Задачи из задачника Смирнова и Туболкина

Задачи из задачника Смирнова

Задача 1-4 (задачник Смирнов) Серная кислота взаимодействует с диэтилсульфатом
H2SO4 + (C2H5)2SO4 = 2C2H5SO4H
В начальный момент в объеме 100 см3 находится 58,3г H2SO4 и 92,0г C2H5SO4H. Концентрации этилсерной кислоты изменяется во времени следующим образом

Концентрации этилсерной кислоты изменяется во времени следующим образом

Определить константы скорости прямой и обратной реакции и константы равновесия

Скачать решение задачи 1-4 (задачник Смирнов)

Задача 2-5 (задачник Смирнов) Реакция A -(k1)-> R -(k2)-> S проводится в реакторе идеального смешения с рециклом

Реакция A -(k1)-> R -(k2)-> S проводится в реакторе идеального смешения с рециклом

Константы скорости реакции k1=3,7*10^-3, k2 = 2,4*10^-3 c-1. Объем реактора V=1 м3. Исходная концентрация вещества А CA0 = 0,5 кмоль*м3. Производительность системы по исходному веществу G'A0 =1,25*10:-3 кмоль с-1. Концентрация продуктов в исходной смеси СR0 = CS0 = 0 Сепаратор полностью отделяет продукт от непрореагировавшего вещества А, причем концентрация непрореагировавшего вещества А после реак¬тора равна концентрации в рецикле. Система работает таким образом, что достигается максимальная концентрация продукта R.
Определить: 1) отношение объемной скорости рецикла к общей скорости по¬дачи; 2) производительность системы по продукту; 3) концентрацию вещества А в растворе, подаваемом в реактор.

Скачать решение задачи 2-5 (задачник Смирнов)

Задача 2-13 (задачник Смирнов) Реакция А -> 2R, имеющая константу скорости по веществу А, равную k=4•10-3 с-1, проходит в реакторе идеального смешения при скорости подачи v0=2*10-3 м3•с-1 и начальной концентрации СА0=2,8*10-2 кмоль*м-3; СR0=0. Объем реактора V=0,5 м3. В результате прямоугольного импульса, который длится 100 с, концентрация исходного вещества увеличивается до СА01=6*10-2 кмоль*м-3.
Определить концентрацию продукта на выходе через 120 с после окончания импульса при условии, что концентрация вещества R в начальный момент времени равна нулю. Плотность реакционной смеси постоянна.

Скачать решение задачи 2-13 (задачник Смирнов)

Задача 3-21 (задачник Смирнов) Для реакции второго порядка
A + B -(k1)-> R
R + B -(k2)-> S
Константы скорости k1 = k2. Концентрации исходных веществ соизмеримы, а константы продуктов реакции в начальный момент времени равны нулю CR0 = CS0 = 0.
Считая, что основным продуктом является вещество R , сравнить его максимальный выход, получаемый в реакторах идеального вытеснения и идеального смешения.

Скачать решение задачи 3-21 (задачник Смирнов)

Задача 4-5 (задачник Смирнов) На основании опытов с трассером, проведенных для реального реактора, получены следующие данные:

На основании опытов с трассером, проведенных для реального реактора, получены следующие данные:

В реакторе проводится обратимая реакция A <-> R. Константы скорости: прямой реакции k = 4,2*10^-1 с-1; обратной реакции k'= 6*10-3 с-1. Начальная концентрация СR0 = 0. Скорость подачи  вещества А такая же, как и скорость подачи в опытах с трассером.
Сравнить по степени превращения четыре модели, которые предлагаются для описания реального реактора (рис. 4-12): 1) a1=v1/v2 = 0,625, Q = 0,68; 2) a2=v1/v2 = 0,625; Q =0,73; 3)a3=v1/v2  = 0,656; Q = 0,73;  4) a4=v1/v2 =0,656; Q = 0,78.
Для модели, которая лучше описывает реальный реактор, рассчитать степень превращения при соотношении концентраций CR/CA0 = 0,2 (остальные условия прежние).

Скачать решение задачи 4-5 (задачник Смирнов)

Задача 4-12 (задачник Смирнов) В реальном реакторе проводится жидкофазная необратимая реакция первого порядка, протекающая с уменьшением плотности реакционной смеси в 1,08 раза при хА=1. Константа скорости реакции k=8*10-2 с-1.
Определить степень превращения вещества на выходе из реактора с учетом и без учета изменения плотности реакционной системы, если опыты с трассером дали следующие результаты:

Определить степень превращения вещества на выходе из реактора с учетом и без учета изменения плотности реакционной системы, если опыты с трассером дали следующие результаты:

Считать, что при проведении реакции и в опытах с трассером действительное время пребывания одинаково.

Скачать решение задачи 4-12 (задачник Смирнов)

Задача 5-15 (задачник Смирнов). В   непрерывнодействующем  реакторе  идеального смешения проходит эндотермическая реакция первого порядка А <-> В. Тепловой эффект реакции H293 = 28 500 кДж(кмоль А)-1, изменение  энергии Гиббса G = 1970 кДж (кмоль)-1, константа скорости   k1= 8,19*10^4ехр(- 41100/RT) с-1. Начальные концентрации веществ: СА0 = 2,40 кмоль*м-3; СВ0 = 0; CR0 = 9,02 кмоль м-3(R - инертное вещество). Теплоемкости веществ срА = срВ=89 кДж (кмоль  К)-1, ср=75 кДж (кмоль-К) не зависят от температуры. Температура исходной смеси t0 = 73 С.
Определить максимальную степень превращения и температуру, при которой можно ее достигнуть, если объем реактора равен V = 0,20 м3, а тепловые потери (в кВт) составляют Qпот = 0,020(t -tвозд).Принять tвозд =10 С.

Скачать решение задачи 5-15 (задачник Смирнов)

Задачи из задачника Туболкина

Задача 3 (задачник Туболкин) Определить равновесный выход аммиака при синтезе его из точно стехиометрической азотоводородной смеси при t = 580 °C и P = 30 МПа. Температурная зависимость константы равновесия:

Температурная зависимость константы равновесия:

Скачать решение задачи 3 (Туболкин)

Задача 5 (задачник Туболкин) Скорость реакции А + В -> D описывается уравнением первого порядка по каждому компоненту. Через 20 мин прореагировало 20 % вещества А. Какая часть вещества А останется через 40 мин?

Скачать решение задачи 5 (Туболкин)

Задача 6 (задачник Туболкин) Определить объемы реакторов идеального вытеснения и полного смешения для реакции окисления SO2 в SO3 на ванадиевом катализаторе для степеней превращения  по следующим данным.Процесс протекает при постоянной температуре (569 °C). Скорость реакции описывается уравнением Г. К. Борескова:

Скорость реакции описывается уравнением Г. К. Борескова:

где CSO2, CO2 – начальные концентрации SO2 и О2 в газе, % (об.).
Расход газа 10000 м3/ч. Состав исходного газа [% (об.)]: SO2 – 9; О2 – 10; N2 – 81. Константа скорости реакции окисления SO2 в SO3 при 569 °C равна 11 c-1 равновесный выход Xp = 0,79.

Скачать решение задачи 6 (Туболкин)

Задача 7 (задачник Туболкин) Определить объемную скорость газа в реакторе окисления SO2, если линейная скорость газа w = 0,8 м/с. Диаметр реактора D = 3 м. Высота слоя катализатора   Температура в реакторе 500 °C.

Скачать решение задачи 7 (Туболкин)

Задача 9 (задачник Туболкин) Найти коэффициент массопередачи в насадочном скруббере для поглощения ацетона из воздуха водой, расход которой составляет 4000 кг/ч. Смесь воздуха с парами ацетона содержит 5 % (об.) ацетона, причем расход чистого воздуха 2000 м3/ч. Степень поглощения ацетона при 20 °C достигает 98,2 %. Абсорбционная башня заполнена керамическими кольцами размером 25?25?3 мм, слой которых имеет высоту 18 м. Скорость газа в полном сечении башни принять на 20 % меньше скорости, соответствующей началу эмульгирования.

Скачать решение задачи 9 (Туболкин)

Задача 10 (задачник Туболкин) Подсчитать массу водорода, выделившегося при электролизе разбавленного раствора Н2SO4, если через электролит пропущено 7,5 А·ч электричества.

Скачать решение задачи 10 (Туболкин)

 

Задачи на получение каустической и кальцинированной соды

Задача 8.1 Концентрация СаО в известковом молоке равна 189 н. д. Определить содержание СаО и Са(ОН)2 в молоке, а также концентрацию ионов Са2+ и OH- (в г/дм3).
Скачать решение задачи 8.1

Задача 8.2. Определить расход соды и гидроокиси кальция для очистки 1 м3 рассола, содержащего 6,71 кг - CaSO4, 0,63 кг - МgCl2 и 0,33 кг - CaCl2.

Скачать решение задачи 8.2

Задача 8.3 Вычислить расход извести и соды, если рассол содержит 1,7 н. д. Са2+ и 0,5 н. д. Мg2+. Содержание NaOH в очищенном рассоле 0,08 н. д., избыток соды 0,3 н. д,
Скачать решение задачи 8.3

Задача 8.4 Определить производительность отстойника для очистки рассола диаметром 18 м. Отстаивание происходит при - 15-17 °С. Скорость осаждения шлама в зависимости от температуры представлена на рис.

