avem randamentul de obținere fenol din benzensulfonat de sodiu

• masa teoretică de fenol, care s-ar obține, trebuie calculată= o notăm ”mt”, kg

Se calculează din randamentul total al procesului tehnologic și mp

• randamentele proceselor componente, care au loc, sunt în ordine:

η1=95%(topire); η2=98%(acidulare); η3=98 %( purificare fenol prin distilare)

• randamentul total al procesului tehnologic de transformare benzensulfonat de sodiu în fenol =? = notăm cu η t

Se calculează prin înmulțirea randamentelor proceselor componente.

• conținutul hidroxidului de sodiu în NaOH pur=80%= puritatea
• masa de NaOH pur consumat =X, kg
• masa de hidroxid de sodiu cu 80% NaOH consumat în procesul tehnologic = ?=Y, kg=Necunoscuta problemei

Se calculează stoechiometric pe reacția generală, cu ajutorul cantității teoretice de fenol. Nu se face calculul pe cantitatea practic obținută (1 t de fenol pur), fiindcă trebuie o cantitate mai mare, care să acopere pierderile.

2. Calcule. Etape

• calculăm η t astfel:

η t= η1 . η2 . η3 =0,95.0,98.0,98 =0,91238 aprox la 0,91 (sau 91%)

• calculăm mt de fenol, astfel:

ηt = Cp.100/ Ct;  Ct = Cp.100 / ηt

⇒Ct fenol pur = 1000 kg.100%/91%=1098,90 aprox. 1099 kg fenol teoretic obținut

• calculăm X, kg de NaOH pur, consumat pentru obținerea de 1099 kg de fenol pur, prin calcul stoechiometric, astfel :

MC₆H₅OH = masa moleculară la fenol= 6.AC + 6.A H + A O = 6.12+6.1+16=94kg/kmol (fiindcă avem masa în kg)

M NaOH = masa moleculară la NaOH = A Na+A O + A H = 23+1+16=40 kg/kmol

Adunăm reacțiile chimice, pentru a face corespondența dintre consumul de NaOH și cantitatea teoretică de fenol obținut:

C₆H₅SO₃Na + 2NaOH = C₆H₅ONa + Na₂SO₃

C₆H₅ONa + CH₃COOH = C₆H₅OH +  CH₃COONa

⇒C₆H₅SO₃Na + 2NaOH+C₆H₅ONa + CH₃COOH=C₆H₅ONa + Na₂SO₃+C₆H₅OH +  CH₃COONa

⇒C₆H₅SO₃Na + 2NaOH + CH₃COOH =Na₂SO₃+C₆H₅OH +  CH₃COONa

• calcul stoechiometric, de X, pe suma reacțiilor chimice:

m(kg)                 X NaOH .........................................1099

C₆H₅SO₃Na + 2NaOH + CH₃COOH =Na₂SO₃+C₆H₅OH +  CH₃COONa

kmoli:                    2.......................................................1

M(kmol/kg):          2.40...................................................1.94

X, NaOH (kg) = 2.40.1099 kg/ 94=935,319148 , aprox 935 kg

• calcul de Y, hidroxid de sodiu cu 80% puritate, care va aduce 935 kg NaOH:

dacă în 100% hidroxid de sodiu...................sunt.................80% NaOH pur

atunci în Y, kg hidroxid de sodiu.................sunt..................935 Kg NaOH pur

Y = 100% .935kg/ 80%=1168,75 kg de sodă caustică-hidroxid de natriu impur

sau:

puritatea =80% = m pur.100% / m impur

R: 1168,75 kg sau aprox 1169 kg de hidroxid de natriu cu 80% NaOH pur

Verificați, calculele! Rezultatul poate fi altul, din cauza aproximărilor.

Explicație: