Задачи по химии полимеров

Задачи на получение серной кислоты

Задача 2.1. Вертикальный цилиндрический сборник диаметром 3 м заполнен на 1,5 м 92%-ной H2SO4. Определить количество моногидрата в сборнике. Плотность 92%-ной кислоты при 20 °С 1824 кг/м3.
Скачать решение задачи 2.1

Задача 2.2 При 50 С серная кислота имеет плотность 1600 кг/м3. Определить плотность этой кислоты при 20 °С и ее концентрацию
Скачать решение задачи 2.2

Задача 2.3. К 500 кг 90%-ной H2SO4 прибавляют 25кг H2O. Определить повышение температуры кислоты.
Скачать решение задачи 2.3

Задача 2.4. За 1 ч в смеситель поступает 3200 кг SO3 и 360 кг H2O. Сколько теплоты следует отводить, чтобы температура вытекающего олеума была 18 С?
Скачать решение задачи 2.4

Задача 2.5. За 1 ч в смеситель поступает 1000 кг олеума, содержащего 20% SO3 своб (104,5% H2SO4) и 500 кг 90%-ной H2SO4 при начальной температуре компонентов 100 °С. Сколько тепла выделяется в смесителе?
Скачать решение задачи 2.5

Задача 2.6. В смесителе за 1 ч 20 т 75%-ной H2SO4 разбавляют водой до концентрации 68%. Определить тепловое напряжение холодильных элементов в смесителе, если температуру вытекающей кислоты поддерживают на уровне 25 °С.
Скачать решение задачи 2.6

Задача 2.7. Для получения 75%-ной H2SO4 1 т 95%-ной H2SO4 разбавляют 40%-ной H2SO4. Сколько при этом выделится теплоты?
Скачать решение задачи 2.7

Задача 2.8. Определить выход огарка при обжиге колчедана, содержащего 45% S, если сера выгорает полностью.
Скачать решение задачи 2.8

Задача 2.9. Печное отделение сернокислотного завода состоит из 2 печей КС (кипящего слоя), каждая из которых имеет производительность 200 т колчедана в сутки. На обжиг поступает колчедан, содержащий 43% S (в расчете на сухой). Выходящий из печи огарок содержит 1% S. Определить количество огарка, удаляемого из печного отделения за 1 ч.
Скачать решение задачи 2.9

Задача 2.10. Подсчитать максимальное содержание двуокиси серы в обжиговом газе, полученном при сжигании колчедана, при условии, что весь кислород поступающего в печь воздуха расходуется на обжиг.
Скачать решение задачи 2.10

Задача 2.11 Рассчитать количество сухого воздуха, необходимого для сжигания 1000 кг колчедана, и объем полученного обжигового газа, если колчедан содержит 41% S, а огарок - 0,5%. Влажность колчедана 7,4%. Концентрация SO2 в обжиговом газе равна 10% (об.).
Скачать решение задачи 2.11

Задача 2.12. Исходя из условий предыдущей задачи рассчитать состав сухого и влажного обжигового газа (в процентах и абсолютных величинах). Влажность воздуха 2% (об.).
Скачать решение задачи 2.12

Задача 2.13. Определить количество выделившейся теплоты и теоретический расход воздуха при обжиге углистого колчедана, содержащего 35% S и 5°о C. Расчет вести на 100 кг колчедана.
Скачать решение задачи 2.13

Задача 2.14. Сырьем для производства серной кислоты служит колчедан, содержащий 40% S и 5% H2O. Подсчитать количество теплоты, выделяющейся при сгорании 1 т колчедана, если огарок содержит 1% S.
Скачать решение задачи 2.14

Задача 2.15. Подсчитать количество теплоты, вносимой в печь 1000 кг колчедана, содержащего 4% Н2О, и воздухом, требующимся для сжигания этого колчедана в количестве 2500 м3/т. Температура колчедана и воздуха 25 °С, степень насыщения воздуха водяным паром 0,7.
Скачать решение задачи 2.15

Задача 2.16. Подсчитать количество теплоты, уносимой огарком из печи, в которой сжигают 9 т колчедана в 1 ч, если выход огарка на 1000 кг колчедана равен 750 кг и его температура 500 °С. Теплоемкость огарка равна 1 кДж/(кг-К).
Скачать решение задачи 2.16

Задача 2.17. Подсчитать количество теплоты (на 1000 кг колчедана), уносимой из печи газом, содержащим, в % (об.): 10 - SO2, 7 - O2, 3 - H2O и 80 - N2. Объем газа, получаемого при обжиге 1000 кг колчедана, 2500 м3, а температура его рна выходе из печи 600 С.
Скачать решение задачи 2.17

Задача 2.18. Составить материальный баланс обжига колчедана, содержащего 42% S и 4% H2O. Концентрации SO2 и SO3 в сухом обжиговом газе 14,5 и 0,1% (об.). Содержание серы в огарке 1%.
Скачать решение задачи 2.18

Задача 2.19. Составить тепловой баланс обжига колчедана на основе материального баланса, рассчитанного в предыдущей задаче. Температура колчедана и воздуха 20 °С, огарка 750 °С, обжигового газа 850° С. Расчет ведем на  1000 кг влажного колчедана.
Скачать решение задачи 2.19

Задача 2.20. Составить материальный баланс сушильной башни для осушки 25300 м3/ч воздуха, поступающего в форсуночную печь для сжигания серы. Температура воздуха 20 °С.
Для осушки применяют 98%-ную H2SO4. Из сушильной башни вытекает кислота, содержащая 96%-ную кислоту (рис). Содержание насыщенного водяного пара в воздухе при 20 °С равно 17,3 г/м3.

Из сушильной башни вытекает кислота, содержащая 96%-ную кислоту

Скачать решение задачи 2.20

Задача 2.21. Определить температуру серной кислоты, вытекающей из башни для осушки воздуха, если входящий воздух имеет температуру 20 °С, а входящая кислота 55 °С; покидает башню сухой воздух с температурой 40 °С. Остальные данные для расчета взять из предыдущей задачи.
Скачать решение задачи 2.21

Задача 2.22. Сырьем для производства серной кислоты служит сера 1-го сорта следующего состава: S - 99,6%; As - 0,01%; H2O - 0,2%; зола - 0,2%. Обжиговый газ содержит 12% (об.) - SO2. Производительность завода 900 т/сут моногидрата. Подсчитать количество воздуха, которое необходимо подать в печи для сжигания серы.
Скачать решение задачи 2.22

Задача 2.23. Определить количество теплоты, которое надо затратить на плавление 1,442 т/ч серы, если температура серы 5°С.
Скачать решение задачи 2.23

Задача 2.24. В печи КС-200 сгорает в 1 ч 10 т колчедана, содержащего 40% S. Определить интенсивность печи, т. е. количество колчедана (в пересчете на 45%-ный), сжигаемого на 1 м3 пода печи в сутки, если площадь основного пода печи 17,7 м3.
Скачать решение задачи 2.24

Задача 2.25 Подсчитать производительность печи пылевидного обжига колчедана, если ее диаметр 4,2 м, высота 8 м, а интенсивность 1000 кг/(м3*сут).
Скачать решение задачи 2.25

Задача 2.26. Расчет печи для обжига колчедана в кипящем слое. Исходные данные: в печи сжигают 240 т 45%-него колчедана в сутки; содержание SO2 + SO3 в обжиговом газе 15% (об.); температура в печи 850 °С; степень выгорания серы 98%, что соответствует времени пребывания газа в печи 8 с. Скорость газа в печи 1 м/с.
Скачать решение задачи 2.26

Задача 2.27. Определить часовой расход ангидрита, содержащего 86,8% CaSO4, при переработке его в серную кислоту в цехе мощностью 150 000 т моногидрата в год.
Количество рабочих дней в году 350, коэффициент использования серы во всем процессе - 90%.
Скачать решение задачи 2.27

Задача 2.28. На обжиг подают 31,7 т/ч ангидрита, содержащего 86,8% CaSO4. Количество влаги в ангидрите 1%, степень диссоциации его 96%. В качестве восстановителя и источника теплоты в шихту добавляют антрацит, содержащий 90% углерода. Избыток углерода против стехиометрического 20%. Составить материальный баланс обжига при двухкратном избытке воздуха, расходуемого на сжигание углерода.
Скачать решение задачи 2.28

Задача 2.29. Газ покидает промывное отделение с температурой 20 °С. Температура орошающей кислоты 40 °С. Определить количество водяного пара, уносимого газом в расчете на 1 т продукции, если концентрация SO2 в газе 10% (об ) и степень его использования 95%.
Скачать решение задачи 2.29

Задача 2.30. Определить количество промывной кислоты (H2SO4) (в % по отношению ко всей продукции) при условии, что печной газ содержит 14% SO2 и 0,5% (об.) SO3, а коэффициенты использования SO2 и SO3 равны 0,95 и 1.
Скачать решение задачи 2.30

Задача 2.31. В печи сжигают 150 т/ч колчедана. Из 1 т колчедана получается 2549,7 м3 газа при н. у.; его плотность при н. у. 1,42 кг/м3. Температура выходящего из печи газа 400 °С. Определить количество циклонов НИИОГАЗ, которое необходимо поставить для очистки газа перед электрофильтрами
Скачать решение задачи 2.31

Задача 2.32. Выбрать число электрофильтров и их тип для очистки 63495 м3/ч печного газа. Температура газа 350 °С. Скорость газа в электрофильтре принимаем равной 0,5 м/с.
Скачать решение задачи 2.32

Задача 2.33. Составить материальный баланс первой промывной башни производства серной кислоты контактным методом.
Состав и количество газа (при н. у.), поступающего в промывное отделение:
             %об     м3/ч
SO2      13     15470
SO3      0,3       357
O2        3,4      4050
N2       83,1    99000
H2O       -         7250
Башню орошают 60%-ной H2SO4 с температурой 50 С. Газ покидает башню с температурой  115°С.
Скачать решение задачи 2.33