Скорость осаждения шлама в зависимости от температуры

Скачать решение задачи 8.4

Задача 8.5 До какой температуры может нагреться рассол при насыщении его аммиаком до концентрации 80,7 г/дм3, если не отводить теплоту?
Вместе с аммиаком со станции дистилляции поступает водяной пар в количестве 400 кг на 1000 кг аммиака Одновременно с аммиаком 1 м3 рассола поглощает 49,1 кг СО3.
Теплоемкость рассола С = 3,27 кДж/(кг-К).
Плотность аммонизированного рассола 1175 кг/м3.
Теплоты   растворения: NH3 - 35 400 кДж/кмоль, CO2 - 24 700  кДж/кмоль.
Теплота нейтрализации СО2 до (NH3)2CO3 - 70 500 кДж/кмоль
Условно принято, что водяной пар конденсируется в абсорбере при 55 °С; теплота конденсации водяного пара при 55 °С - 2360 кДж/кг.
Начальная температура рассола 25 °С.
Расчет ведем на 1000 кг абсорбируемого аммиака.
Скачать решение задачи 8.5

Задача 8.6 Составить материальный баланс первого абсорбера (АБ-1). Состав поступающей жидкости (в н. д.): Cl- - 102,5; NH3 - 19,2; СО2 - 7,9; плотность рассола 1197 кг/м3.
Количество жидкости, орошающее АБ-1: 5,19м3 на 1000кг соды. В этом количестве жидкости содержится 36,2 кг Na2SO4 и 4,7 кг примесей. Состав выходящей жидкости (в н. д.): Cl- - 95,4; NH3 - 61,2; СО2 - 27,1; плотность рассола 1179 кг/м3. Количество и состав газовой смеси, поступающей из АБ-2 в АБ-1, (в кг на 1000 кг соды): 293,9 - NH3, 122,3 - СО2, 41,98 - Н2О, 10 - воздуха. Расчет ведем на 1000 кг соды.
Скачать решение задачи 8.6

Задача 8.7 Составить материальный баланс второго абсорбера (АБ-2)
Состав жидкости, вытекающей из АБ-2 (в н. д.): NH3 - 98,3; С1- - 88; СО2 - 39,8; плотность жидкости 1168 кг/м3. Состав газа, поступающего в АБ-2 (в кг на 1 т соды): NH3 - 422,1; СО2 - 220,8; Н2О - 212,98; воздуха - 10. Расчет ведем на 1000 кг соды. Состав жидкости, поступающей в АБ-2, был рассчитан в предыдущей задаче.
Скачать решение задачи 8.7

Задача 8.8 Рассчитать температуру аммонизированного рассола, вытекающего из второго абсорбера (АБ-2), в условиях предыдущего Скачать решение задачи Задачаа, если жидкость, поступающая в АБ-2 из АБ-1, предварительно охлаждается в оросительном холодильнике до 30 °С. Температура газа, поступающего в АБ-2, 50 °С; температура стенки аппарата 55 °С; температура наружного воздуха 15 °С; теплоемкость жидкости, вытекающей из АБ-2, 3,27 кДж/(кг-К).
Диаметр АБ-2 равен 2,8 м, высота 7,4 м. Производительность абсорбера по соде 17,6 т в 1 ч. Расчет ведем на 1000 кг соды.
Скачать решение задачи 8.8

Задача 8.9 Аммонизированный рассол карбонизируют до получения раствора, насыщенного NaHCO3, NH4Cl и NH4НСО3. Конечная температура карбонизации 32 °С. Определить:
количество NaCl, необходимое для получения 1000 кг NaHCO3; степень использования натрия и аммиака; концентрацию исходного раствора NaCl,
Скачать решение задачи 8.9

Задача 8.10 Определить степень использования натрия при карбонизации, если концентрация хлорида аммония в маточной жидкости 187 г/дм3, а концентрация иона хлора 177,5 г/дм3.
Скачать решение задачи 8.10

Задача 8.11 Определить количество рассола (в м3), необходимое для получения 1000кг стандартной 99,2 %-ной соды, если концентрация хлорида натрия в рассоле 106 н. д., а степень использования натрия 67%.
Скачать решение задачи 8.11

Задача 8.12 Определить расход рассола, известняка (100% СаСО3) и аммиака (100% NH3) для получения 1000 кг соды (99,2% Na2CO3), если содержание NaCl в рассоле 306,1 г/дм3, а степень превращения NaCl в соду составляет 74%,
Скачать решение задачи 8.12

Задача 8.13 Рассчитать коэффициенты использования натрия и аммиака, количество поглощенного СО2 и количество выдуваемого аммиака в карбонизационной колонне.
Исходные   данные
Количество веществ, поступающих в колонну с жидкостью кг/1000 кг №аСО8;
NaCl - 1550,1; (NH3)2CO3 - 923; NH3OH - 337,4; H2O - 4230,2; примесь - 21,6
Состав жидкости, выходящей из колонны, н. д.:
Cl- - 96; прямой титр - 24; общий титр - 95; связанный NH3 - 71; CO2 - 37
Количество жидкости на 1000 кг соды 5,54 м3, ее плотность 1108 кг/м3.
Скачать решение задачи 8.13

Задача 8.14 Рассчитать производительность барабанного вакуум-фильтра БС 5,6- 1,8/1,0 для фильтрации бикарбоната. Диаметр барабана фильтра D = 1,8 м, длина барабана 1 м. Ширина слоя бикарбоната на фильтре L = 0,98 м. Скорость вращения барабана фильтра 1 мин-1. Толщина слоя осадка на фильтре б = 40 мм. После срезания ножом на фильтре остается слой осадка толщиной б' = 5 мм. Коэффициент выхода соды из бикарбоната 0,52; плотность осадка 1320 кг/м3.
Скачать решение задачи 8.14

Задача 8.15 Составить тепловой баланс и определить расход природного газа для кальцинации 1000 кг бикарбоната натрия в печах кальцинации с наружным обогревом.
Исходные  данные
Выход соды из бикарбоната натрия 63%.
Влажность бикарбоната натрия 14%.
Содержание NH4HCO3 в бикарбонате натрия 3,5%.
Температуры, в °С, начальные: бикарбоната натрия^природ-ного газа и воздуха 25; выходящей из сушилок соды 140; выходящего из сушилок газа 140; топочных газов на выходе 380.
Теплота горения природного газа 33 430 кДж/кг.
Удельные теплоемкости, в кДж/(кг-К): природного газа - 0,84; сырого бикарбоната - 1,84; соды - 1,09; воздуха - 1,26 и топочного газа - 0,84. Теплопотери в окружающую среду составляют 25% от общего количества расходуемой теплоты. На сгорание 1 кг природного газа расходуется 17,5 кг воздуха.
Скачать решение задачи 8.15

Задача 8.16 Рассчитать необходимое количество рассола для содового завода производительностью 210 000 т/год (600 т/сут) 99,2%-ной кальцинированной соды, если рассол, плотность которого 1,21 т/м3, содержит 312 г/дм3 NaCl, а часть соды идет на приготовление 50 000 т/год едкого натра при расходе 1,335 т Na2CO3 на 1 т каустической соды.
Скачать решение задачи 8.16

Задача 8.17 Определить расход пара на дистилляцию аммиака из жидкости в расчете на 1000 кг соды при следующих условиях работы дистиллера:
объем жидкости,  поступающей из ТДС - 7м3; объем   известкового молока - 2,5 м3; содержание в поступающей жидкости NH3 в виде NH4HCO3 - 150 кг; NH3 в виде NH4OH - 350 кг; CO2 - 39 г/дм3; давление   используемого пара 172,2 кПа (115 C)
теплота конденсации пара при 115 С - 2220 кДж/кг; теплопотери за счет излучения - 10% от общего расхода теплоты; температура жидкости, поступающей в ТДС - 45 С; температура известкового молока, поступающего в смеситель - 55 Сю
Удельную теплоемкость жидкостей принять равной 3,41 кДж/(кг-К).
Скачать решение задачи 8.17

Задача 8.18 Составить материальный баланс дистиллера, если жидкость, поступающая в него из смесителя, содержит, %:
NaCl - 4,51; NH3 - 4,08; CaCl2 - 10,9; CaSO4 - 0,09; Ca(OH)2 - 0,05; H2O - 80,34
Плотность раствора 1104 кг/м3; количество раствора, поступающего в дистиллер на 1000 кг соды, 8,84 м3. Вместе с жидкостью из смесителя поступают взвешенные частицы (в % от массы жидкости): Са(ОН)2 - 1,180 и СаСО3 - 1,525; в нижнюю часть дистиллера подают водяной пар в количестве 159,5 кг на 1 т раствора. Жидкость, выходящая из дистиллера, уносит NH3 в количестве 1 кг на 1000 кг соды. Содержание аммиака в газе, выходящем из дистиллера, 29,4% (масс). Расчет ведем на 1000 кг соды.
Скачать решение задачи 8.18

Задача 8.19 Исходя из условий предыдущей задачи, составить тепловой баланс дистиллера на 1000 кг соды. Температура жидкости, поступающей из смесителя, 89 °С; теплоемкость 3,41 кДж/(кг К) Теплоемкость осадка 1,05 кДж/(кг К). Температура газа, выходящего из дистиллера, 97 °С. Теплоемкость аммиака 2,18 кДж/(кг К). Теплопотери 0,4%
Скачать решение задачи 8.19

Задача 8.20 Рассчитать материальный и тепловой балансы пенного дистиллера слабой жидкости завода кальцинированной соды.
Количество слабой жидкости 44 м3/ч. Состав жидкости (в н. д.): общий титр NH3 - 41; Na2CO3 - 5; СО2общ - 47. Плотность жидкости 1050 кг/м3, флегмы 1040 кг/м3.
Температуры, °С: жидкости 61; флегмы 88 (на ДСЖ); сбросовой жидкости 104; газа, выходящего из ДСЖ в ХГДСЖ, 90, а газа, выходящего из ХГДСЖ, 60.
Теплоемкости, кДж/(кг-К): слабой жидкости и флегмы 3,82; отходящей (сбросовой) жидкости 3,9. Параметры  пара:  Р = 122  кПа, t = 105 °С;  расход пара 275 кг/м3 жидкости.
Давление вверху ДСЖ - 97,2 кПа, вверху ХГДСЖ - 95,2 кПа. Схема потоков показана на рис. VIII.5 (стр. 437). Дистиллер слабой жидкости связан непосредственно с холодильником отходящих от него газов. Водяные пары, содержащиеся в отходящих от ДСЖ газах, конденсируются с образованием слабого раствора аммиачных соединений. Последний стекает обратно в ДСЖ в виде флегмы.
Скачать решение задачи 8.20

Задача 8.21 Определить степень обжига известняка, если обожженная известь содержит: 87% СаО, 8% СаСО3 и 5% примесей. Расчет ведем на 100 кг извести, содержащей 87 кг СаО
Скачать решение задачи 8.21

Задача 8.22 Вычислить концентрацию СО2 в печном газе, образующемся при обжиге известняка. Расход углерода соответствует теоретическому, а диссоциация карбоната кальция происходит согласно реакции:
СаСО3 = СаО + СО2 - 178 кДж
При диссоциации СаСО3 образуется газ, на 100% состоящий из СО2, а при сгорании углерода в теоретическом количестве воздуха образуется газ, содержащий 21% (об.) СО2.
Скачать решение задачи 8.22

Задача 8.23 Вычислить   теоретическое содержание СО2 в печном газе при расходе в качестве топлива 6,5 кг углерода на обжиг 100 кг CaCO3 и при использовании обогащенного кислородом воздуха, содержащего 28% (об.) О2.
Скачать решение задачи 8.23

Задача 8.24. В цех известковых печей поступает известняк следующего состава: 89,9% СаСО3; 5,94% MgCO3; 4,16% кремнеземистых веществ и кокс, содержащий 85,25% С и 14,75% золы.
Расход топлива равен 7,5 кг на 100 кг извести. Температура в зоне реакции 1050 °С. Температура поступающего воздуха и извести 15 °С, выгружаемой извести 50 °С.
Допуская, что: углерод топлива сгорает полностью; в отходящих газах отсутствует окись углерода и карбонаты разлагаются нацело, рассчитать: выход извести; расход воздуха, потребного для горения; до какой температуры может быть подогрет воздух за счет теплоты извести; количество образующихся газов; температуру выходящих из печи газов после охлаждения их известняком и топливом.
Расчет ведем на 100 кг известняка.
Скачать решение задачи 8.24

Задача 8.25 Определить состав и количество газов, выделяющихся из шахтной  известково-обжигательной печи.
Рабочий состав топлива, %
Cp - 80,1; Hp - 1,6; Sp - 1,7; Np - 1,0; Op - 0,9; Ap - 9,2; Wp - 5,5
Состав известняка, %:
CaCO3 - 93,5; MgCO3 - 0,5; Me2O3 + SiO2 - 3; H2O - 3
Температура наружного воздуха, известняка и топлива 15 °С.
Скачать решение задачи 8.25

Задача 8.26 Рассчитать степень каустификации кальцинированной соды, если в феррите содержится: 20,8% NaOH и 3,1% Na2CO3.
Скачать решение задачи 8.26

Задача 8.27 Определить количество содовой пыли (в %), уносимой отходящими топочными газами из ферритной печи, если в печь загружают смесь, содержащую 26,9% Na2CO3 и 13,3% Н2О, а из печи выходит феррит, в котором содержится 20,8% и 2,9% Na2CO3.
Скачать решение задачи 8.27

Задача 8.28 Определить массу осадка солей, образующихся при выпарке щелочи и возвращаемых в ферритную печь, если состав суспензии до фильтрации (в г/дм3): Na2CO3 - 94,7%; NaOH - 644,7%; состав маточного раствора после фильтрации (в г/дм3) Na2CO3 - 18,6, NaOH - 666. Осадок содержит 50,2% - Na2CO3 и 4,4% - NaOH.
Скачать решение задачи 8.28

Задача 8.29. В смеситель загружают на 1000 кг продукта: 95%-ную кальцинированную соду (А); промытую окись железа (Е), содержащую, в  % - Fе2О3 - 71,3 (u); NaOH - 0,77 (k);       Na2CO3 - 0,89 (р); содовую пыль (у); осадок солей выпарки (В),  содержащий, в % -
Na2CO3 - 50,2 (a): NaOH - 4,4 (s) В ферритную печь загружают смесь С следующего состава, ъ %: Na2CO3 - 26,9 (c); Fe2O3 - 56,6 (b); H2O - 13,3 (w)
Из ферритной печи выгружают плав Ф, содержащий, в %: NaOH - 20,8 (c); Na2CO3 - 2,9 (d); Fe2O3 - 73,2 (m)
Принимая, что: A = 1350 кг; B = 218,1 кг; y = 16,2%, определить количество образовавшегося феррита и количество материалов, поступивших в смеситель.
Скачать решение задачи 8.29

Задача 8.30 Составить материальный баланс ферритной печи, если в печь поступает 7413 кг/ч шихты, содержащей 26,9% Na2СО3; 55,6% Fе2О3; 13,3% Н2О и 4,2% примесей. Выгружаемый феррит содержит 18,8% NaOH; 3,1% Na2СО3; 73,2% - Fe2O3. Пыль, уносимая топочными газами, содержит 88,6% Na2CO3 и 11,4% Fe2O3. Общий унос соды с пылью составляет 24,4%.
Скачать решение задачи 8.30

Задача 8.31 Подсчитать расход мазута, подаваемого в форсунку ферритной печи, если, по данным теплового баланса, необходимо обеспечить приход теплоты в печь 20 950 000 кДж/ч. Температура мазута 90 °С. Для распыления мазута используются пар с давлением 1013 кПа и t = 300 °С. Количество пара составляет 60% от массы мазута. Сжигают мазут с помощью воздуха. Расход воздуха 11 м3/кг; температура воздуха 20 °С.
Скачать решение задачи 8.31

Задача 8.32 Подсчитать состав гашеного феррита (в рас чете на сухое вещество) и расход воды при условии, что в реакцию вступит 50% Na2O*Fе2О3 и гашение производят водой.
На гашение поступает спек, содержащий, кг: Na2CO3 - 167,3, Fe2O3 - 2040,2; Na2O*Fe2O3 - 2803 и примеси - 311,3.
Скачать решение задачи 8.32

Задача 8.33 Определить количество и состав промытой окиси железа, возвращаемой в ферритную печь, если из нее выходит спек, содержащий, в кг: Na2O*Fе2О3 - 2803, Fe2О3 - 2040. После операций гашения и выщелачивания весь феррит разлагается с образованием NaOH и активной окиси железа, Промытая окись железа содержит 71,3% - Fe2О3; 0,77% - NaOH; 0,89% - Na2CO3 и 5,46% примесей.
Скачать решение задачи 8.33

Задача 8.34 Рассчитать количество воды, удаляемой из раствора NaOH при двухступенчатой его упарке, и расход пара по корпусам. Производительность установки 2 т/ч NaOH. Концентрация растворов: перед выпаркой 28,4%; после выпарки в первом корпусе 33,1%; после выпарки во втором корпусе 43,5%. Давление греющего пара 911,7 кПа. Давление сокового пара в выпарных аппаратах (в кПа): в первом корпусе - 173,3, во втором корпусе - 13,3. Температура исходного раствора 100 °С. Температура сокового пара снижается на 1,5 °С при передаче его для обогрева выпарного аппарата следующей ступени выпарки. Теплопотерями можно пренебречь
Скачать решение задачи 8.34

Задача 8.35 Определить количество теплоты, затрачиваемой в первом котле подогревательной батареи на испарение воды в расчете на 1000 кг 92%-ной каустической соды, если в котел поступает щелок, содержащий 52%-ную NaOH, а выходит 55,1%-ный щелок.
Скачать решение задачи 8.35

Задача 8.36 Составить материальный баланс гасителя-каустификатора, если в него подается содовый раствор, содержащий 60 н. д. Na2CO3 и 20 н. д. NaOH, и известь, содержащая 85% активной окиси кальция. (Для упрощения расчета принять, что в состав 1000 кг извести входит только 850 кг СаО и 150 кг СаСО3). На 1000 кг 92%-ной каустической соды расходуется 1000 кг извести. Избыток против теоретического количества 5%. Плотность содового раствора 1150 кг/м3. Степень каустификации раствора в гасителе-каустификаторе 75%. С отбросами теряется 60 кг 85%-ной извести, 101 кг CaCO3 и 6 кг Na2CO3. Влажность отбросов 20%. При промывке отбросов получается 312,1 кг раствора с общей щелочностью (в пересчете на Na2CO3) 4,8%.
Скачать решение задачи 8.36

Задача 8.37 Исходя из условий предыдущей задачи, составить материальный баланс каустификатора, если из гаси-теля-каустификатора в него поступает суспензия со степенью каустификации раствора, равной 75%. Степень каустификации раствора после каустификатора составляет 85%,
Скачать решение задачи 8.37

Задача 8.38 Как зависит суточная производительность отстойника шлама первой каустификации от температуры обжига известняка? Диаметр отстойника 9 м. Содержание NaОН в щелоке 14%; плотность щелока 1160 кг/м3. Скорость осаждения шлама в зависимости от температуры обжига извести:
t, °С               900    1000     1200
w*10^5, м/с   3,1      3,7        4,3
Скачать решение задачи 8.38

 

Задачи на минеральные удобрения

Задача 7.1 Определить теоретическую степень разложения апатитового концентрата Ат  различными нормами фосфорной кислоты {54% Р2О5) в условиях камерного созревания двойного суперфосфата. Температура в камере 100 °С.

Диаграмма для определения теоретической степени разложения апатита фосфорной кислотой

Диаграмма для определения теоретической степени разложения апатита фосфорной кислотой применительно к условиям камерного способа производства двойного суперфосфата.
Скачать решение задачи 7.1

Задача 7.8. На сколько процентов увеличится теоретическая степень разложения апатита, если 10% (масс, или мол.) Н3РО4 в производстве двойного суперфосфата заменить на Н2SO4. Первоначальное количество фосфорной кислоты соответствует сте-хиометрической норме по реакции образования монокальцийфосфата. Концентрация фосфорной кислоты равна 54% Р2О5. Температура в камере 100 °С. Теоретическая степень разложения апатита фосфорной кислотой в заданных условиях равна 83% (стр. 319).
Скачать решение задачи 7.8

Задача 7.9 Определить расход фосфорной кислоты, необходимой для разложения 100 кг фосфата, содержащего 26% Р2О5, 41,8% СаО, 5,08% Mе2О3. Концентрация в кислоте первого иона водорода (определенная титрованием с диметилгельбом) равна 0,712%.
Скачать решение задачи 7.9

Задача 7.10 Рассчитать количество СаО, связанной в виде фторапатита и доломита в фосфорите Каратау, содержащем 27,5% - Р2О5, 2,5% - фтора, 43,5% - СаО и 3,6% - МgО. (Можно допустить, что вся окись магния находится в форме доломита, и не учитывать МgО, содержащуюся в виде силикатов) Фторапатит Са10F2(РО4)6 можно представить в виде 3Са3(РО4)2*СаF2, а трехкальциевый фосфат Са3(РО4)2- в виде ЗСаО*Р2О5.
Скачать решение задачи 7.10

Задача 7.11 На 1000 кг двойного суперфосфата расходуется 366,7 кг фосфорной кислоты (в расчете на Р2О5) и 349,1 кг апатитового концентрата. Определить избыток кислоты на 100 кг апатитового концентрата по сравнению со стехиометрическим ее количеством.
Скачать решение задачи 7.11

Задача 7.12. Составить баланс получения двойного суперфосфата камерным способом.
Исходные данные: применяется упаренная кислота (54% РаО5); на 1000 кг продукта расходуется фосфорной кислоты 366,7 кг (в пересчете на Р2О5); 349,1 кг апатитового концентрата и 3 кг добавляемого к нему известняка (95% СаСО3); содержание фтора в фосфорной кислоте равно 0,3%; в апатитовом концентрате 3%; выделение фтора в газовую фазу составляет 15% от общего его количества; в камерном процессе выделяется 2 кг водяного пара; при дообработке суперфосфата на 100 кг апатита выделяется 1,5 кг Н2О; степень разложения апатита 80%. Продукт нейтрализуют известняком (95% СаСО3) до содержания 1% свободной Р2О5; степень использования известняка 70%. Расчет ведем применительно к 100 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 7.12

Задача 7.13. Составить материальный расчет производства двойного суперфосфата из неупаренной фосфорной кислоты. Исходные данные - в качестве вторичного фосфата используют фосфорит, содержащий 21,6% Р2О5. 2,15% фтора, 4,25% СО2 и 10,5% Ме2О3; экстракционная кислота (32% Р2О5) содержит 1,92% фтора и 7,5 кг/м3 гипса; на 100 кг фосфоритной муки расходуется 75 кг Р2О5, содержащегося в фосфорной кислоте;
выход ненейтрализованного суперфосфата на 100 кг фосфоритной муки составляет 210 кг (без учета золы, вносимой топливом при сушке, и гипса, содержащегося в фосфорной кислоте);
состав ненейтрализованного продукта: Р2О5общ - 45,3%; Р2О5усв - 44,7%; РгО5 своб - 7%; степень использования фосфорита 94%; отношение ретура к  ненейтрализованному продукту 4:1; - степень выделения в газовую фазу: фтора - 22%, СО2 - 100%; испаряется воды (при смешении) 1,7 кг на 100 кг фосфорита; гранулометрический состав продукта: +4 мм - 34%; -4-1 + 1 мм - 53% и -1 мм - 13%; нейтрализацию производят известняком до содержания 4% РгО5своб; степень использования известняка, содержащего 95% СаСО3, составляет 70%;
количество золы, вносимой в продукт при сушке, 20% от содержания его в топливе, что составляет 2,59 кг на 100 кг фосфорита; механические потери 1 %. Расчет составляет на 100 кг вторичного фосфата

материальный расчет производства двойного суперфосфата из неупаренной фосфорной кислоты

Скачать решение задачи 7.13

Задача 7.14. Используя данные предыдущего Скачать решение задачи Задачаа, произвести тепловой расчет барабанной печи для сушки двойного суперфосфата и определить расход топочных газов и угля, если 1 кг угля при сжигании образует 11,11 м3 (при н. у.) топочных газов. Содержание золы в угле 23,5%, Начальная температура топочных газов 500 С, а конечная 150 С. В топочных газах, поступающих на сушку, содержится 6% (об.) водяных паров. Температура поступающей в барабан пульпы 90 С, ретура - 70 °С.
Скачать решение задачи 7.14

Задача 7.15 Определить объем и число реакторов-смесителей для обработки кислотой (32% Р2О5) фосфоритной муки, содержащей 21,6% Р2О6 и 4,25% СО2; количество испаряющейся воды при взаимодействии реагентов; часовое количество пара с давлением 3,9*10^5 Па (4 атм), которое необходимо затратить для подогрева пульпы до 95 °С Исходные данные: расход фосфорной кислоты (в расчете на 100% Р2О5) составляет 7403,7 кг/ч; кислота содержит 7,5 кг/м8 фосфогипса. Норма расхода фосфорной кислоты равна 75 кг (100% Р2О5) на 100 кг фосфоритной муки; температура поступающей кислоты и фосфоритной муки 30 СС;
время пребывания пульпы в смесителе при 95 °С равно 15 мин; полученный ненейтрализованный продукт содержит 7% - Р2О5своб выход ненейтрализованного продукта равен 2,1 масс. ч. на 1 масс. ч. фосфорита.
Скачать решение задачи 7.15

Задача 7.16 Вычислить количество известняка, необходимое для нейтрализации гранулированного и отсеянного производственного двойного суперфосфата, и определить качество получаемого готового продукта. Исходные данные:
на нейтрализацию поступает продукт из сушильного барабана после классификации его по крупности; выход ненейтрализованного двойного суперфосфата составляет 268,9 кг на 100 кг апатитового концентрата, содержащего 39,4% Р2О5. Общее количество Р2О5своб в нем 9,7 кг; нейтрализация производится до содержания Р2О5своб, равного 2%; расход фосфорной кислоты (26,5% Р8О5) составляет 361,8 кг на 100 кг апатитового концентрата; степень использования РаО5 апатитового концентрата 93,7%; сушка производится в присутствии ретура готового продукта, количество которого составляет 1189 кг на 100 кг апатитового концентрата; фракционный состав материала после рассева следующий: частиц крупнее 4 мм 34%; частиц с размерами 1 - 4 мм 53%; мельче 1 мм 13 %. Расчет ведем на 100 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 7.16

Задача 7.17 Апатитовый концентрат имеет следующий состав, %:
Са3(РО4)2 - 86; Fe2O3 - 0,63; K2O - 0,23; CaF2 - 6,2; Al2O3 - 0,9; SiO2 - 1,11; MgO - 0,19; Na2O - 0,63; Влага - 0,35; нерастворимы в кислоте остаток - 3,96
Подсчитать расход серной кислоты (моногидрата) и количество воды (без учета гигроскопической влаги), необходимые для разложения 100 кг апатитового концентрата, если коэффициент разложения всех его составных частей равен 95%.
Скачать решение задачи 7.17

Задача 7.18. Рассчитать расход серной кислоты, выход камерного и складского суперфосфата и составить материальный баланс процесса на 100 кг апатитового концентрата.
Исходные условия:
норма моногидрата 68 масс. ч. на 100 масс. ч. апатита;
концентрация серной  кислоты 69%;
концентрация исходной башенной серной кислоты 75%;
камерный суперфосфат содержит: 20,15% Р2О5об ; 17,6 Р2О5св и 13% Н2О;
вызревший на складе суперфосфат содержит 20,3% Р2О5 ; 18,9% Р2O5усв; 11% Н2О;
содержание Р2О5 в апатитовом концентрате 39,4%.
Скачать решение задачи 7.18

Задача 7.19. Определить коэффициент разложения сырья и выход камерного суперфосфата на 1000 кг сырья, если в суперфосфате содержится 21,4% Р2O5. и 20,3% РаО5 , а в сырье 39,4% Р2O5.
Скачать решение задачи 7.19

Задача 7.20. Материальный баланс производства суперфосфата на 100 кг апатитового концентрата таков:

Материальный баланс производства суперфосфата на 100 кг апатитового концентрата

Подсчитать расходные коэффициенты для серной кислоты и фосфатного сырья на 1000 кг стандартного суперфосфата  и 1000 кг Р2О5 а стандартный 18,7%.
Скачать решение задачи 7.20

Задача 7.21. Определить: расходные коэффициенты для сырья, часовой расход материалов и количество выделяющихся газов при производстве 1 млн. т. в год простого суперфосфата из апатитового концентрата.
Исходные  данные:
апатитовый концентрат содержит 39,4% Р2О5 (в расчете на сухое вещество) и 1% Н2О;
концентрация серной кислоты 76%; для варки суперфосфата применяется 68%-ная кислота; норма кислоты 68 кг моногидрата на 100 кг апатитового концентрата;
камерный суперфосфат содержит 20,8% Р2О5общ; 17,6% Р2О5усв и 11 % Р2О5 . Готовый (экспедиционный) суперфосфат содержит 21% P2O5общ;
съем кремнефтористоводородной кислоты, по заводским данным, составляет 7,1 кг (в расчете на 100% Н251рв) на 1000 кг суперфосфата.
За основание расчета берем 100 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 7.21

Задача 7.22. Составить тепловой баланс камерного процесса производства простого суперфосфата из апатитового концентрата.
Исходные данные:
на 1000 кг концентрата расходуется 1000 кг 68%-ной Н2SO4 [норма кислоты 68 (масс, ч.) Н2SO4 на 100 масс. ч. апатитового концентрата 1;
подсос воздуха в камеру составляет 260 м3 (сухого) на 1000 кг апатитового концентрата;
для производства 1000 кг вызревшего (экспедиционного) суперфосфата расходуется 533 кг апатитового концентрата; он поступает в смеситель камеры при 18 С, кислота - при 40 °С; температура засасываемого в камеру воздуха 13 °С, а отходящих газов и паров 100 °С;
степень разложения апатита серной кислотой (в конце первой стадии разложения) 73,8%, а на выходе из камеры (в производственном суперфосфате) 88%;
выход камерного суперфосфата из 1000 кг апатитового концентрата составляет 1894 кг; температура суперфосфата на выходе из камеры 110 °С;
в газовую фазу выделяется 40% фтора от количества (3%), содержащегося в апатитовом концентрате;
общее количество газов и паров, отходящих из камеры, составляет 106 кг на 1000 кг апатитового концентрата;
на 1000 кг суперфосфата получается 7,1 кг кремнефтористово-дородной кислоты.
Расчет ведем на 1000 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 7.22

Задача 7.23 Составить материальный и тепловой балансы процесса нейтрализации в производстве аммиачной селитры.
Исходные данные: концентрация исходной азотной кислоты 50% HNO3, аммиака 100% NH3, получаемого раствора 70%
начальные температуры азотной кислоты - 30 °С, аммиака - 50 °С;
потери аммиака и азотной кислоты 1%.
Расчет ведем  применительно к  1000 кг NH4NO3.
Скачать решение задачи 7.23

Задача 7.24 Составить материальные и тепловые расчеты первой ступени выпарки раствора аммиачной селитры, получаемой при нейтрализации азотной кислоты аммиаком.
Выпарка производится в две ступени в аппаратах трубчатого типа.
В первой ступени в качестве греющего агента используют соковый пар с давлением 117,68 кПа (1,2 кгс/м2) из аппарата нейтрализации (ИТН). Количество этого пара составляет 365,4 кг на 1 т МН4ЫО8. В первую ступень на 1 т продукта поступает 1430 кг раствора NH4NO3 с концентрацией 70% NH4NO3 и температурой 110°С Выпарка ведется под давлением 20,59 кПа (0,21 кгс/м2). Во вторую ступень выпарки поступает 1117 кг раствора с концентрацией 89% МН4МО3 при 90 °С. Греющим агентом служит насыщенный пар с давлением 882,6 кПа (9 кгс/м2); давление в аппарате 32,36 кПа (0,33 кгс/м2). Конечная концентрация получаемого плава 98,5% NH4NO3. Расчет материальных и тепловых балансов ведем на 1000 кр 100%-ного NH4NO3.