Задача 2.34. Составить тепловой баланс первой стадии промывки печного газа и определить размеры промывной башни.
Исходные данные: производительность завода 100000 т/год моногидрата; расход колчедана 0,878 т на 1 т моногидрата. Из 1 т колчедана получают 2916 м3 печного газа, содержащего 9,6% (об.) SO2 и 74 кг водяного пара, примешанного к этому газу. Температура поступающего газа 300 °С, уходящего 115 °С. Промывной аппарат питается 76%-ной H2SO4; температура поступающей кислоты 50 °С. Планово-предупредительный ремонт осуществляется в течение всего года; на капитальный ремонт завод останавливают на 10 дней в году.
Скачать решение задачи 2.34

Задача 2.35. Исходя из условий предыдущей задачи, определить площадь поперечного сечения промывного аппарата, работающего при пенном режиме, количество полок в аппарате и его высоту (рис. 2.7).

определить площадь поперечного сечения промывного аппарата, работающего при пенном режиме, количество полок в аппарате и его высоту

Рисунок 2.7 - Принципиальная схема двухполочного пенного аппарата: 1 - корпус, 2 - решетка, 3 - приемник коробка, 4 - сливная труба, 5 - гидравлический затвор, 6 - штуцер
Скачать решение задачи 2.35

Задача 2.36. Определить потери SO2 с первой промывной кислотой, если она отводится на склад в количестве 7 т/ч с концентрацией 70% H2SO4 и температурой 100 °С. Содержание SO2 в газе 15% (об.).
Скачать решение задачи 2.36

Задача 2.37. Рассчитать оросительный холодильник для 1-й промывной кислоты. Начальная температура кислоты 90 °С, конечная 60 °С. Количество охлаждаемой кислоты с концентрацией 60% H2SO4 100 т/ч, ее теплоемкость 2,28 кДж/(кг*К). Начальная температура воды 25 °С, конечная 40 °С. Для холодильника использовать трубы из графитопласта АТМ-1.
Скачать решение задачи 2.37

Задача 2.38. Составить материальный баланс сушильного отделения на 1000 кг колчедана.
Исходные данные. Состав сухого газа и количество его на 1000 кг колчедана:
               % об    м3       кг
SO3         9,6     277    791
O2            7,9     228    324
N2           82,5   2377  2970
Всего......100   2879   4085
Водяных паров в газе 138 м3 или 111 кг.
Газ разбавляется воздухом до 7,5% (об.) SO2, т. е. до концентрации, оптимальной для процесса контактирования. Водяные пары поглощаются 94%-ной H2SO4 и кислота разбавляется до 93,5%. Уходящий из сушильного отделения газ содержит 0,2 г/м3 Н2О.
Скачать решение задачи 2.38

Задача 2.39. Можно ли при 550°С и атмосферном давлении достичь степени окисления 0,9 если газ содержит 7% SO2 и 11% (об.) O2?
Скачать решение задачи 2.39

Задача 2.40. Производительность контактного аппарата 1080 т/сут моногидрата. Газ, поступающий в аппарат, содержит 7,5% (об.) SO2. Принимая коэффициент использования SO2 равным 98%, определить объем газа (н. у.), поступающий в контактный аппарат за 1 ч.
Скачать решение задачи 2.40

Задача 2.41. Подсчитать объемную скорость газа в контактном аппарате, если объем катализатора в нем 15 м3, а расход газа 9000 м3/ч.
Скачать решение задачи 2.41

Задача 2.42. Определить равновесную степень превращения SO2 в SO3 в первом слое катализатора при следующих условиях: температура газа на входе в слой равна 415 °С, на выходе из слоя 575 °С; исходный газ содержит 11,85% SO2 и 8,9% (об.) O2; давление принято равным 101,3 кПа.
Скачать решение задачи 2.42

Задача 2.43. В первый слой контактного аппарата поступает газовая смесь с температурой 440 °С и содержанием SO2 - 7,5% (об.). За счет теплоты реакции температура газа повышается до 590°. Определить степень превращения SO2 в слое (х1).
Скачать решение задачи 2.43

Задача 2.44. В контактный аппарат всего поступает 133 000 м3/ч газа. После первого слоя газ охлаждают за счет введения части газа с температурой 220 °С. Температура газа на входе во второй слой должна быть 480 °С; газ, покидающий первый слой, имеет температуру 590 °С.
Определить объемы газовых потоков, поступающих в первый слой (Уг) и после первого слоя (V2): V1 = 133 000 - V2.
Скачать решение задачи 2.44

Задача 2.47. На контактирование поступает газ, содержащий 7,5% - SO2 и 13,5% (об.) - О2. Определить оптимальную температуру процесса для степени превращения 0,7
Скачать решение задачи 2.47

Задача 2.48. На первый слой контактного аппарата поступает газ, содержащий 7,5% SO2 и 10,5% (об.) О2, с температурой 440 °С. Считая, что на 1-м участке первого слоя превращение происходит на 0,14, определить необходимое время контакта для этих условий.
Скачать решение задачи 2.48

Задача 2.49. Определить необходимое время контакта во втором слое катализатора, если начальный газ имел состав 9% SO2, 12% О2 и 79% (об.) N2 и степень превращения во втором слое изменяется от 0,6 до 0,84. Температура газа на входе в слой 460 °С,
Скачать решение задачи 2.49

Задача 2.50. Высота первого слоя катализатора 0,4 м, общее количество газа (н. у,), поступающего в контактный аппарат, 32 700 м3/ч [его состав: а = 7,5% SO2, b = 10,5% О2 и с = = 82% (об.) N2]. Температура начала контактирования 440, температура газа, покидающего слой, 590 °С. Давление в контактном аппарате 111,4 кПа,
Определить гидравлическое сопротивление слоя, если известно, чго при н. у. плотности SO2, О2 и N2 равны 2,86, 1,43 и 1,25 кг/м3.
Скачать решение задачи 2.50

Задача 2.51. Составить таблицу материального баланса контактного отделения, если состав и количество компонентов (на 1 т колчедана) поступающего газа следующие:
                 % (об )   кг         м3
SO2  .  .      7,1   749,4    262,2
O2  .  .        11,0   579,6    406
N2  .  .        81,9   3782   3024
Степень превращения 0,98.
Скачать решение задачи 2.51

Задача 2.52. Во второй ступени контактного аппарата с кипящим слоем катализатора степень превращения газа, содержащего 11% SO2 и 10% (об.) О2, изменяется от 0,64 до 0,87. Константа скорости реакции для данных условий (Т = 770 К) равна 3,45*10-5. Определить необходимое время контакта в слое.
Скачать решение задачи 2.52

Задача 2.55. На первую ступень контактного аппарата с кипящим слоем катализатора поступает 65 200 м3/ч газа, содержащего 11% (об.) SO2. Температура в слое 550 °С. Конечная степень окисления в слое 0,75. Определить температуру газа на входе в контактный аппарат.
Скачать решение задачи 2.55

Задача 2.56. Во втором слое контактной массы аппарата КС поддерживают температуру 480 °С. Количество теплоты, которую необходимо отвести из слоя, составляет 3 352 000 кДж/ч В змеевиновый холодильник, находящийся в кипящем слое, подают воду с  t = 20 °С;  вода  нагревается до 80 °С. Определить необходимую поверхность теплообмена и расход охлаждающей воды.
Скачать решение задачи 2.56

Задача 2.57. Определить предельное количество влаги, кото рое может быть принесено с печными газами в сушильные башни чтобы вся продукция сернокислотного завода могла быть выпущена в виде 20%-ного олеума.
Скачать решение задачи 2.57

Задача 2.58. Составить материальный баланс (на 1000 кг колчедана) сушильно-абсорбционного отделения.
Исходные данные
Продукция выпускается в виде олеума с концентрацией SO3своб = 20%; олеумный абсорбер орошается олеумом, содержащим 20% SO3своб; за один цикл он закрепляется на 1%. В олеумный абсорбер поступает с газом 919 кг 503 на 1000 кг колчедана; с серной кислотой из сушильного отделения вносится 119,3 кг Н2О на 1000 кг колчедана.
Моногидратный абсорбер орошается 98%-ной H2SO4, которая за один цикл закрепляется на 0,5%. На сушильную башню подается 94%-ная H2SO4 в количестве 22 400 кг на 1000 кг колчедана; выходящая кислота содержит 93,5% H2SO4 (рис. 11.18).

Составить материальный баланс (на 1000 кг колчедана) сушильно-абсорбционного отделения.

Скачать решение задачи 2.58

Задача 2.59. Часовые материальные балансы олеумного и моногидратного абсорберов представлены ниже.
По данным этих таблиц составить тепловые балансы олеумного и моногидратного абсорберов при следующих условиях их работы: температура газа на входе в олеумный абсорбер 80 °С, на выходе - 50 °С; температура газа на входе в моногидратный абсорбер и на выходе из него 50 °С; температура кислот, орошающих абсорберы - 40 °С. Входящий газ содержит 7% (об.) SO3

Часовые материальные балансы олеумного и моногидратного абсорберов представлены ниже.

Скачать решение задачи 2.59

Задача 2.60. В олеумный абсорбер поступает 30 800 м3/ч газа, содержащего 7,5% (об.)SO3. Определить размеры абсорбера для следующих условий его работы: степень абсорбции SO3 - 40%; температура олеума, орошающего абсорбер - 45 °С; вытекающего из  абсорбера - 55 °С;  удельная  поверхность насадки 87,5 м2/м3; плотность орошения 10 м3/(м2-ч). Абсорбер орошают олеумом, содержащим: 19,5% - SO3; вытекающий содержит 21% SO3своб.
Скачать решение задачи 2.60

Задача 2.61. Определить состав получаемого газа и теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1000 м8 сероводородного газа, в котором содержится 85% Н2S и 4% (об.) Н2О. Воздух содержит 1,5% (об.) Н2О.
Скачать решение задачи 2.61

Задача 2.62. Определить состав газа, получаемого при сжигании сероводородного газа, содержащего 85% H2S и 4% (об.) Н2О. Количество воздуха, подаваемого в горелку, равно десятикратному объему газа. Воздух содержит 1,5% (об.) Н2О.
Скачать решение задачи 2.62

Задача 2.63. Составить материальный и тепловой балансы сжигания сероводорода для сернокислотного завода производительностью 10 т/ч моногидрата. Исходный газ содержит 90% Н2S, 5% H2O и 5% (об.) N2. На 1 м3 сероводородного газа в печь подается 10 м3 воздуха (в пересчете на сухой); содержание влаги в воздухе 1% (об.). Температура поступающего воздуха и сероводородного газа 20 °С.
Скачать решение задачи 2.63

Задача 2.64. Рассчитать объем контактной массы на первом участке первого слоя катализатора для окисления SO2, получаемого сжиганием сероводорода, пользуясь следующими данными:
производительность контактного еппарата 15 т/ч моногидрата;
состав газа %  (об.)
SO2...........   10
O2............   4,27
Н2О...........  11,87
N2.............   73,86
Всего.......   100
используется ванадиевая контактная масса (БАВ); энергия активации для нее Е = 59 900 кДж/кмоль; коэффициент для подсчета константы скорости реакции для гранулированной контактной массы K0 = 0,222; принимаемый режим работы контактного аппарата - температура входа газа в контактный аппарат 455 °С; степень превращения на первом слое х = 0,5.
Скачать решение задачи 2.64

Задача 2.66. Определить размеры башни для выделения паров серной кислоты из газов, полученных окислением сернистого ангидрида мокрым катализом для системы производительностью 5000 кг/ч моногидрата серной кислоты.
Температуры: газа на входе в башню 450 °С, на выходе - 75 °С; серной кислоты на входе в башню 50 °С, на выходе - 80 °С.
Состав газа на входе в башню:
             %об     м3/ч   кг/ч
SO2     5,22     1119   4021
H2O      7,38    1581  1280
H2SO4 0,08      17      75
SO2     87,32  18683 24094            
Всего 100,00  21400  29470
Скачать решение задачи 2.66

Задача 2.67. Определить количество и кратность орошения башенной системы производительностью 10 т/ч моногидрата, состоящей из двух продукционных башен, двух абсорбционных и неорошаемого окислительного объема.  Часовая подача кислоты
на башни (в м3): 1 - 41, II - 159, III - 199, IV - 37.
Скачать решение задачи 2.67

Задача 2.69. Определить количество 6%-ной нитрозы, которое нужно подать на орошение башен продукционной зоны для выработки 10 т моногидрата в сутки, если азотооборот в нитроз-ной системе равен 560 кг НNО3 на 1 т моногидрата и продукционная кислота содержит 0,05% HNO3 (или 0,03% N2O3)
Скачать решение задачи 2.69

Задача 2.70. Определить общий объем башенной системы и высоту башен при интенсивности системы 200 кг/(м3-сут) если ее производительность равна 222 т моногидрата в сутки. Диаметры башен принять равными, в м:
   внутренний  наружный
I и IV ...  3,5      4
II и III.....4,5       5
Скачать решение задачи 2.70

Задача 2.71. Пересчитать содержание окислов азота в нитрозе на условную концентрацию HNO3 и HNSO5, если состав нитрозы, поступающей в продукционную зону башенной системы, следующий: H2SO4 - 74%, N2O3 - 2,6%, Н2О - 23,4%.
Скачать решение задачи 2.71

Задача 2.72. Определить количество воды, необходимое для образования по нитрозному методу 600 т H2SO4 в моногидрате.
Скачать решение задачи 2.72

Задача 2.73. В продукционную башню подается 8000 кг нитрозы, содержащей 6% HNO3; из башни отводится 8500 кг кислоты, содержащей 0,03% N2O3. Определить количество окиси азота, уходящей из башни
Скачать решение задачи 2.73

Задача 2.74. В продукционной башне образуется 2,8 т моногидрата в 1 ч. Определить количество теплоты, выделившейся в течение 1 ч в процессе кислотообразования. если вытекаюшая из башни кислота содержит 76% H2SO4.
Скачать решение задачи 2.74

Задача 2.75. В первую продукционную башню на каждую тонну моногидрата в продукции поступает 2500 м3 газа, содержащего 10% О2 и 2% (об.) Н2О. Башня орошается нитрозой с температурой 70 °С. Считая, что в первой башне перерабатывается 40% SO2 и 70% из этого количества окисляется за счет окислов азота нитрозы, определить содержание водяного пара в выходящем газе и количество влаги газа, поглощенной в башне.
Скачать решение задачи 2.75