Схема двуступенчатой  выпарки  раствора аммиачной селитры:

Схема двуступенчатой  выпарки  раствора аммиачной селитры:
1 - выпнрной аппарат первой ступени; 2 - сепаратор; 3 - сборник; 4 -  насос; 5 - напорный  бак; 6 - выпарной аппарат второй ступени.
Скачать решение задачи 7.24

Задача 7.25. Составить тепловой расчет кристаллизации плава аммиачной селитры в грануляционной башне.
Исходные данные:
температура воздуха на входе в грануляционную башню 30 С, на выходе 60 °С;
в башню поступает на 1000 кг аммиачной селитры 1015,21 кр плава, содержащего 98,5% NH4NO3;
температура  плава, поступающего в башню, 150 С;
температура гранул, выходящих иэ башни, 80 С.
Расчет ведем на 1000 кг аммиачной селитры (1015,2 кг 98,5%-него плава).
Скачать решение задачи 7.25

Задача 7.26. Составить материальный баланс синтеза мочевины (получения плава), который осуществляется при абсолютном давлении в колонне синтеза 20,2 МПа (200 атм) и 200 °С. Источником двуокиси углерода служит экспанзерный газ, содержащий 96% СО2 и 4% инертных газов.
Исходные данные:
избыток аммиака составляет 125% от стехиометрического количества;
степень  превращения карбамата аммония в мочевину 70%;
потери мочевины  при  дистилляции и упаривании  6,5%;
расчет составляем на 1000 кг мочевины в виде готового продукта (сухого).
Скачать решение задачи 7.26

Задача 7.27 Составить тепловой расчет колонны синтеза мочевины.
Исходные данные
Температура реагентов, поступающих в колонну синтеза, °С: жидкого аммиака 105; двуокиси углерода 35; температура в колонне синтеза 200 °С; критическая температура аммиака 132,9 °С.
Энтальпия жидкого аммиака, кДж/кг: 939,9 при 132,9 "С и 553,1 при 105 °С.
Зависимость теплового эффекта реакции конверсии карбамата аммония от избытка аммиака при 155-210 С:
Количества исходных реагентов и продуктов реакции принять согласно материальному расчету, приведенному в предыдущем Скачать решение задачи Задачае.
Расчет  ведем на 1000  кг  готового продукта.
Скачать решение задачи 7.27

Задача 7.28 Определить, какое количество хлорида калия выделяется при охлаждении от 100 до 25 °С эвтонического раствора и сколько сильвинита, содержащего 25% KCl и 75% NaCl, потребуется для возобновления процесса (цикла).
Скачать решение задачи 7.28

Задача 7.29 Определить распределение хлорида калия из сильвинита при его переработке на химической фабрике, если известны составы, в %

 распределение хлорида калия из сильвинита при его переработке на химической фабрике

Общее извлечение KCl в полученный продукт 87,5%
Скачать решение задачи 7.29

Задача 7.30 Определить переход в раствор хлорида калия из сильвинита в растворителях калийной фабрики если составы сильвинита, продукта, отвала и илов те же, что и в предыдущем Скачать решение задачи Задачае, а состав жидкой фазы, пропитывающей отвал: 8% KCl, 15% NaCl и 77% Н2О. В твердой фазе отвала содержится 1,7% KCl.
Скачать решение задачи 7.30

Задача 7.31 Определить расход аммиака на нейтрализацию 1000 кг фосфорной кислоты, содержащей 25% - Р2О5, 3,75% - SO3, 3,6% - МgО, Содержанием других примесей пренебречь.
Скачать решение задачи 7.31

Задача 7.32 Определить, какое количество ретура готового продукта - аммофоса, содержащего 2,5% Н2О, необходимо смешать с аммофосной пульпой, содержащей 40% Н2О, чтобы получить шихту с влажностью 10%. Расчет ведем на 1000 кг пульпы.
Скачать решение задачи 7.32

Задача 7.33 Определить количество воды, удаляемой в 1 ч при сушке аммофосной пульпы от начальной влажности 40% до конечного влагосодержания, равного 2,5%, для завода производительностью 640 000 т продукта в год, если из 1000 кг фосфорной кислоты (32% Р2О5) получается 588,7 кг сухих солей, а соответствующее им количество пульпы равно 990 кг.
Скачать решение задачи 7.33

Задача 7.34 Составить материальный баланс сатуратора для нейтрализации кислоты в производстве аммофоса (на 1000 кг фосфорной кислоты). Состав экстракционной фосфорной кислоты: 25% - Р2О5, 3,75% - SO3, 3,6% - MgO, 0,2% - СаО, 1,3% - Аl2O3 - 1,3% - Fе2О3, 1,86%  - F. Состав жидкого аммиака: 99% - NH3, 1% - Н2О. В процессе насыщения кислоты аммиаком испаряется 78 кг воды на 1000 кг кислоты. Содержание аммиака в нейтрализованной пульпе составляет 27% от общего количества Р2О5.
Скачать решение задачи 7.34

Задача 7.35. Используя данные предыдущей задачи, рассчитать тепловой баланс сатурации в производстве аммофоса на 1000 кг фосфорной кислоты указанного выше состава (стр. 371). Температуры: поступающей кислоты 60 °С, аммиака - 27 °С, при давлении 152 кПа (1,5 атм), отходящей пульпы 102 °С
Скачать решение задачи 7.35

Задача 7.36. Определить количество термической фосфорной кислоты (52% Р2О5) и аммиака, необходимых для получения фосфатов аммония цеха нитроаммофоски производительностью 31,4, т/ч, содержащей 16,6% Р2О5. До аммонизации кислоту разбавляют до концентрации 47% Р2О5. Аммонизацию кислоты проводят до мольного отношения NH3/Н3PO4 = 0,7. В поступающем аммиаке содержится 99 % NH3 и 1 % влаги.
Скачать решение задачи 7.36

Задача 7.37 Определить количество необходимого аммиака и состав получаемой пульпы при аммонизации экстракционной фосфорной кислоты в цехе производства нитроаммофоски производительностью 31,4 т/ч, содержащей 16,6% Р2О5. Состав кислоты после разбавления: 47% - Р2О5; 0,2% - СаО; 38% - SO3; 0,73% - Fе2О3; 0,57% - Al2O3; 0,37% - SO2 и 0,45% - F. Другие необходимые данные использовать из предыдущего Скачать решение задачи Задачаа.
Используемый газообразный аммиак содержит 99% NH3 и 1% H2O.
Скачать решение задачи 7.37

Задача 7.38. Используя данные предыдущей задачи, вычислить количество испарившейся воды за 1 ч, если кислота и аммиак поступают с температурой 40°C, а температура отходящей пульпы равна 125 °С.
Скачать решение задачи 7.38

Задача 7.39 Производительность сушильного барабана цеха производства нитроаммофоски составляет 600 000 т в год высушенного продукта состава N : Р2О5 : К2О = 17 : 17 : 17, содержащего 0,5% влаги. В полученном высушенном гранулированном материале содержится частиц:
с размерами >4 мм - 25%
с размерами <2 мм - 25%
с размерами 2-4 мм (товарная фракция) - 50%
В гранулятор возвращают мелкую фракцию, измельченную крупную фракцию и часть товарной фракции. Определить часовой расход выпускаемого товарного продукта и количество циркулирующего ретура, если в процессе сушки 0,7% нитроаммофоски уносится в виде пыли, возвращаемой с ре-туром в гранулятор, а при гранулировании уносится 5% продукта в виде пыли, также присоединяемой к ретуру.
Скачать решение задачи 7.39

Задача 7.40 Определить часовой приход в гранулятор основных реагентов (не считая ретура), необходимых для получения 40 т нитроаммофоски, содержащей 17% - N, 17% Р2О5 и 17% К2О; если в поступающем плаве аммиачной селитры содержится 97% МН4МО8, в жидком аммиаке - 99,3% МН3 Раствор фосфатов аммония содержит МН3 и Н3РО4 в мольном отношении 0,7/1. Его получают из фосфорной (47% Р2О5) кислоты (содержанием примесей в кислоте можно пренебречь). В грануляторе фосфорная кислота нейтрализуется до мольного отношения NH3/Н3РО4 = 1,05.  Используемый  хлористый  калий  содержит 98% KCl в сухом веществе и  1%  влаги. Расчет ведем на 1000 кг нитроаммофоски.
Скачать решение задачи 7.40

Задача 7.41 Гранулятор-аммонизатор, служащий для гранулирования нитроаммофоски, имеет длину L = 6 м и диаметр D = 4 м. Определить частоту вращения барабана и теоретическое время пребывания материала в нем, если степень заполнения гранулятора равна 0,2, а наклон его по отношению к горизонту составляет а = 2°.
Скачать решение задачи 7.41

Задача 7.42 В цехе нитроаммофоски в гранулятор-аммонизатор длиной 6 м и диаметром 4 м поступает в 1 ч 0,5 т жидкого аммиака; 12,5 т хлористого калия; 17,5 т плава аммиачной селитры и 15,5 т раствора фосфата аммония. Вычислить время пребывания поступающих материалов в грануляторе при степени заполнения ими объема аппарата, равной 0,2, и насыпной плотности массы, равной 1150 кг/м3.
Скачать решение задачи 7.42

Задача 7.43 Составить материальный расчет получения азотнокислотной вытяжки разложением апатитового концентрата 45%-ной НМО8. Избыток кислоты - 5% от стехиомет-рического количества. Состав апатитового концентрата, %1
P2O5 - 39,4; CaO - 51,8; Ce2O3 - 0,95; F - 3,03; Fe2O3 - 0,84; SiO2 - 1,51; He - 1,97; H2O - 0,5
Степень извлечения  компонентов апатита   при  разложении: Р2О5, СаО, Се2О3 - 98%, фтора - 95%, Fе2О3 - 70%. За основание расчета принимаем 1000 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 7.43

Задача 7.44 Составить материальный расчет осаждения кремнефторида натрия из азотнокислотной вытяжки, полученной разложением 1000 кг апатитового концентрата.
Азотнркислотная вытяжка имеет состав, приведенный выше. Расход 20%-ного раствора Na2CO3 на осаждение фтора составляет 300% от стехиометрического количества. В осадок переходит 80% фтора, содержащегося в растворе
Скачать решение задачи 7.44

Задача 7.45 Составить материальный расчет нейтрализации обесфторенной азотнокислотной вытяжки с учетом получения сложного удобрения, в котором массовое отношение М/Р2ОВ = 1/1. Из общего количества Р2О5, содержащейся в удобрении, 80% находится в цитратнорастворимой форме (в виде СаНРО4) и 20% в водорастворимой форме (в виде NH4Н2РО4). Избыточный кальций выводится из вытяжки охлаждением. Отделяемый кристаллический осадок нитрата кальция содержит 8% HNO3. После кислотной промывки соли содержание в ней кислоты увеличивается на 1,6%. Нейтрализация вытяжки производится 100%-ным газообразным аммиаком.
Состав раствора азотнокиедатной вытяжки после обесфторива-ния на 1000 кг апатитового концентрата следующий, кг;
Ca(NO3)2 - 1486,7
H3PO4 - 532,95
H2SiF6 - 7,27
Fe(NO3)2 - 17,79
Ce(NO3)3 - 18,50
NaNO3 - 68,67
H2O - 1797,03
HNO3 - 7,4
Стехиометрический расход азотной кислоты на разложение 1000 кг апатитового концентрата 1166,8 кг (стр. 388). За основание расчета принимаем 1000 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 7.45

Задача 7.46 Определить расход серной и азотной кислот для получения из 1000 кг апатитового концентрата азотно-серно-кислотным способом нитрофоски, содержащей 20 и 40% от общего количества Р2О6 в воднорастворимой форме при массовом отношении N/Р2О5 = 1/1. Апатитовый концентрат содержит 39,5% Р2О5 и 51,5% СаО.
Скачать решение задачи 7.46