Задача 2.76. Определить суточный расход азотной кислоты на 1 т моногидрата, если  объем  выхлопного газа составляет 2198 м3/т и суточная производительность сернокислотного цеха 500 т H2SO4. Содержание окислов азота в выхлопном газе равно 0,2% (об.). Потерей окислов азота с продукцией пренебречь.
Скачать решение задачи 2.76

Задача 2.77. Составить материальный баланс первой продукционной башни башенной системы. Часовое количество поступающего газа, кг/ч
SO2 - 4610
O2 - 1920
N2 - 20000
H2O - 286
Всего - 26816
Орошающая нитроза содержит 76% H2SO4 и 4% HNO3 и имеет температуру 80 °С. Вытекающая кислота содержит 76% H2SO4 и 0,04% HNO3. Азотооборот равен 560 кг HNO3 на 1 т моногидрата, а степень превращения SO2 в первой башне 0,4. Башенная система работает без денитратора и продукция отбирается из первой башни.
Скачать решение задачи 2.77

Задача 2.78. Составить материальный баланс четвертой башни (первой абсорбционной), если в нее поступает 48 500 м3/ч газа следующего состава: N2 - 81, О2 - 6,5, NO - 6,25 и NO2 - 6,25% (об.).
Башни орошают смесью кислот:
из  второй башни 831 790 кг/ч с нитрозностью 12,19% HNO3
из  пятой башни 13580 кг/ч с нитрозностью 3,39% HNO3
из  шестой башни 186650 кг/ч с нитрозностью 1,1% HNO3
Содержание окислов азота в газе, уходящем из четвертой башнн, равно 0,78% N2О3. Количества отдельных компонентов газа:
N2 48 500*0,81 = 39285 м3/ч 49100 кг/ч
O2 48 500*0,065 = 3152 м3/ч 4550 кг/ч
N2 48 500*0,0625 = 3031 м3/ч  4020 кг/ч
N2 48 500*0,0625 = 3031 м3/ч  6125 кг/ч
Всего.  ...      48500 м3/ч  63835 кг/ч
Скачать решение задачи 2.78

Задача 2.79. Определить количество воды, которое необходимо удалить из системы для того, чтобы 69%-ную H2SО4 упарить до концентрации 91%.
Скачать решение задачи 2.79

Задача 2.80. В топку концентратора подают газ Ставропольского месторождения; его состав [в % (об.)]: 98 - СН4; 0,4 - С2Н6; 0,2 - С3Н8; 1,3 - N2 и 0,1 - СО2. Рассчитать объем воздуха, необходимый для сжигания 1 м3 этого газа и объем продуктов сгорания при коэффициенте избытка воздуха а = 2.
Скачать решение задачи 2.80

Задача 2.81. По данным предыдущей задачи и при условии, что теплота сгорания Ставропольского газа 35 615 кДж/м3, рассчитать состав газа, поступающего в концентратор.
Условия работы концентратора: рабочая температура газа 850 °С. Температура воздуха, поступающего в топку 20 °С.
Скачать решение задачи 2.81

 

Получение водорода и аммиака

Задача 3.1. Определить равновесный состав конвертированного газа (предназначенного для синтеза аммиака), получаемого при конверсии метана смесью водяного пара и воздуха, обогащенного кислородом [40% О2 и 60% (об.) N2]. Соотношение между объемами компонентов СН4 : Н2О : О2 : N2 в исходной газовой смеси принять равным 1 : 1 : 0,6 : 0,9. Температура конверсии 1100 К, общее давление 1*10^5 Па (1 атм).
Скачать решение задачи 3.1

Задача 3.2. Найти равновесный состав газа, образующегося при конверсии метана, используемый для синтеза метанола Метан окисляют водяным паром, двуокисью углерода и кислородом. Соотношение между объемами компонентов CH4 : H2O : СО2 : O2 в исходной газовой смеси принять равным 1 : 0,7 : 0,3 : 0,6. Температура конверсии 1200 К, давление в конверторе 1*10^5 Па (1 атм).
Скачать решение задачи 3.2

Задача 3.3. Составить материальный и тепловой балансы трубчатой печи для конверсии природного газа. Состав природного газа, % (об.): СH4 - 97,8; С2Н6 - 0,5; С3Н8 - 0,2; С4Н10 - 0,1; Н2 - 1,4 Отношение объемов пар/газ в исходной смеси 2,5. Принять: степень конверсии газа по углероду 67%; гомологи метана разлагаются нацело; соотношение между СО и СО2 в конвертированном газе соответствует равновесию реакции (3.4) при температуре газа у выхода из печи; температура паро-газовой смеси на входе в печь 380 °С, на выходе из нее 700 °С; температуре дымовых газов на выходе 800 °С. Теплопотери в окружающую среду принять равными 4% от прихода теплоты. Давление в конверторе 10^5 Па (1 атм). Расчет ведем на 100 м3 природного газа (при нормальных условиях).
Скачать решение задачи 3.3

Задача 3.4. Составить материальный и тепловой балансы конвертора второй ступени и определить необходимый объем катализатора для конверсии 100 м3 сухого газа. В качестве окислителей используется водяной пар и кислород воздуха. Отношение (СО + Н2) : N2 в конвертированном газе должно быть 3,2. Состав газа, поступающего на конверсию из трубчатой печи, принять по данным предыдущего Скачать решение задачи Задачаа. Температура газа после трубчатой печи 690 °С; воздуха, поступающего на окисление, 18 °С; газа на выходе из конвертора 850 Содержание метана в сухом конвертированном газе 0,3% (об.). Соотношение между объемами СО и СОа в конвертированном газе принять равным равновесному по реакции (111.4) при 850 °С. Объемная скорость в конверторе 1100 ч-1; коэффициент запаса при определении объема катализатора принять равным 1,2. Расчет проводим на 100 м3 сухого газа, поступающего с первой ступени конверсии, т. е. из трубчатой печи. Для определения расхода воздуха и водяного пара на окисление, а также состава конечного газа, составляем материальный баланс конвертора.
Скачать решение задачи 3.4

Задача 3.5. Составить материальный и тепловой балансы паро-кислородной конверсии природного газа. Состав исходного газа, % (об.): СH4 - 98; С2Н6 - 0,04; С3Н8 - 0,03; С4Н10 - 0,15; N2 - 1,42
Степень конверсии углеводородов в пересчете на метан 95%. На входе в конвертор отношение пар/газ равно 1,1. Состав технического кислорода 95% O2 и 5% (об.) N2 + Ar; температура паро-газовой смеси на входе в конвертор 550 °С, на выходе 750 °С. Температура кислорода 50 °С. При определении состава конвертированного газа принять, что соотношение между СО и СО2 в нем соответствует равновесию реакции конверсии СО водяным паром. Расчет проводим на  100 м3 исходного сухого газа.
Скачать решение задачи 3.5

Задача 3.6. На конверсию поступает газ, содержащий % (об.): СО - 36; H2 - 35,6; СО2 - 5,5; N2 - 23 Определить равновесную степень конверсии при 550 °С, 1*10^5 Па (1 атм) и состав конвертированного газа. В исходном состоянии отношение объемов пар/газ n = 1.
Скачать решение задачи 3.6

Задача 3.7 При 500 °С конвертируют газ, содержащий % (об.): СО - 37; H2 - 35; СО2 - 6; N2 - 22. Сколько водяного пара необходимо израсходовать на 100 м3 исходного газа для обеспечения степени конверсии, равной 0,91. Рассчитать состав сухого конвертированного газа.
Скачать решение задачи 3.7

Задача 3.8 На конверсию направляют газ, содержащий, % (об.): СО - 37; H2 - 39; СО2 - 4,2; N2 - 22,8. Перед конвертором к газу добавляют водяной пар в соотношении 1 : 1 (по объему). Температура паро-газовой смеси перед слоем катализатора 420 С Степень конверсии 0,8. На сколько повысится температура газа, если процесс протекает адиабатически?
Скачать решение задачи 3.8

Задача 3.9 Определить необходимый объем и производительность железохромового катализатора в 1 ч для конверсии 10000 м3 сухого полуводяного газа, содержащего 35% (об.) СО, если объемная скорость составляет 350 м3 сухого газа на 1 м3 катализатора в 1 ч; температура конверсии 430 С, давление 1*10:5 Па (1 атм), степень конверсии 0,8; отношение объемов пар/газ n = 1 и доля свободного объема катализатора 0,47.
Скачать решение задачи 3.9

Задача 3.10. Рассчитать необходимое число контактных аппаратов для двухступенчатой конверсии СО под давлением 12*10^6 Па (12 атм) и определить их основные технологические параметры. Производительность завода 1360 т аммиака в сутки. Состав газа после конверсии метана, т. е. газа, поступающего на конверсию окиси углерода, следующий (на 1000 м3 исходного природного газа):
              кмоль         м3       % об
H2         133,5        2545     27,25
CO           40            896        9,6
N2          48,9          1095    11,73
CO2        4,7            106       1,13
Ar             0,6             14        0,14
CH4         1,0             23        0,24
H2O        208               -        49,91            
Всего....416,7        4678      100.0
Температура паро-газовой смеси (при отношении пар/газ n = 1), поступающей после парогазосмесителя в первую ступень конвертора окиси углерода, 450 С. В первую ступень конвертора загружают высокотемпературный катализатор. Температура в зоне реакции 450 - 525 C, Степень достижения равновесных условий 0,95, После первой ступени газ охлаждается до 450 °С за счет впрыскивания в него конденсата. Во вторую ступень конвертора загружают низкотемпературный катализатор и реакция протекает при 450 - 480 °С, Степень достижения равновесных условий 0,9.
Скачать решение задачи 3.10