Задача 7.47 Составить материальный баланс разложения 1000 кг апатитового концентрата азотной и серной кислотами для производства нитрофоски с соотношением Р2О5под/Р2О5цитр = 1/1. Апатитовый концентрат содержит: 39,4% - Р2О5; 51,8% - СаО; 8,03% - F; 0,84% Fe2O3, 0,95% - Ce2O3, 1,97% - н. о.; 1,51% - SiO2 и 0,5% Н2О. Разложение апатита ведется при последовательной подаче кислот - сначала азотной, концентрации 47% HNO3, затем серной, концентрации 92,5% H2SO4. Степень извлечения компонентов из апатитового концентрата в раствор составляет: Р2О5, F и СаО - 98%, Ce2O3 - 95%, Fе2O3 - 70%.
Скачать решение задачи 7.47

Задача 7.48 Используя данные предыдущего Скачать решение задачи Задачаа, составить материальный баланс аммонизации пульпы, полученной разложением 1000 кг апатитового концентрата в производстве азотно-сернокислотным способом нитрофоски, содержащей 50% Р2О5 в воднорастворимой форме. В процессе аммонизации пульпы необходимо учесть дополнительное количество азотной кислоты, необходимой для уравновешивания отношения N/Р2О5 до 1/1.
Скачать решение задачи 7.48

Задача 7.49  Определить количество хлористого калия (95% KCl), расходуемое при смешении с пульпой, полученной из 1000 кг апатитового концентрата, содержащего 39,4% Р2О5, для производства нитрофоски, если в готовом продукте массовое отношение P2O5/К2О = 1/1, а степень перехода Р2О5 в пульпу равна 98%. Вычислить количество образующихся продуктов при взаимодействии 90% KCl с NH4NO3
Скачать решение задачи 7.49

Задача 7.50 Определить состав нитрофоски и количество материалов, необходимых для ее получения разложением 1000 кг апатитового концентрата неполной нормой 50%-ной HNO3 в присутствии сульфата аммония. Апатитовый концентрат имеет следующий состав, %:
P2O5 - 39,4; CaO - 51,8; Фтор - 3,0; Fe2O3 - 0,84; SiO2 - 1,5; He - 1,95; H2) - 0,56;
Степень разложения апатита по отдельным составляющим: Р2О5, СаО и Се2О3 - 97%, фтор - 95%, Fe2О3 - 70%, Сульфат аммония содержит: 98,5% (NH4)2SO4 и 1,5% H2O. Хлористый калий содержит: 95% KCl и 5% примесей и воды
Скачать решение задачи 7.50

   

Задачи на получение фосфорной кислоты

Задача 6.1 Определить расход башенной (75%-ной) и 93%-ной H2SO4 для разложения апатитового концентрата, содержащего 51,5% СаО, если норма кислоты равна 98% от стехио-метрического количества.
Скачать решение задачи 6.1

Задача 6.2. Определить выход пульпы, количество жидкой фазы в пульпе и количество раствора разбавления при сернокислотной экстракции фосфорной кислоты из 100 кг апатитового концентрата, если массовое отношение Ж/Т пульпы равно 2,5/1, гипсовое число равно 1,6, а количество веществ, выделяющихся в газовую фазу, равно 5 кг и расход серной кислоты (в натуре) составляет 117,9 кг.
Скачать решение задачи 6.2

Задача 6.3. Определить кратность циркуляции пульпы и количество серной кислоты, поступающей в последний и предпоследний экстракторы батарейной системы при сернокислотной экстракции фосфорной кислоты из апатитового концентрата, содержащего 51,5% СаО. Концентрация 5О3 в жидкой фазе последнего экстрактора 2,5% и первого экстрактора 0,5%; отношение в пульпе Ж/Т = 2,5/1, выход продукционной пульпы составляет 560 кг на 100 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 6.3

Задача 6.4. Определить количество раствора разбавления и циркулирующей пульпы на 1000 кг разлагаемого апатитового концентрата, содержащего 3% фтора, если расход 93%-ной Н2SO4 равен 978,5 кг; гипсовое число 1,6; отношение в пульпе Ж/Т = 3/1; степень выделения фтора в газовую фазу 20% от количества его в сырье; кратность циркуляции пульпы равна 6 : 1, а количество испарившейся воды в экстракторе составляет 262 кг на 1000 кг апатита.
Скачать решение задачи 6.4

Задача 6.5. Вычислить объем и число экстракторов, если количество получаемой пульпы при экстракции фосфорной кислоты из апатитового концентрата составляет 285,6 т/ч; плотность пульпы р = 1,48 т/м3, а время пребывания пульпы в экстракторах равно 5 ч.
Скачать решение задачи 6.5

Задача 6.6. Определить размеры восьмисекционного железо-Цетонного экстрактора прямоугольного сечения, предназначеннго для получения 32%-ной по P2O5 кислоты, если продолжительность экстракции 5 ч, а на экстракцию поступает 36,7 т/ч апатитового концентрата, 59,8 т/ч 56%-ной H2SO4 и 145,2 т/ч раствора разбавления. Количество циркулирующей пульпы можно не учитывать, так как поступающие материалы находятся в системе заданное время, независимо от того, присутствуют или отсутствуют другие потоки.
Скачать решение задачи 6.6

Задача 6.7. Для получения 25%-ной Н3РО4 (19,7% Р2О5) используют фосфорит, содержащий 27,5% - Р2О5; 43,5% - СаО и 2,5% - F. На разложение подают 92,5%-ную Н2SO4. Определить по реакции разложения 1000 кг фосфорита расход серной кислоты, количество образовавшихся фосфорной кислоты, фосфогипса и фтористого водорода, а также необходимое количество воды (подаваемой с раствором разбавления).
Скачать решение задачи 6.7

Задача 6.8. Составить материальный баланс производства экстракционной фосфорной кислоты из апатитового концентрата на основании следующих исходных данных.
Содержание P2O5 в продукционной кислоте 32%. Концентрация серной кислоты 76%. Апатитовый концентрат содержит 39,4% Р8О8, 52% СаО и 3% фтора. Норма серной кислоты 100% от сте-хиотиетрической на СаО. Коэффициент извлечения Р2О5 при экстракции 98%, коэффициент отмывки P2O5 при фильтрации 98%. В газовую фазу выделяется 20% фтора от содержащегося в сырье. Кратность циркуляции пульпы равна 5,8 : 1; в пульпе, поступающей на фильтрацию, отношение Ж/Т = 3/1. Влажность гипса на карусельном фильтре: в первой зоне 47%, во второй 44,2%, в третьей 42% и в четвертой - 40%. В процессе фильтрации испаряется на 1 т апатита 29,5 кг воды (по практическим данным). Расчет ведем на 1 т апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 6.8

Задача 6.9. Составить материальный баланс по воде отделения экстракции фосфорной кислоты (32% P2O5) (в расчете на 1000кг апатитового концентрата, содержащего 52% СаО и с влажностью 1 %). Для получения H3PO4 применяют93%-ную H2SO4. Количество просасываемого воздуха через аппаратуру составляет 12500 м3/ч (в расчете на сухой). Воздух поступает с температурой 20 °С и относительной влажностью 70%; уходящие газы имеют температуру 40 °С и относительную влажность 72,7%. На промывку фос-фогипса поступает 1830 кг Н2О; в отмытом фосфогипсе содержится 40% НаО с концентрацией 0,7% P2O5. При вакуум-охлаждении испаряется 162 кг Н2О (значения других параметров см. в задаче 6.8).
Скачать решение задачи 6.9

Задача 6.10 Составить часовой тепловой баланс процесса экстракции фосфорной кислоты (32% P2O5) для цеха производительностью 110 тыс. т в год в пересчете на P2O5.
Часовой расход составляет: апатитового концентрата 36,7 т; 100%-ной Н2SO4 33,5 т; циркулирующей пульпы на входе в вакуум-испаритель 1412 т, а на выходе из него 1406т; раствора разбавления 145,2 т. На фильтрование отводится 235 т/ч пульпы. В экстрактор поступает разбавленная до 56% серная кислота, охлажденная до 40°. Раствор разбавления содержит 29,2% Р2О5, а жидкая фаза циркулирующей пульпы 32% Р2О5. В экстрактор подается 5000 м3/ч воздуха для отсоса выделяющихся газов. Теплопотери в окружающую среду составляют по практическим данным ~1,8% от других статей расхода. Часовой расход материалов и некоторые другие величины см. выше.
Скачать решение задачи 6.10

Задача 6.11. Составить материальный баланс фильтрации экстракционной пульпы, полученной из 93%-ной H2SO4 и апатитового концентрата, содержащего 39,4% Р2О5, 52% СаО и 3% фтора. Исходные данные: концентрация продукционной фосфорной кислоты 32% Р2О5; коэффициент разложения апатита 98%; коэффициент отмывки фосфогипса 98%; содержание жидкой фазы (влажность) в отбросном промытом фосфогипсе 40%; в пульпе отношение Ж/Т = 3/1; степень выделения фтора в газовую фазу 20% от содержания его в сырье.
В процессе экстракции испаряется 262 кг Н2О на 1 т апатита. Фильтрация осуществляется на карусельном вакуум-фильтре с четырьмя зонами фильтрации: одна основная и три промывные. Влажность отмытого гипса по зонам: после первой (основной) фильтрации 52%, после второй (т. е. первой промывки) - 50%, после третьей (т. е. второй промывки) - 45%. Расчет составляем на 1000 кг апатитового концентрата по основным стадиям процесса.
Скачать решение задачи 6.11

Задача 6.12. Определить фильтровальную поверхность карусельного вакуум-фильтра, необходимую для отделения фосфорной кислоты от фосфогипса и его промывки при производстве экстракционной фосфорной кислоты из апатитового концентрата в цехе мощностью 110 тыс. т. Р2О5 в год.
Исходные данные: производительность цеха по первому (основному) фильтрату составляет 43,4 т/ч продукционной (32% Р2О5) и 69,3 т/ч оборотной кислоты, плотность первого фильтрата 1260 кг/м8; по второму фильтрату - 75,7 т/ч, плотность 1210 кг/м3; по третьему фильтрату - 70,8 т/ч, плотность 1060 кг/м3; по четвертому фильтрату - 60 т/ч, плотность 1020 кг/м3.
Карусельный фильтр имеет 24 лотка, установленные на каретках с колесами, движущимися по круговым рельсам. На лотки поступает суспензия. После окончания стадий фильтрования и промывки фосфогипса лоток автоматически опрокидывается и сбрасывает лепешку фосфогипса в бункер. Затем фильтровальную ткань (лавсан) промывают водой. Корпус фильтра изготавливается из стали Х18Н12М2Т (ЭИ-448). Общая фильтровальная поверхность состоит из зон: основной фильтрации, первой, второй и третьей промывок, подсушки фосфогипса и промывки ткани.
Скачать решение задачи 6.12

Задача 6.13. Определить расход воды, необходимой для конденсации водяных паров из воздуха, отсасываемого с карусельного фильтра с поверхностью 80 м2, цеха экстракционной фосфорной кислоты. Найти размеры барометрического конденсатора, работающего при следующих условиях: количество воздуха, отсасываемого при фильтрации и промывке фосфогипса, при разрежении 46,66*10^3 Па (350 мм рт. ст.) по практическим данным 0,94 м3 (н. у.) в 1 мин с 1 ма фильтровальной поверхности; температура паро-воздушной  смеси  до  конденсатора 50 °С; степень насыщения воздуха водяными парами до и после конденсатора принимаем 100%; давление паро-воздушной смеси перед вакуум-насосом, т. е. после конденсатора - 48*10^3 Па (360 мм рт. ст.).
Скачать решение задачи 6.13

Задача 6.14. Рассчитать объем газа, отсасываемого из вакуум-испарителя цеха экстракционной фосфорной кислоты производительностью 36,5 т/ч апатитового концентрата, если пульпа испарителя охлаждается от 69 до 65,4 °С; в вакуум-испаритель поступает 1412 т/ч пульпы, испаряется в нем воды 6030 кг/ч и выделяется 33,1 кг/ч фтора в газовую фазу.
Скачать решение задачи 6.14

Задача 6.15. Определить размеры промывной башни-абсорбера распиливающего типа для очистки от соединений фтора паро-воздушной смеси, отходящей из вакуум-испарителя цеха экстракционной фосфорной кислоты. Количество фтора в газе в пересчете на H2SiF6 равно 33,1 кг/ч. Абсорбер орошается циркулирующим раствором 2%-ной Н251р6, распыливаемым механическими форсунками при плотности орошения 8 м3/(м2-ч) Температура в абсорбере поддерживается такой же, как и в вакуум-испарителе. В соответствии с этим, объем газа на входе в промывную башню и выходе из нее практически не изменяется и составляет 51 592 м3/ч (см. выше).
Скачать решение задачи 6.15

Задача  6.16 Предельно допустимая концентрация фтора на уровне земли не должна превышать 0,02 мг/м3.  Рассчитать содержание фтора в приземной атмосфере (Смакс),  если количество выбрасываемого газа 17 050 м3/ч, концентрация фтора в газе 0,035 г/м3
Скачать решение задачи 6.16

Задача 6.17 Определить потери фтора с газами, выходящими из экстракционного отделения производства фосфорной кислоты концентрации 32% Р2О5, при следующих условиях:
апатитовый концентрат содержит 3,0% фтора; в получаемой продукционной кислоте находится 2,0% фтора; в фосфогипсе 0,188% (в расчете на фосфогипс с 40% влаги).
По практическим данным можно принять, что из общего коли-ства фтористых соединений, выделяющихся в газовую фазу, 70-75% образуется в вакуум-испарителе, 8-10% при фильтровании пульпы и промывке фосфогипса, а остальные 18-20% - в экстракторе, сборниках фильтратов, напорных баках, распределительных коробках и других аппаратах. Фтористые соединения, выделяющиеся в экстракторе и в вакуум-испарителе, на 95% улавливаются в промывной башне, установленной после вакуум-испарителя, а на 3% - в барометрическом конденсаторе. Остальное ко-Кичество поступает с газами после вакуум-насоса на санитарную чистку в абсорбционные башни, куда направляются также газы, выделяющиеся в других аппаратах - вакуум-фильтре и проч. Степень поглощения фтора в абсорбционных башнях составляет 96,5%. Расчет ведут на 1000 кг апатитового концентрата.
Скачать решение задачи 6.17

Задача 6.18. Используя данные предыдущей задачи, определить содержание фтора в газе до и после очистки, а также концентрацию его в приземной атмосфере (высота выхлопной трубы 35 м и диаметр устья ее - 0,8 м) при переработке в 1 ч 36,5 т апатитового концентрата, если вакуум-насосами отсасывается в час сухих газов, в основном воздуха и фтористых соединений: из экстрактора 5000 м3; от карусельного фильтра - 4500 м3; из вакуум-испарителя - 50 м3; из сборников фильтратов, распр„ делительных коробок и других емкостей - 3000 м3; температура газа 50 °С и степень насыщения его водяным паром (относительная влажность) на входе 90%, на выходе - 100%.
Скачать решение задачи 6.18

Задача 6.19 Экстракционную фосфорную кислоту в количестве 1182,5 кг (полученную из 1000кг  апатита), содержащ> 32% P2O5 и 2% фтора, упаривают в вакуум-выпарной установ до концентрации 54%  Р2О5. В конечном продукте содержит, 0,4% фтора. Выделившиеся при упаривании кислоты фторис соединения поглощаются на 95%  в абсорбере распиливающего типа. Определить количество образующейся продукционной 16%-ной кремнефтористоводородной кислоты и  количество фтора паро-газовой фазе на выходе из абсорбера, если производительность системы составляет 36,5 т/ч апатитового концентрата объем подсасываемого  воздуха равен 100  м3/ч  (при  0 °С 1,013*10^5 Па).
Расчет ведем относительно 1000 кг апатитового концентрата
Скачать решение задачи 6.19

Задача 6.20. Составить материальный баланс фтора при производстве экстракционной кислоты (32% Р2О5) и ее упаривания до концентрации 54% Р2О5, используя данные, приведенные предыдущих задачах.
Скачать решение задачи 6.20

Задача 6.21. Рассчитать узел абсорбции фтористых газа выделяющихся при производстве экстракционной кислоты (48% - P2O5) полугидратным методом по схеме с предварительным см-шением концентрированной серной кислоты (92,5% Н2SO4)со оборотной кислотой - вторым фильтратом и частью продукционна кислоты. Производительность цеха 30 т/ч апатитового концентрата. На 1000 кг апатитового концентрата выделяется в смесителе 18,6 фтора; 20,7 кг водяных паров и просасывается 46 кг воздуха; щ экстракции - 1,55 кг фтора; 257,5 кг водяных паров и просас вается 995,3 кг воздуха. Газы, выделяющиеся в смесителе, поступают для поглощен» фтористых соединений в абсорбер барботажного типа с провг ни решетками. Степень абсорбции фтористых соединений в абсорбере составляет 99,2%. Газы, выходящие из барботажного сорбера, вместе с газами, отходящими от экстрактора, промываются в трех последовательно соединенных абсорбционных камерах
Скачать решение задачи 6.21

Задача 6.22. Разложение апатитового концентрата с образованием монокальцийфосфата в производстве фосфорной кислот полугидратным методом проводят в две стадии. Вначале апатит разлагают на 70% оборотной (32%-ной по Р2О5) кислотой в прс экстракторе-смесителе, а затем доразлагают его в экстракторе форнокислотной пульпой полугидрата сульфата кальция, пс пающей из вакуум-испарителя. Определить  количество  испаряющейся  воды  в  предэкстракторе-смесителе и количество просасываемого воздуха, если ход апатитового концентрата, содержащего 3,1% F,  состав 30 000 кг/ч; норма Н3РО4 на разложение апатита в первой стадии 1,6 по отношению к стех неметрическому в расчете на образование монокальцийфосфата; степень выделения фтора - 60%; плотность пульпы в смесителе 1750 - 1900 кг/м3; температуры поступающих апатитового концентрата 15 °С и оборотной кислоты 195 °С; температура пульпы в смесителе 115°.
Скачать решение задачи 6.22

Задача 6.23. Определить теоретический расход воздуха (при а = 1), необходимого для сжигания 1000 кг жидкого фосфора, содержащего 0,5% примесей. Содержанием влаги в воздухе можно пренебречь.
Скачать решение задачи 6.23

Задача 6.24.  Вычислить часовое количество воды, необходимое для образования и разбавления фосфорной кислоты в башне сжигания, если количество сжигаемого жидкого фосфора составляет 2500 кг/ч, содержание в фосфоре примесей 0,5%, а в башне сжигания улавливается 50% от общего количества фосфорного I ангидрида и концентрация получаемой кислоты 75% Н3РО4.
Скачать решение задачи 6.24

Задача 6.25. Определить количество водяных паров, уносимых с газом из камеры сжигания фосфора, и состав отходящего газа, если расход воздуха на сжигание 1 т фосфора составляет по практическим данным 8055 м3 (при н. у.), а содержание водяных паров в отходящем газе равно 0,18 кг/кг (в расчете на 1 кг сухих компонентов отходящего газа за вычетом Р2О5). Для сжигания применяется предварительно осушенный воздух. Расчет ведем на 1000 кг фосфора, содержащего 0,5% примесей.
Скачать решение задачи 6.25

Задача 6.26. Составить материальный баланс производст.1 фосфорной кислоты в расчете на 1000 кг сжигаемого фосфора пр следующих исходных данных:
- фосфор, поступающий на сжигание, содержит 0,5% примеси.
- степень поглощения фосфорного ангидрида в башне сжигани 50%, в башне гидратации 44,5%, и в электрофильтре 5,5% от общего его количества;
- концентрация образующейся фосфорной кислоты в башне сжигания 75%, в башне гидратации  65% иа электрофильтр 75% Н3РО4; выпускаемая продукционная кислота содержит 75% Н8РО4;
- расход воздуха на сжигание 1000 кг фосфора, по практическим данным (см. выше), составляет 10370,8 кг (8055 м3 при н. у.) Содержанием влаги в поступающем- воздухе можно пренебречь;
влагосодержание газов, выходящих из башни сжигания 0,18; из башни охлаждения (гидратации) 0,116 и на выходе из электрофильтра 0,11 кг/кг (в расчете на 1 кг сухих компонентов в отходящем газе за вычетом Р2О6). Некоторое округление в расчетах может привести к незначительным расхождениям с предыдущими результатами, что несущественно. Схема материальных потоков для всей системы

материальный баланс производст.1 фосфорной кислоты

Скачать решение задачи 6.26

Задача 6.27 Используя данные сводного материального баланса производства фосфорной кислоты (стр. 300), составить материальный баланс отдельных стадий его (сжигание, гидратация и улавливание тумана в электрофильтре) в расчете на 1 т сжигаемого фосфора

данные сводного материального баланса производства фосфорной кислоты

Скачать решение задачи 6.27

Задача 6.28. Определить температуру, развиваемую при горении фосфора, и количество теплоты, которое необходимо отвести для охлаждения до 60 С продуктов сжигания 1000 кг фосфора, если коэффициент избытка воздуха 1,95; воздух подается на сжигание при 15 С, а фосфор при 60 °С Содержанием примесей в фосфоре можно пренебречь.
Скачать решение задачи 6.28

Задача 6.29. Составить тепловой баланс башни для сжи-1-ния фосфора и вычислить часовое количество оборотной (циркулирующей) 75%-ной Н3РО4, используемой для охлаждения, если производительность башни 3000 кг/ч фосфора.
Температуры поступающих  и отходящих материалов, в С: фосфора - 60; кислоты, поступающей  на башни  гидратации 40; оборотной кислоты (на входе в башню) - 60; кислоты, вытекающей из башни -80; отходящих газов 150; поступающего воздуха 15; 10% от общего количества воздуха подогрето до 60. При решении использовать данные материального баланса, приведенного на стр. 303.