Задача 3.11. На очистку подают 35000 м3/ч газа, содержащего 0,3% (об.) H2S. Очистку проводят мышьяково-содовым раствором, содержащим 10 г/дм3 As2O3. Избыток орошения равен 50%, степень очистки 0,97%. Определить: количество орошения на скруббер; количество образовавшейся серы и тиосульфата натрия, если 80% уловленной серы переходит в элементарную серу, а 20% в тиосульфат.
Скачать решение задачи 3.11

Задача 3.12. Определить необходимое число полок в пенном абсорбере и основные размеры его для очистки коксового газа от сероводорода мышьяково-содовым раствором.
Исходные данные: количество коксового газа,  подлежащего очистке, 10 000 м3/ч (при н. у.); содержание сероводорода в газе на входе 20 г/м3; содержание сероводорода в газе на выходе - вариант 1 (грубая очистка) - 2 г/м3; вариант 2 (тонкая очистка) - 0,02 г/м3; температура газа - на входе 30-45 °С на выходе 35-40 °С; газ поступает на очистку насыщенными парами воды; концентрация активных соединений мышьяка в растворе (в пересчете на As2О3) составляет 16 г/дм3; температура раствора 35-40 °С
Скачать решение задачи 3.12

Задача 3.13.  На очистку поступает конвертированный газ следующего состава, % (об.):
H2 - 50; N2 - 16; CO2 - 28; CO - 3; H2O - 3. От двуокиси углерода газ очищают водой при 25 С и давлении 30-10е Па (30 атм). После очистки во влажном газе должно содержаться не более 1,5% (об.) СО2. Степень насыщения воды газами принять 70% от теоретически возможной. Условно считать поступающую на очистку воду свободной от растворенных в ней газов. Определить необходимое количество воды на 100 м3 газа и состав газа после очистки.
Скачать решение задачи 3.13

Задача 3.14. На очистку конвертированного газа, содержащего 4% (об.) СО, поступает медно-аммиачный раствор следующего состава, г/дм3: медь общая - 125; медь двухвалентная - 25; аммиак - 124; муравьиная кислота - 165 Температура раствора 0 С, давление 120*10^9 Па (120 атм). Определить количество оборотного раствора на 1000 м3 газа (при н. у.), если степень использования раствора составляет 70%.
Скачать решение задачи 3.14

Задача 4.1. Сколько выделится теплоты при синтезе аммиака (на 1000 кг продукта) и насколько повысилась бы температура газа на выходе из слоя катализатора, если бы процесс был адиабатическим? Синтез проводят при 300*10^5 Па (300 атм), температура газа на входе 450 'С, содержание аммиака в поступающей газовой смеси 4% (об.), в выходящей - 16% (об.). Потерями синтез-газа на продувку и за счет растворения в жидком аммиаке, а также теплопотерями можно пренебречь.
Скачать решение задачи 4.1

Задача 4.2 Найти необходимый объем катализатора для обеспечения производительности колонны синтеза 50 т аммиака в 1 ч. Содержание аммиака в поступающем в колонну газе 2,5% (об.). Синтез ведут под давлением 300*10^5 Па (300 атм) при 475 С. Объемная скорость газа W1 = 20000 ч-1.
Скачать решение задачи 4.2

Задача 4.3. В цикле синтеза аммиака содержание инертных газов составляет 2% (об.). Синтез ведут при 500 С и 600*10^5 Па (600 атм). Объемная скорость 45 000 ч-1. Определить, насколько уменьшится концентрация аммиака в газе после колонны синтеза, если продувку вести так, чтобы содержание инертных газов в цикле повысилось до 8% (об.).
Скачать решение задачи 4.3

Задача 4.4. Расход свежей АВС, содержащей 0,2% (об.) СН4, составляет 2800 м3 на 1 т NH3. Содержание метана в циркулирующем газе поддерживается не выше 3% (об.). Температура конденсации аммиака 20 °С, общее давление при конденсации МН3 300^106 Па (300 атм). Определить количество продувочных газов.
Скачать решение задачи 4.4

Задача 4.5. Производительность колонны синтеза аммиака 60 т/ч. Производительность катализатора 1400 кг/(м3*ч). Объемная скорость газа на входе в колонну 20 000 ч-1. Содержание аммиака в газе до колонны синтеза составляет 3% (об.), после колонны 15% (об.). Давление в водяном конденсаторе 295*10^5 Па (295 атм). Определить производительность конденсатора по жидкому аммиаку.
Скачать решение задачи 4.5

Задача 4.6. Составить материальный баланс цикла синтеза аммиака, технологическая схема которого изображена на рис. Синтез ведут под давлением 304*10^5 Па (300 атм) при 500 С. Состав свежего газа: Н2 - 74,85%; N2 - 24,95%; инертных газов - 0,2% (об.). Содержание инертных газов в продувочном газе не более 3,0% (об.). Степень достижения равновесных условий 0,60. В водяном конденсаторе газ охлаждается до 30 С, а в аммиачном испарителе до - 5 С. Давление в конденсационной колонне 310*10^5 Па (306 атм).
Скачать решение задачи 4.6

   

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

   

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 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

   

Cтраница 1 из 2

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