данные материального баланса, приведенного на стр. 303

Скачать решение задачи 6.29

Задача 6.30. Используя данные материального баланса башни гидратации предыдущей задачи, составить ее часовой тепловой баланс и вычислить количество циркулирующей в ней (оборотной) 65%-ной Н3РО4 при сжигании 3000 кг/ч фосфора, если температура газа, поступающего в башню, 150 °С; отходящего газа 55 °С; поступающей кислоты 40 °С, а выходящей кислоты 70 °С,
Скачать решение задачи 6.30

 

Задачи на получение азотистой кислоты

Задача 5.1. Определить количество аммиака и воздуха, необходимые для производства 1000 кг HNO3, а также состав газа после окисления аммиака и температуру, до которой необходимо нагревать аммиачно-воздушную смесь для того, чтобы процесс окисления аммиака протекал автотермично. Исходные данные для расчета: степень превращения аммиака в окись азота К1 = 0,97; степень абсорбции K2 = 0,92; концентрация аммиака в аммиачно-воздушной смеси K3 = 11,5% (об.); теплопотери в окружающую среду K4 = 0,04 от прихода теплоты; температура контакта tК = 800 °С и температура нитрозных газов, поступающих в котел-утилизатор, tF = 800 °С.
Скачать решение задачи 5.1

Задача 5.3. Рассчитать диаметр сетки платинородиевого катализатора для контактного аппарата, обеспечивающего получение 70 т/сут НNО3. Степень превращения NH3 в NO составляет 0,97, степень абсорбции 0,99. Окисление аммиака происходит при 1-10^6 Па (1 атм). Напряженность катализатора принять равной 600 кг/(м2*сут). Содержание аммиака в смеси 11% (об.).
Скачать решение задачи 5.2

Задача 5.4. Определить основные размеры контактного аппарата для окисления аммиака под давлением 7,5*10^5Па (7,5 атм) производительностью по НNO3 2,5 т/ч. Степень превращения в N0 0,96; степень абсорбции 0,99. Содержание аммиака в газе, поступающем на окисление, 11 % (об.). Катализатор - платино-родиевый в виде сетки: d = 0,009 см и n = 1024. Температура процесса 900 °С.
Скачать решение задачи 5.3

Задача 5.5. Определить количество пара, которое можно получить на 1000 кг НЫО3 при охлаждении нитрозных газов, выходящих из контактного аппарата, в котле-утилизаторе.
Параметры получаемого пара: t = 450 °С, Р = 40*10^5 Па (40 атм). Состав газа, поступающего в котел-утилизатор на 1000 кг HNO3:
            м3     % об
NO    329    10,85
O2    105,5    3,8
N2    1981    64,95
H2O  3,8      20,4
Температура газа на входе в котел-утилизатор 800 °С, на выходе из него 250 °С. Теплопотери составляют 5% от количества поступающей теплоты.
Скачать решение задачи 5.5

Задача 5.6. Определить время, необходимое для окисления наполовину окиси азота при 30 С и 3,6*10^5 Па (3,6 атм), если в газе содержится 8% NO и 6% (об.) O2.
Скачать решение задачи 5.6

Задача 5.7 Нитрозный газ, содержащий 9% NO, 6% (об.) О2 и азот, должен быть окислен перед дальнейшей переработкой на 90%. Какой необходим окислительный объем, если часовое количество нитрозного газа при 30 °С и 1*10^5 Па (1 атм) составляет 20 000 м3.
Скачать решение задачи 5.7

Задача 5.8 Для условий предыдущей задачи, насколько окислится газ в газоходе, если диаметр его 1 м, а длина 25 м. Нагревом газа за счет теплоты реакции окисления пренебречь.
Скачать решение задачи 5.8

Задача 5.9. Нитрозный газ, содержащий 7% NO, 5% (об.) О2 и азот, окисляется на 30%. Определить состав газа после окисления.
Скачать решение задачи 5.9

Задача 5.10. Газовая смесь состоит из окиси азота и кислорода. Найти концентрацию кислорода, при которой содержащаяся в смеси окись азота окисляется с максимальной скоростью. Температура газов, при которой протекает окисление, менее 150 С.
Скачать решение задачи 5.10

Задача 5.11. Решить задачу, аналогичную предыдущей, но для случая, когда в газовой смеси, помимо окиси азота и кислорода, содержатся и другие компоненты, не принимающие участия в химической реакции окисления окиси азота. Определить, при каком отношении b : x скорость окисления максимальна.
Скачать решение задачи 5.11

Задача 5.12. Содержащий окись азота газ смешивают с воздухом. Определить, при каком содержании кислорода в полученной смеси скорость окисления азота максимальна и какой объем добавляемого к газу воздуха обеспечивает это количество кислорода в смеси.
Примем обозначения: x - число объемов воздуха, добавляемого к 1 объему исходного газа;
a - объемная доля окиси азота в исходном газе; b - объем кислорода, вводимого с воздухом на 1 объем исходного газа; c - объемная доля прочих (инертных) компонентов в исходном газе; n - объем азота, вводимого в смесь с воздухом.
Скачать решение задачи 5.12

Задача 5.13 Рассчитать степень полимеризации NO2 при 45 С и давлении NO2 и N2O4 [в пересчете на NO2 (т. е. РNO2 + 4- 2РN2O4), равном 0,5*10^5 Па (0,5 атм). Общее давление 1*10^5 Па (1 атм). Кроме окислов азота, в газе содержится азот.
Скачать решение задачи 5.13

Задача 5.14 Определить равновесный состав газа, содержащего 50% NO и 50% (об.) NO2, при 25 С и 1*10^5 Па (1 атм). Константы равновесия:
Kp = P2(NO2)/P(N2O2)=0,145 Kp = P(NO)*P(NO2)/P(N2O2)=1,4
Скачать решение задачи 5.14

Задача 5.15 Определить равновесную концентрацию азотистой кислоты в 6%-ном растворе HNO3 при 25 °С и парциальном давлении окиси азота над раствором РNO = 0,4 атм.
Скачать решение задачи 5.15

Задача 5.16. На абсорбцию поступает нитрозный газ, содержащий 2% NO; 4,7% NO2 и 1,8% (об.) N2O4. Абсорбцию ведут 50%-ной HNO3 при 25 °С и 1*10^5 Па (1 атм). Найти степень поглощения окислов азота, степень превращения их в азотную кислоту и состав газа после абсорбции, если будет достигнуто равновесие. Окисление NO кислородом в расчете не учитывать.
Скачать решение задачи 5.16

Задача 5.17. Определить значения РNO2 и РNO+NO2. Для построения линии, характеризующей равновесие при t = 35 °С над 40%-ной HNO3.
Скачать решение задачи 5.17

Задача 5.18. Определить по номограмме, равновесный состав газа при общем парциальном давлении окислов азота 0,25*10^5 Па (0,25 атм) над 50%-ной HNO3 при 30 °С.
Скачать решение задачи 5.18

Задача 5.20. Сколько следует добавить воздуха к нитрозному газу, поступающему на абсорбцию для того, чтобы содержание кислорода в выхлопном газе, обеспечивающее высокую скорость окисления N0, а следовательно, и переработку окислов азота в азотную кислоту, было 5% (об.). Нитрозный газ после окисления аммиака содержит, кмоль:
NO - 17,65
O2 - 6,9
Н2O - 33,6
N2 - 111,95
Всего - 170,1
Состав воздуха: 79,1% N2 и 20,9% (об.) О2. Принять степень окисления окислов азота в выхлопном газе равной нулю, степень кислотной абсорбции 90%, температуру выхлопных газов 30 °С.
Скачать решение задачи 5.20

Задача 5.21. Рассчитать состав нитрозного газа, поступающего в холодильник-конденсатор агрегата получения азотной кислоты, работающего под давлением 7,3*10^5 Па (7,3 атм)
Исходные данные
производительность агрегата  14,9 т/ч HNO3;
расход аммиачно-воздушной смеси (АВС) 48000 м3/ч;
содержание NH3 в аммиачно-воздушной смеси 10,3% (об.);
степень превращения аммиака 0,94;
степень окисления окислов азота перед окислителем  0,57;
степень окисления окислов азота после окислителя 0,84.
Скачать решение задачи 5.21

Задача 5.22. Составить для условий предыдущей задачи материальный и тепловой балансы холодильника-конденсатора нитрозного газа агрегата по получению азотной кислоты, работающего под давлением 7,39*10^5 Па (7,3 атм). Расчет производится на  1000 кг HNO3.
При расчете принять:
степень превращения окислов азота 0,98;
температура нитрозного газа на входе в холодильник-конденсатор 160 °С;
температура нитрозного газа на выходе из холодильника-конденсатора 40 °С.
Состав поступающего газа в холодильник-конденсатор:
                м3          кг        кмоль      %об.
NO       49,62     66,45    2,215       1,55
NO2   262,28    538,6     11,71       8,21
O2       63,02     90,02      2,81        1,97
N2      2294,9   2868,6  102,45      71,8
H2O    522,77   420,08   23,33     16,36        
Всего 3192,59 3983,75 142,52    100
Степень конденсации водяных паров принимаем 90%.
Скачать решение задачи 5.22

Задача 5.23. Для условий предыдущей задачи, рассчитать количество воды, необходимое для орошения ейсорйщюнтюй колонны, а также выполнить расчет трех первых по ходу газа тарелок
Скачать решение задачи 5.23

Задача 5.25. Произвести материальный расчет двух первых по ходу газа тарелок абсорбционной колонны для переработки окислов азота в азотную кислоту при пенном режиме и тепловой расчет первой тарелки. В расчетах учесть окисление N0 в жидкой фазе.
Исходные данные Состав нитрозного газа перед абсорбционной колонной, % (об.): NO2 - 7,66; N2 - 82,2; NO - 0,64; Н2O - 3,15; O2 - 6,35
Давление газа на входе в колонну 1,3 атм,
Степень окисления окислов азота в азотную кислоту в колонне 0,92.
Концентрация продукционной кислоты  50% HNO3,
Окислы азота перерабатываются в изотермических условиях при 30 °С,
Теплота отводится холодной водой через стенку холодильных элементов, расположенных в слое пены на тарелке.
Материальный и тепловой расчеты ведем на 1000 кг моногидрата азотной кислоты.
Скачать решение задачи 5.25

   

Cтраница 1 из 12

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 www.megastock.com Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат