Задачи Игнатенков Бесков

Задачи Мухленов

Задача 1-2 Определить  расход технического карбида кальция, содержащего 85% CaCl2, для получения 1000л ацетилена, если степень разложения карбида кальция составляет 0,92.

Скачать решение задачи 1-2 (Мухленов)

Задача 1-6 При термоокислительном крекинге метана (с целью получения ацетилена) смесь газов имеет состав [% (об.)]:  C2H2 - 8,5; Н2 - 57,0; СО - 25,3; СО2 - 3,7; С2Н4 - 0,5; СН4 - 4,0; Аr - 1,0. Определить количество метана, которое нужно подвергнуть крекингу, чтобы из отходов крекинга после отделения ацетилена получить 1 т метанола: СО + 2Н2 = СН3ОН. По практическим данным из 1 т исходного метана получается после выделения С2Н2 1160 кг смеси газов.

Скачать решение задачи 1-6 (Мухленов)

Задача 1-7 Сколько потребуется сульфата железа FeSO4*7H2O и хромого ангидрида CrO3 для получения 1 т железохромового катализатора конверсии оксида углерода, имеющего состав (%): Fe2O3 - 90, Cr2O3 - 10

Скачать решение задачи 1-7 (Мухленов)

Задача 1-9 Рассчитать расход сульфата натрия (содержание Na2SO4 в техническом  сульфате натрия 95% мас.) и электролитического водорода (содержание водорода в сырье 97% об.) для получения   одной тонны технического сульфида натрия (содержание Na2S 96% мас.). На побочные реакции расходуется 2 %мас. Na2SO4 и водорода от теоретически необходимого количества для получения 1 тонны технического продукта.
Процесс можно описать уравнением реакции:

Na2SO4 + 4H2 = Na2S + 4H2O

Скачать решение задачи 1-9 (Мухленов)

Задача 1-10. Рассчитать объем 65%-ной серной кислоты (плотностью 1,56г/л) с 5% избытком от теоретического количества, требуемый для разложения 100кг апатитового концентрата (содержащего 38% P2O5) по реакции:

2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 = 3Ca(H2PO4)2 + 7CaSO4 + 2HF

Скачать решение задачи 1-10 (Мухленов)

Задача 1-18 Составить материальный баланс нейтрализатора для получения аммиачной селитры производительностью 20 т NH4NO3 в час. В производстве применяется 47% - ная азотная кислота и 100% - ный газообразный аммиак по реакции:

HNO3 + NH3 = NH4NO3

Потери  HNO3 и NH3 в производстве составляют 1% от теоретически необходимого количества для обеспечения заданной производительности. Из нейтрализатора аммиачная селитра выходит  в виде 60%-го раствора  NH4NO3 в воде. Определить количество влаги, испарившейся в результате экзотермической реакции нейтрализации.

Скачать решение задачи 1-18 (Мухленов)

Задача 2-10 Определить  равновесный состав газа (в Па) при синтезе метанола  при соотношении H2/CO = 4,5 (в циркуляционном газе) содержание инертных примесей CИН = 13,8. Давление P = 300*10^5 Па (300атм), температура 365 . Температурная зависимость константы равновесия Кр = Р(СН3ОН)/Р(СО)/Р2Н2

Скачать решение задачи 2-10 (Мухленов)

Задача 3-2 Подсчитать теоретическую  температуру горения пропана при избытке воздуха 20% ( ). Реакция горения пропана:
С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О + Q

Скачать решение задачи 3-2 (Мухленов)

 

Раздел 1 и 2. Основные показатели химического производства и закономерности химических процессов

Задача 1-2. Сколько потребуется сульфата железа FeSO4*7H2O  и хромого ангидрида CrO3 для получения  1 т железохромого катализатора конверсии окиси углерода, имеющего состав: 90% - Fe2O3 и 10% - Cr2O3?

Скачать решение задачи 1.2 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 1-3 Негашенная известь содержит 94%, 12% и 4,8% примесей. Получается она обжигом известняка, содержащего 89% в негашенной извести получается из-за наличия в ней карбонатов еоличество которых определяет степень обжига известняка. определить расходный коэффициент известняка на 1 т извести указанного состава и степень обжига известняка.

Скачать решение задачи 1.3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 1-5 Рассчитать зависимость содержания кислорода в газах обжига от концентрации SO2 при воздушном дутье:
в) для обжига сернистого цинка ZnS.

Скачать решение задачи 1.5 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 1-8. Рассчитать расходные коэффициенты в производстве технического карбида кальция CaO + 3C = CaC2 + CO. Технический карбид кальция имеет следующий состав: 78 % СаС2, 15 % СаО, 3 % С, прочие примеси – 4 %. Известь содержит 96,5 % СаО. В коксе содержится 4% золы, 4 % летучих, 3% влаги. Молекулярные массы СаС2 – 64, СаО – 56.

Скачать решение задачи 1.8 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 1-9. Рассчитать основные технологические показатели производства бензола методом парофазовой дегидрогенизации циклогексана:
• теоретические и фактические расходные коэффициенты;
• выходы продуктов на подаваемый и превращенный циклогексан;
• общую и избирательную конверсии циклогексана.
Химическая схема процесса

C6H12 = C6H6 + 3H2
C6H12 = CH3C5H9

Материальный баланс производства метилциклопентана сведен в таблицу 1.
Таблица 1 – Материальный баланс получения бензола

Скачать решение задачи 1.9 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 1-11 Рассчитать расходные коэффициенты по сырью в производстве 1 т фосфата аммония (NH4)3PO4. Фосфорная кислота имеет концентрацию 58%, а аммиак содержит 2% влаги.

Скачать решение задачи 1.11 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 1-12 Рассчитать теоретический и практический коэффициенты 97% изопентана в производстве 1 т изопрена. Процесс каталитического дегидрирования изопентана осуществляется по реакциям:

 Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 1-12

Выход изоамилена составляет 73%, а изопрена – 65% от теоретического.

Скачать решение задачи 1-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-3 Сколько нужно взять растворов поваренной соли с концентрацией 310 и 230 г/л, чтобы получить 250 л раствора с концентрацией 280 г/л3

Скачать решение задачи 2.1-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-5. Влажность 150кг каменного угля при хранении на складе изменилась: а) с 8,4 до 3,9%; б) с 0,2 до 4%. Как изменилась  масса угля?

Скачать решение задачи 2.1-5 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-6 Влажность 200кг серного колчедана при хранении на воздухе изменилась с 3 до 6% массовых долей. Как при этом изменилась масса колчедана?

Скачать решение задачи 2.1-6 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-10 Рассчитать расходные коэффициенты при производстве 1 т фосфора разложением фосфоритного концентрата. Процесс описывается уравнением:

 Ca3(PO4)2 + 5С + SiO2 = 3CaO*SiO2+2P+5CO

Концентрат содержит 25% массовых долей Р2О5, кокс - 94,5% массовых долей углерода, степень восстановления фосфора равна 0,85.

Скачать решение задачи 2.1-10 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-13 Определить расходный коэффициент по техническому карбиду кальция в производстве ацетилена. В техническом продукте содержится  83% CaC2, а степень превращения CaC2 в производстве равна 0,88.
CaC2 + 2H2) = Ca(OH)2 + C2H2

Скачать решение задачи 2.1-13 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-14. Определить расход бурого угля (70% масс. долей углерода), водяного пара и воздуха для получения 1000м генераторного газа, в состав которого входят %об: СО - 40, H2 - 18, N2 - 42.
Процесс газификации протекает по реакциям:

C + H2O = CO + H2
2C + O2 = 2CO

Скачать решение задачи 2.1-14 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-16 Составить материальный баланс и рассчитать выход SO2 при обжиге 1000кг руды, содержащей 22% массовых долей серы в виде  сульфида цинка (остальное –несгораемые примеси)  и при подаче полуторакратного избытка воздуха по отношению к стехиометрии. Реакция обжига

2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2

В огарке содержится 0,5% массовых долей серы.

Скачать решение задачи 2.1-16 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-17. При обжиге известняка образуется твердый продукт следующего состава:
                        CaO              CO2           Балласт
Вариант 1          92                 2,4            остальное
Вариант 2          94                 1,2            остальное
В исходном сырье содердится CaCO3 масовые доли, %:
вариант 1 - 91;
вариант 2 - 89.
Определить расход известняка на 1 т целевого продукта в виде CaO и степень превращения CaCO3.

Скачать решение задачи 2.1-17 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-18 Обжиговый газ, состоящий из 8% объемных долей SО2 и 12% объемных долей О2, остальное азот, подвергнут окислению на катализаторе. Степень окисления SО2 - 88%. Рассчитать состав газа после окисления в процентах.

Скачать решение задачи 2.1-18 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1–21 Рассчитать конечный состав газовой смеси, если ее исходный состав в массовых долях, % (объемных долях, %): СН4 – 16,5 (20,7); С2Н6 – 9,7 (22,9); О2 – 44,9 (18,6); N2 – 28,9(37,8). Количество смеси – 1000 кг (1000 м3). Какой конечный состав смеси в объемных долях, % (массовых долях, %), если удалено: СН4 – 105 кг (150 м3); О2 – 300 м3 (150 кг); добавлено водяного пара – 200 м3 (100 кг)?

Скачать решение задачи 2.1-21 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-22. Определить соотношение между H2 и N2 в азотоводородной смеси на входе в реактор синтеза аммиака,если в газе на выходе из него содержится, объемные доли,%: NH3 - 17; N2 - 11; H2 - 72.

Скачать решение задачи 2.1-22 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-23 Определить производительность колонны синтеза аммиака объемом 4м, если нагрузка по газу на единицу объема реактора составляет 3000м/ч. равновесная степень превращения реагентов, взятых в стехиометрическом соотношении, составляет 0,26, а выход аммиака - 0,78.

Скачать решение задачи 2.1-23 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-27 В реакторе в адиабатических условиях протекают реакции:
А+В=R+D
2B=P
2R=S
Начальные концентрации, кмоль/м3: СА0=0,1, СВ0=0,3, СR0=СD0=СP0=СS0=0. Выходные концентрации, кмоль/м3: СP=0,028, СS=0,012, СD=0,034. Тепловые эффекты реакций, кДж/кмоль: Qp1=1,1•10^5, Qp2=8,8•10^4, Qp3=4,7*10^4. Плотность реакционной смеси 860 кг/м3, её удельная теплоёмкость 2,85*10^3 Дж/(кг•град). Объёмный расход смеси 2,6*10^-2 м3/с.
Определить производительность реактора по продукту R и температуру на выходе реактора, если начальная температура 12 С.

Скачать решение задачи 2.1-27 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-30. Протекает обратимая реакция A + 2B = 2R + S. Начальные количества веществ, NA0 = 10, NB0 = 25, NR0 = 12 кмоль. В равновесной смеси NA = 2,5 кмоль.

Скачать решение задачи 2.1-30 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-31. Для реакции А+2В=2R, протекающей в жидкой фазе, определить степень превращения    и соста реакционной смеси (CA, CB, CR) при xA = 0,45: 1) CA0 = 1; CB0 = 2; 2) CAO = 1, CBO = 1 кмоль/м3.

Скачать решение задачи 2.1-31 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-33 Протекает реакция А=3R. Определить состав реакционной смеси на выходе из реактора, если САО = 1 кмоль/м3, хА = 0,5. Принять, что объем реакционной смеси не меняется.

Скачать решение задачи 2.1-33 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-34 В газовой фазе протекает реакция А+В=3R. Определить состав реакционной смеси в молярных долях, если

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 2.1-34

Скачать решение задачи 2.1-34 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-37 Для проведения реакции дегидратации этилового спирта
2С2Н5ОН = (С2Н5)2О + Н2О
взято исходное количество спирта, равное 24 моль, получено 8 моль эфира. Рассчитать состав полученной реакционной смеси, степень превращения реагента и выход продукта.

Скачать решение задачи 2.1-37 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-41 Определить выход продукта R и степень превращения реагента А, если обратимая реакция А-2R протекает до равновесия, когда xA=0,75 xA, равн, а соотношение концентраций продукта и реагента СR: СА=1.

Скачать решение задачи 2.1-41 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-43 Окисление аммика воздухом до образования оксида азота как целевого продукта протекает по следующим реакциям:

4NH3+5O2=4NO+6H2O
4NH3+3O2=2N2+6H2O
4NH3+4O2=2N2O+6H2O

Селективность по NO равна 0,92, степень окисления аммиака 0,98. Определить сколько дополнтельно образуется азота, если на процесс поступает аммиачно-воздушная смесь в количестве 1000 м3 при концентрации аммиака 9% объемных долей.

Скачать решение задачи 2.1-43 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2-1-47 При проведении двух последовательных реакций первого порядка гидратации ацетилена и дегидратации ацетальдегида из 1 моль ацетилена и 10 моль водяного пара получено 0,4 моль ацетальдегида и 0,025 моль кротонового альдегида. Рассчитать общую и частные степени превращения ацетилена (по обеим реакциям), состав полученной реакционной смеси, интегральную селективность по ацетальдегиду и выход ацетальдегида.

C2H2 + H2O = CH3CHO
2CH3CHO = CH3-CH=CH-CHO

Скачать решение задачи 2.1-47 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-51. Рассчитать расход аммиака и воздуха на 1 т 50% азотной кислоты при степени окисления аммиака  в оксид азота 0,95 и степени абсорбции оксидов азота 0,96. при расчете расхода воздуха учитывать только стехиометрию реакций по схеме NH3 -> NO -> NO2 -> HNO3

Скачать решение задачи 2.1-51 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-52 Рассчитать количество и состав газа, получаемого при окислении аммиачно-воздушной смеси, содержащей 6% массовых долей  аммиака в воздухе. Степень окисления аммиака равна 0,97, выход оксида азота равен 95%. Считать, что аммиак окисляется до оксида азота и азота.

Скачать решение задачи 2.1-52 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-54 Определить количество аммиака, требуемое для производства 100 т/год 100 %-ной азотной кислоты, и расход воздуха на окисление аммиака, если цех работает 355 дней в году, выход оксида азота 0,97, степень абсорбции оксидов азота 0,92, содержание аммиака в сухой аммиачно-воздушной смеси 9,5 % объемных долей.

Скачать решение задачи 2.1-54 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-57 Конверсия метана водяным паром до оксида углерода и водорода сопровождается поглощением 206 кДж теплоты на стехиометрию реакции. В реактор поступает реакционная смесь в мольном соотношении пар/метан равном 3:1. Определить степени превращения метана и водяного пара, общее количество поглощенной теплоты при переработке 10 м3/с исходной смеси, если на выходе из реактора содержится 10 % объемных долей окиси углерода.

Скачать решение задачи 2.1-57 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-58 Определить количество теплоты, необходимое для получения водорода каталитической конверсией метана по реакции:
CH4 + H2O = CO + 3H2 - 206 кДж
Степень превращения метана равна 0,92, объемное отношение   в исходной парогазовой смеси составляет 1:2,8. температура в зоне реакции -980 , температура поступающих в реактор реагентов - 130 . Потери теплоты в окружающую среду составляют 5% от поступающей. Расчет вести на 1000 м  полученного водорода. Молярные теплоемкости газов, кДж/(кмоль град): СH4 = 36,8; H2O = 36; CO = 30,5; H2 = 29,5

Скачать решение задачи 2.1-58 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-61 Определить расход сухого воздуха, количество и состав обжигового газа, количество и состав огарка при обжиге 1 т/ч флотационного колчедана, содержащего 38% массовых долей серы. В колчедане выгорает 96% серы. Коэффициент избытка воздуха составляет 1,4 по отношению к стехиометрии

FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO3

Скачать решение задачи 2.1-61 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-62. Рассчитать выход и определить количество выделенной теплоты при обжиге 1000кг серного колчедана, содержащего 41% массовых долей серы при влажности 7,4%массовых долей. В огарке содержится 0,5%массовых долей серы. Реакция:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + 3415 кДж.

Скачать решение задачи 2.1-62 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-64 Оксид этилена получают окислением этилена по реакциям:

С2H4 + 0,5O2 = C2H4O + 117кДж
C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O + 1217кДж.

Рассчитать объемный расход исходной смеси (8% объемных долей этилена, 19,32% объемных долей кислорода, остальное-азот). для получения 250м /ч оксида этилена, если селективность по нему составляет 0,65, а степень превращения этилена равна 0,98. Определить также общее количество выделившейся при этом теплоты.

Скачать решение задачи 2.1-64 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.1-65. Рассчитать материальный баланс производства хлора методом электролиза водного раствора NaCl

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2

Концентрация NaCl в растворе 310г/л. Плотность раствора при условиях электролиза 1,17кг/л. Степень разложения NaCl - 50%. Расчет вести на 1000м хлора.

Скачать решение задачи 2.1-65 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-3 Вывести уравнение для расчета равновесного состава компонентов реакции синтеза аммиака по известным значения константы равновесия Кр и давления Р в системе.

Скачать решение задачи 2.2-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-11 Рассчитать константу равновесия при температуре 573 К, равновесную степень превращения ХрА и равновесный состав смеси для реакции:
А + В = 2R,
Если Н0573 = -24,5 кДж/моль S0573 = - 58 кДж/(кмоль•град), СА0 = 2 кмоль/м3, СВ0 = 2 моль/м3, СR0 = 0.

Скачать решение задачи 2.2-11 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-22 Рассчитать равновесное содержание фосгена, образующегося из оксида углерода и хлора по следующим данным:

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 2.2-22

Скачать решение задачи 2.2-22 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-25 Газовую смесь, содержащую 20% объемных долей СО и 80% объемных долей N2, пропускают при температуре 1273 К и давлении 0,1 МПа над оксидом железа, который восстанавливается до железа по реакции

FеО + СО = Fе + СО2.

Найти состав равновесной смеси, объемные доли, %, и количество образовавшегося Fе, кг, если константа равновесия равна 0,403. Расчет вести на 1000 м3 исходного газа.

Скачать решение задачи 2.2-25 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-28 Зависимость константы равновесия Кр, Па-1, от температуры для реакции дегидрирования вторичного бутилового спирта

C2H5CHOHCH3 = C2H5COCH3 + H2

имеет вид
lgKp = -2790/T + 1,51*lgT+6,869
Найти состав в молярных долях, %, равновесной газофазной реакционной смеси при температуре 600 К и общем давлении 0,2 МПа. если исходная смесь состоит из 1 моль бутилового спирта и 1 моль водорода.

Скачать решение задачи 2.2-28 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-29 Обратимая реакция A + B = 2R с тепловым эффектом ?Н0 = -30,5 кДж/моль и энтропией S0 = -80 кДж/(кмоль•град.) протекает при температуре 298 К. Определить во сколько раз изменится значение равновесной степени превращения вещества А, если соотношение начальных концентраций реагентов А и В уменьшить от 0,5 до 0,25.

Скачать решение задачи 2.2-29 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.2-30 Дегидрирование этилбензола протекает при температуре 860 К и общем давлении 9,81*10^4 Па по реакции С6Н5С2Н5 = С6Н5С2Н3 + Н2. Для сдвига равновесия реакции вправо используют введение в исходную смесь инертного компонента (водяного пара).
Определить, каким должно быть соотношение пар/этилбензол, чтобы равновесная степень превращения увеличилась на 20 % по сравнению со степенью равновесия, рассчитанной для стехиометрической смеси. Константа равновесия равна 5*10^4 Па-1.

Скачать решение задачи 2.2-30 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-3 Составить кинетическую модель сложной реакции в которой все реакции протекают по механизму первого порядка.

Скачать решение задачи 2.3-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-12 Для обратимой реакции 2А = R, протекающей в газовой фазе при постоянном давлении, выразить изменение степени превращения вещества dxA/dt как функцию от степени превращения хА. Прямая реакция второго порядка, обратная - первого.

Скачать решение задачи 2.3-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-15 Для реакции «реагент А > продукты реакции» проводят два эксперимента и поучают следующие данные: Эксперимент 1: СА0 = 2000 моль/м3, при t0,5 = 1/8 ч СА = СА0/2.
Эксперимент 2: СА0 = 1000 моль/м3, при t0,5 = 1/2 ч СА = СА0/2.
Здесь t0,5 – время, за которое концентрация компонента А уменьшаются на половину. На основании этих данных определить порядок реакции.
Скачать решение задачи 2.3-15 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-18 Для обратимой реакции эстерификации этилового спирта с концентрацией 56,5 % массовых долей с помощью муравьиной кислоты с концентрацией 0,07 моль/л k1 = 1,85*10-3 с-1 и k-1 = 1,85*10-3 с-1. Определить равновесную концентрацию муравьиной кислоты и время, необходимое для того, чтобы эстерификаця прошла на 90 %.

Скачать решение задачи 2.3-18 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-19. При температуре 230С исследуют кинетику реакции первого порядка изомеризации цис-2-бутена в транс-2-бутен хроматографическим анализом реакционной смеси. Получены следующие данные:
Время t,c                                         0    60    120    155    200
Транс-2-бутен, объемные доли, %    0    5,0    9,2    11    15
По приведенным значениям содержания в смеси транс-изомера можно допустить, что реакция является практически необратимой. какая будет при этом константа скорости реакции?
Через достаточно длительное время содержание в смеси транс-изомера составило 65,5% объемных долей. Рассматривая теперь эту реакцию как обратимую, найти новое значение константы скорости К1.

Скачать решение задачи 2.3-19 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-20 Для обратимой экзотермической реакции A = R + Qр зависимость константы равновесия от температуры задана в виде lnKp= 9000/T-27. Экспериментально установлено, что при температуре 30 °С за время 1140 с степень превращения вещества А хА = 0,79, при 40 °С за 480 с - хА = 0,65. Построить зависимость степени превращения вещества А от температуры и определить оптимальную температуру, при которой достигается максимальная степень превращения, если продолжительность реакции составляет 300 с

Скачать решение задачи 2.3-20 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-29 Протекает последовательная реакция первого порядка А -> R -> S. Концентрация промежуточного продукта достигает максимального значения через 170 мин. Рассчитайте константы скоростей этих реакций, если хА = 0,4.

Скачать решение задачи 2.3-29 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-31 Протекает последовательная реакция первого порядка А -> R -> S. Максимальная концентрация продукта R при температуре 250 °С составляет 0,57 СA0. При какой температуре следует проводить реакции, чтобы CRMAX> СA0? Энергия активации целевой реакции равна 48000 Дж/моль, побочной - 39000 Дж/моль. При этом предэкспоненциальные множители в выражениях для констант скоростей обеих реакций примерно равны.

Скачать решение задачи 2.3-31 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-32 Проводится реакция А+В=R с константой скорости k=1*102 л/(моль*ч). Исходные концентрации веществ А и В равны по 0,08 моль/л. Найти время, необходимое для снижения концентрации веществ до 0,04 моль/л.

Скачать решение задачи 2.3-32 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.3-38 Реакция A + B = R + S проводится при температуре 507 К и начальной концентрации вещества А 0,05 кмоль/м3 в течение 40 мин. Константа скорости реакции равна 1,28 м3/(кмоль•мин). Оценить количественно влияние начального мольного соотношения реагентов (СА0:СВ0 = 2:1; СА0:СВ0 = 1:1; СА0:СВ0 = 1:1,5; СА0:СВ0 = 1:2) на достигаемую степень превращения вещества А.

Скачать решение задачи 2.3-38 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.4-3 Обжиг ZnS проводится в наклонном вращающемся трубчатом реакторе. Частицы твердого вещества движутся в реакторе со скоростью 10 см/с. Известно, что при данных условиях за 1 мин степень превращения ZnS составляет 70 %. Определить длину реактора, обеспечивающую 95%-ную степень превращения исходного сырья, если обжиг проводится в кинетической области.

Скачать решение задачи 2.4-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.4-6 Твердые частицы размером 6 мм реагируют по реакции Аг + Втв = Rтв + Sг в потоке газа за 400 с на 90 %. Процесс протекает в кинетической области.
Определить среднюю степень превращения твердого вещества за 360 с, если гранулометрический состав смеси следующий: 15 % - частицы размером 2 мм, 60 % - частицы размером 3 мм, 25 % - частицы размером 4 мм.

Скачать решение задачи 2.4-6 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.5-3 Каталитическая реакция типа A = R проводится на пластинчатых зернах катализатора размером 3 мм. Константа скорости равна 1,85 с-1. Эффективный коэффициент диффузии составляет 0,06 см2/с.Определить степень использования внутренней поверхности катализатора и область протекания процесса.

Скачать решение задачи 2.5-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.5-7 Как изменится наблюдаемая скорость каталитического процесса и степень использования внутренней поверхности сферического катализатора радиусом 8 мм, если температуру изменить с 559 К до 653 К? Реакция первого порядка. Константа скорости, с-1, определяется уравнением k = 4,2*10^6exp(-8200/T). Эффективный коэффициент диффузии равен 0,6 см2/с и не зависит от температуры.

Скачать решение задачи 2.5-7 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.5-10 Определить изменение степени использования внутренней поверхности пористого катализатора и скорости реакции при проведении реакции первого порядка типа А -> R на сферическом катализаторе диаметром 6 мм при изменении температуры с 603 до 703 К. Эффективный коэффициент диффузии равен 0,09 см2/с, константа скорости реакции при температуре 653 К составляет 1,52 с-1, энергия активации данной реакции - 56,56 кДж/моль.

Скачать решение задачи 2.5-10 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 2.5-12 На непористом катализаторе протекает реакция первого порядка. Константа скорости, отнесенная к единице объема катализатора, при температуре 500 К равна 1,5 с-1. Энергия активации реакции составляет 84 кДж/моль. Коэффициент массоотдачи из потока газовой фазы к поверхности катализатора равен 2,5 м/с и не зависит от температуры.
Построить зависимость lnkН = f(1/T) в интервале температур 450 - 800 К, определить область протекания процесса и как будет изменятся наблюдаемая энергия активации данной реакции.

Скачать решение задачи 2.5-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

   

Раздел 3. Химические реакторы

Задача 3.1-3 В реакторе протекает реакция второго порядка 2A = R с константой скорости реакции равной 2,8*10^-1 л/(моль*с). Начальная концентрация вещества А на входе в реактор равна 0,85 моль/л, степень превращения вещества А 0,9. Определить какое количество вещества А можно переработать в РИС-н объемом 2 м3 и в РИВ объемом 0,6 м3.

Скачать решение задачи 3.1-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-12 Жидкофазная реакция А + В -> R проводится в непрерывном реакторе смешения. Константа скорости реакции k = 0,005 л/(моль•мин). Потоки веществ А и В подаются в реактор раздельно с равными объемными скоростями. Концентрации веществ в индивидуальных потоках соответственно СА = 2,4 моль/л, СВ = 3,6 моль/л. Необходимая степень превращения вещества А равна 80%. Определить допустимый расход веществ А и В в час.

Скачать решение задачи 3.1-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3-1-16 Жидкофазная необратимая реакция первого порядка имеет константу скорости 0,45 мин-1. Объемный расход реагента А с концентрацией СА0 - 1,6 моль/л составляет 3,6 м3/ч.
Определить производительность по продукту R в реакторе идеального смешения и реакторе идеального вытеснения, если их объемы равны 145 л.

Скачать решение задачи 3.1-16 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-17 Жидкофазная реакция A -> 2R имеет константу скорости реакции равную 3,8ч-1. Объёмный расход исходного вещества составляет 33,5 м3/ч. Концентрация СА0=0,8 моль/л.
Рассчитать суточную производительность по продукту R для реактора смешения объемом 4м.

Скачать решение задачи 3.1-17 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-18 Жидкофазная обратимая реакция второго порядка 2А <-> R + S имеет константу скорости прямой реакции k = 2-10^-3 м3/(кмоль*с) и константу равновесия КP = 9. Объемный расход исходного вещества с концентрацией СAO = 1,5 моль/л составляет 4,8 м3/ч, требуемая степень превращения вещества А - 80% равновесной степени превращения.
Определить необходимые объемы реакторов идеального смешения и идеального вытеснения для проведения данного процесса.

Скачать решение задачи 3.1-18 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-20 Жидкофазная реакция 2А -> R с константой скорости реакции равной 0,4 мин-1 проводится в реакторе идеального смешения объемом 0,5 м3. Объемный расход вещества А составляет 20 л/мин. Определить какую степень превращения можно достигнуть в этих условиях, и рассчитать объем реактора идеального вытеснения для достижения той же степени превращения и производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-20 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-21 В непрерывном реакторе идеального смешения осуществляется жидкофазный процесс, описываемый последовательной реакцией

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-21

Константы скорости реакций k1=0,6 ч-1, k2=0,8 ч-1. Объёмный расход реакционной смеси равен 2,4 м3/ч. Исходные концентрации веществ соответственно: СА0=5моль/л, СR0=СS0=0.

Рассчитать необходимый объем реактора для получения максимального выхода целевого продукта R, степень превращения исходного вещества А, селективность и выход по целевому продукту, суточную производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-21 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-22 В непрерывном реакторе идеального вытеснения осуществляется жидкофазный процесс, описываемый последовательной реакцией

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-22

Константы скорости реакций k1=0,6 ч-1, k2=0,8 ч-1. Объёмный расход реакционной смеси равен 2,4 м3/ч. Исходные концентрации веществ соответственно: СА0=5моль/л, СR0=СS0=0.
Рассчитать необходимый объем реактора для получения максимального выхода целевого продукта R, степень превращения исходного вещества А, селективность и выход по целевому продукту, суточную производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-22 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-25 Жидкофазный процесс описывается последовательной реакцией

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-25

Константы скорости реакций k1=2 ч-1, k2=0,8 ч-1. Объёмный расход реакционной смеси равен 1,2 м3/ч. Исходная концентрация вещества А равна СА0=1,8моль/л.
Рассчитать объем реактора идеального смешения для получения С , селективность и производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-25 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-31 Реакция метана с серой СН4 + 2S2 = CS2 + 2H2S проводится при температуре 873 К и атмосферном давлении в реакторе идеального вытеснения. Расход серы в общем количестве газа, подаваемого в реактор, в 2 раза больше, чем расход метана. Константа скорости реакции k= 11,9 м3/(моль•ч).
Определить время пребывания реакционной смеси в реакторе для достижения степени превращения метана равной 0,7.

Скачать решение задачи 3.1-31 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-33 Жидкофазный процесс, описываемый обратимой реакцией второго порядка A + B = R + S с константами скорости прямой k1 = 22 л/(моль-мин) и обратной k-1 = 2 л/(моль-мин) реакций, проводится в РИС-н объемом 0,5 м3. Потоки веществ А и В подаются в реактор раздельно с равными концентрациями САисх=СВисх. После взаимного разбавления потоков концентрация СА0 = 1,6 кмоль/м3, а соотношение концентраций СА0:СВ0 = 1:1,5. Процесс проводится до хВ = 0,6.
Определить объемные потоки исходных веществ и производительность по продукту R. Рассчитать производительность системы состоящей из трех реакторов указанного объема, соединенных последовательно, при достижении заданной степени превращения.

Скачать решение задачи 3.1-33 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-34 Жидкофазный процесс описывается сложной реакцией
A + 3B = D + S
2А= R
2R = Р
Исходная смесь, в которой отсутствуют продукты реакций, подается с объемным расходом 5 л/с и концентрацией вещества А САО = 10 кмоль/м3. На выходе из реактора концентрации CB = 2, СA = 5, CR = 1, CS = 3кмоль/м3 Определить расход реагента В.

Скачать решение задачи 3.1-34 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-35. Процесс описывается реакцией второго порядка типа 2А -> R с константой скорости равной 2,8*10^-2 м3/(кмоль с). Исходная концентрация вещества А в потоке составляет 0,8 кмоль/м3. Требуемая степень превращения вещества А состовляет 0,85. Определить часовую производительность по продукту R в реакторе вытеснения объемом 0,6 м3 и в реакторе смешения объемом 2 м3.

Скачать решение задачи 3.1-35 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-36. Жидкофазный процесс описывается последовательной реакцией типа

Рисунок к задаче 3.1-36 (Игнатенков, Бесков)с

Константы скорости реакций k1=0,5 ч-1, k2=0,8 ч-1 . Исходная концентрация вещества А равна 1,8моль/л. Объёмный расход вещества а составляет 18м3/ч. Рассчитать объем реактора смешения для получения максимального количества вещества R, селективность и производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-36 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-37 Жидкофазная реакция типа А=2R имеет константу скорости k=0,12мин-1. Концентрация вещества А равна 3,0моль/л. Реакция осуществляется в реакторе вытеснения объемом 0,3 . Заданная степень превращения вещества А составляет 0,88. Определить производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-37 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-38 Жидкофазная реакция типа А=2R имеет константу скорости k=3,8ч-1. Объемный расход исходного вещества с концентрацией 0,8 моль/л составляет 14,5 м3/ч. 

Определить суточную производительность по продукту R для реактора смешения объемом 4 м3.

Скачать решение задачи 3.1-38 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3-1-40 Жидкофазный процесс описывается реакцией первого порядка с константой скорости 0,12 мин-1. Концентрация вещества А в исходном потоке равна 3 кмоль/м3. Требуемая степень превращения вещества А составляет 0,88.
Определить какое количество вещества А можно переработать в реакторе идеального смешения объемом 3,6 м3.

Скачать решение задачи 3.1-40 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-43 Процесс описывается реакцией первого порядка А -> 2R с константой скорости 2,3*10^-3 с-1. Исходная концентрация вещества А составляет 1,6 моль/л, объемный расход вещества А – 3,6 м3/ч. Заданная степень превращения по веществу А равна 0,86.
Определить производительность реактора вытеснения по продукту R и его объем.

Скачать решение задачи 3.1-43 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-44 Процесс описывается реакцией первого порядка типа А=2R с константой скорости k=2,3*1^0-3 •с-1. Исходная концентрация вещества А составляет 1,6 моль/л, заданная степень превращения по веществу А – 0,86. Объём реактора смешения равен 0,3 м3.
Определить, какое количество вещества А можно переработать за сутки.

Скачать решение задачи 3.1-44 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-47 Процесс описывается реакцией первого порядка типа А=2R с константой скорости k=0,6 мин-1. Заданная степень превращения по веществу А – 0,85. Исходная концентрация вещества А составляет 1,8 кмоль/м3, производительность реактора по продукту R= 5,8кмоль/ч. Определить требуемый объем реактора вытеснения.

Скачать решение задачи 3.1-47 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-48 Процесс описывается реакцией первого порядка типа А=2R с константой скорости k=0,24 мин-1. Заданная степень превращения по веществу А – 0,8. Исходная концентрация вещества А составляет 1,8 кмоль/м , производительность реактора по продукту R= 5,8кмоль/ч.
Определить требуемый объем реактора смешения и объемный расход исходной смеси.

Скачать решение задачи 3.1-48 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-49. Процесс описывается реакцией типа 2А -> R с константой скорости равной 0,64л/(моль мин). Заданная степень превращения вещества А состовляет 0,8, исходная концентрация вещества А составляет 1,8 кмоль/м3, производительность реактора по продукту R = 3,8 кмоль/ч. Определить требуемый объем реактора смешения.

Скачать решение задачи 3.1-49 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-50. Процесс описывается реакцией типа 2А -> R с константой скорости равной 0,24л/(моль мин). Исходная концентрация вещества А составляет 1.8 кмоль/м3, производительность реактора по продукту R = 3,8 кмоль/ч, концентрация продукта R на выходе – 0,8 моль/л.
Определить требуемый объем реактора вытеснения и получаемую степень превращения вещества А.

Скачать решение задачи 3.1-50 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1--51. Процесс описывается реакцией типа 2А -> R с константой скорости равной 0,24л/(моль мин). Исходная концентрация вещества А составляет 1.8 кмоль/м3. Процесс проводится в реакторе вытеснения объемом 0,8 м3. Объемный расход вещества А равен 1,8 м3/ч. Определить производительность реактора по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-51 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-54. Процесс описывается параллельной реакцией типа

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-54

с константами скоростей k1=2,8*10^-1 л/(моль*мин) и k2=0,12 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А с концентрацией 1,6 моль/л равен 100 л/мин, объем реактора смешения -1,2м3.

Определить производительность реактора и селективность процесса по веществу R

Скачать решение задачи 3.1-54 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-55. Процесс описывается параллельной реакцией типа

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-55

с константами скоростей k1=2,8*10^-1 л/(моль*мин) и k2=0,12 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А с концентрацией 1,6 моль/л равен 100 л/мин, объем реактора вытеснения -0,4м3.

Определить производительность реактора и селективность процесса по веществу S.

Скачать решение задачи 3.1-55 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-56. Процесс описывается параллельной реакцией типа

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-56

с константами скоростей k1=2,8*10^-1 л/(моль*мин) и k2=0,12 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А с концентрацией 1,6 моль/л равен 100 л/мин. Процесс проводится в реакторе вытеснения. Определить объем реактора и концентрацию вещества S при условии, что производительность реактора по продукту R составляет 4,8м3.

Скачать решение задачи 3.1-56 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-57. Процесс описывается параллельной реакцией типа

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.1-57

с константами скоростей k1=2,8*10^-1 л/(моль*мин) и k2=0,12 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А с концентрацией 1,6 моль/л равен 100 л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения. Определить объем реактора и достигаемую в нем степень превращения вещества А при условии, что производительность по продукту R составляет 4,8кмоль/ч.

Скачать решение задачи 3.1-57 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-60 Процесс описывается параллельной реакцией типа:
A -(k1)-> R
A -(k2)-> S
с константами скоростей k1 = 1,8*10^-1 л/(моль*мин) и k2 = 0,06*10^-1 л/(моль•мин). Объемный поток вещества А равен 250 л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 250 л. Концентрация вещества R на выходе из реактора равна 1,2 моль/л.
Определить концентрацию вещества А на входе в реактор и степень превращения вещества А.

Скачать решение задачи 3.1-60 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-61 Процесс описываемый последовательной реакцией типа A -> R -> S с константами скоростей k1 = 1,8•10-1 л/(моль•мин) и k2 = 0,06 л/(моль•мин). Объемный поток вещества А равен 40л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 60 л. Концентрация вещества А на входе в реактор составляет 2,4 моль/л. Определить концентрации веществ на выходе из реактора.

Скачать решение задачи 3.1-61 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-62 Процесс описываемый последовательной реакцией типа A -> R -> S с константами скоростей k1 = 1,8*10^-1 л/(моль*мин) и k2 = 0,06 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А равен 40л/мин. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 260 л. Концентрация вещества А на входе в реактор составляет 2,4 моль/л. Определить производительность реактора по продукту R, степень превращения вещества А и селективность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-62 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-63 Процесс описываемый последовательной реакцией типа A -> R -> S с константами скоростей k1=2,4*10^-1 л/(моль*мин) и k2=0,18 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А равен 3,6 м3/ч. Процесс проводится в реакторе смешения объемом 240 л. Концентрация вещества А на входе в реактор составляет 3,4 моль/л.

Определить концентрации всех веществ на выходе из реактора, степень превращения А и селективность по продукту R.

Скачать решение задачи 3.1-63 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-65 Процесс описываемый последовательной реакцией типа A -> R -> S с константами скоростей k1 = 1,2*10^-1 л/(моль*мин) и k2 = 0,8 л/(моль*мин). Объемный поток вещества А равен 3,6м3/ч. Концентрация вещества А на входе в реактор составляет 3,4 моль/л, а степень првращения его - 0,48. Определить концентрации веществ R и S на выходе из реактора и объем реактора смешения.

Скачать решение задачи 3.1-65 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-66. В непрерывном реакторе идеального смешения проводится последовательная реакция типа

Рисунок к задаче 3.1-66 (Игнатенков, Бесков)

Константы скорости реакций k1=2 ч-1, k2=0,8 ч-1. Исходная концентрация вещества А равна СА0=5кмоль/м3. Продукты R и S на входе в реактор отстутствуют. Рассчитать необходимый объем реактора смешения для максимального выхода целевого продукта R, степень превращения исходного реагента, селективность и выход по целевому продукту, если объёмный расход составляет 2,4 м3/ч.

Скачать решение задачи 3.1-66 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.1-70. Жидкофазная реакция типа A -> 2R имеет константу скорости равную 3,8 ч-1. Объемный расход исходного вещества с концентрацией 0,8 моль/л составляет 14,5 м3/ч.

Рассчитать суточную производительность по продукту R для реактора смешения объемом 4 м3.

Скачать решение задачи 3.1-70 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-3 Процесс, описываемый параллельной реакцией

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.2-3

Проводиться в реакторе идеального смешения при изотерическом режиме работы.

Определить температуру, при которой должен работать реактор, чтобы на образование 2 моль продукта R образовывался 1 моль продукта S.
Константы скоростей реакции, с-1, определяются уравнениями: k1=6*10^13ехр[-37000/(RT)], k2= 3,7*10^13 ехр[-40000/(RT)].

Скачать решение задачи 3.2-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-5 Жидкофазный процесс, описываемый параллельно-последовательной реакцией

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.2-5

осуществляется в проточном реакторе идеального смешения. Константы скорости, с-1, реакции: k1= 10^10ехр[-64000/(RT)]; k2 =10^8 ехр[-80000/(RT)]; k3 = 10&7 exp[-40000/(RT)].
Определить оптимальную температуру, при которой будет, достигнут максимальный выход продукта R, если требуемая степень превращения исходного вещества составляет 80%.

Скачать решение задачи 3.2-5 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-6 В каскаде из трех реакторов равного объема проводится жидко-фазная реакция А = R + Qp при температуре 368 К. Тепловой эффект реакции равен 1,67*10^6 Дж/кг. Константа скорости реакции, с-1, описывается уравнением k = 4•106ехр(–7900/Т). Произведение pср= 4,2*10^6 Дж/град правильная размерность (кг/м3•Дж/(кг*град) = Дж/(м3*град)) остается постоянным и не зависит от степени превращения и температуры. Исходная концентрация вещества А в потоке равна 1 кмоль/м3, молярная масса вещества А – 100 кг/кмоль, производительность каскада по продукту R - 0,375*10^-3кмоль/с, требуемая степень превращения вещества А – 0,95. Первый реактор каскада работает в адиабатическом режиме, второй и третий - с отводом теплоты. Температура реакционной смеси падает в трубопроводах между первым и вторым реактором на 3 град, а между вторым и третьим па 5 град. Коэффициент теплопередачи во втором и третьем реакторе от реакционной смеси к охлаждающей воде равен 11000 Вт/(м2 К). Температура охлаждающей воды в теплообменниках второго и третьего реакторов составляет 288 К.
Определить: поверхность теплообмена во втором и третьем реакторах каскада; необходимую температуру смеси на входе в первый реактор каскада; объем единичного реактора каскада. Показать, что первый реактор каскада работает в устойчивом режиме.

Скачать решение задачи 3.2-6 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-7 Газовая смесь поступает в реактор со скоростью 2,5*10-3 кмоль/с. Начальная температура смеси – 833 К, давление - 5*10^5 Па, диаметр реактора – 0,2 м. В реакторе адиабатически протекает химическая реакция А + В = R + Qp. Состав исходной смеси в молярных долях, %, следующий: 40 – А, 40 – В и 20 – инертных газов. Теплоемкости исходных реагентов, продуктов реакции и инертных газов соответственно равны 25*10^3, 42*10^3, 21*10^3 Дж/(кмоль*К). Тепловой эффект реакции при температуре 278 К составляет 53,3*10^6 Дж/кмоль. Зависимость константы скорости от температуры:

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.2-7

Определить необходимую длину реактора для достижения степени превращения по веществу А равной 95 %.

Скачать решение задачи 3.2-7 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-12 В реакторе идеального вытеснения проводится реакция А +В = R + S +Qp в адиабатическом режиме. Концентрации веществ А и В в исходных потоках равны 2,4 кмоль/м3. Общий расход реакционной смеси составляет 1,55•10-3 м3/с, начальная температура потока - 20 °С, температура реакционной смеси на выходе из реактора - 53 °С, Константа скорости реакции описывается уравнением
k = 6,52*10^5exp(-5,1*10^3/Т)
Определить объем реактора, необходимый для достижения степени превращения по веществу А равной 0,82

Скачать решение задачи 3.2-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-14 В реакторе идеального вытеснения объемом 1,26 м3, работающем в адиабатических условиях, проводится реакция первого порядка 2А = R + Qp, с константой скорости, с-1, описываемой уравнением k = 1013ехр[-1200/T]. В реактор подается поток с концентрацией вещества А 3,2 кмоль/м3 при 325 К. Температура реакционной смеси на выходе из реактора составляет 357 К, тепловой эффект реакции - 2,7*10^7 Дж/кмоль, теплоемкость реакционной смеси - 2,2*10^3 Дж/(кг*К), плотность реакционной смеси - 850 кг/м3. Определить производительность реактора по продукту R.

Скачать решение задачи 3.2-14 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-15 Необратимую экзотермическую реакцию А = R + Qp с тепловым эффектом равным 2*10^7 Дж/кмоль проводят в адиабатическом реакторе идеального смешения объемом 10 м3. Константа скорости, с-1, описывается уравнением k = 1013ехр(-12000/Т). Плотность раствора не зависит от степени превращения и температуры и равна 850 кг/м3. Удельная теплоемкость постоянна и равна 2200 Дж/(кг*К). Раствор с концентрацией реагента А равной 5 кмоль/м3 подается в реактор в количестве 10^-2 м3/с.
Определить температуру проведения реакции и степень превращения, если раствор реагента А продается при: 290; 300; 310 К.

Скачать решение задачи 3.2-15 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-18 В реакторе идеального смешения непрерывного действия проводится экзотермическая реакция А -> R + Qр с тепловым эффектом равным 190 кДж/кмоль. Расход реагента А с температурой 15 °С составляет 0,2 кмоль/с, теплоемкость реакционной смеси - 16,7 кДж/(кмоль*К), температура реакционной смеси на выходе из реактора - 49 °С, степень превращения по веществу А - 0,8, средняя разность температур между охлаждающим агентом и реакционной смесью - 10 град, коэффициент теплопередачи равен 419 кДж/(м2*с*К).
Определить количество отводимой или подводимой теплоты и требуемую площадь теплообмена.

Скачать решение задачи 3.2-18 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 3.2-20 Экзотермическая реакция А -> R + Qp проводится в непрерывном реакторе идеального смешения, работающем в адиабатическом режиме. Тепловой эффект реакции равен 149 кДж/моль. Исходная концентрация вещества А составляет 0,25 молярной доли. Теплоемкость реакционной смеси постоянна и равна 2,2 кДж/(моль*К). Требуемая степень превращения вещества А составляет 0,95.
Определить температуру реакционной смеси на входе в реактор, если зависимость хА = f(T) представлена следующими данными:

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 3.2-20

Отвечает ли полученный результат устойчивому режиму работы реактора идеального смешения?

Скачать решение задачи 3.2-20 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

   

Раздел 4 и 5. Сравнительный выбор химических реакторов и их схем. Материальные и тепловые балансы ХТС

Задача 4.1-3 В каскаде из трех реакторов смешения проводится жидкофазный процесс, описываемый реакцией
A -(k1)-> R -(k2) -> S
с константами скоростей k1 = 0,4 мин-1, k2 = 0,3 мин-1.

В каскаде из трех реакторов смешения проводится жидкофазный процесс, описываемый реакцией A -(k1)-> R -(k2) -> S

Время пребывания в реакторах соответственно: t1 = 5 мин, t2 = 7 мин, t3 = 10 мин.
Определить концентрации всех веществ на выходе из каждого реактора и каскада в целом. Продукты реакции в исходном потоке отсутствуют, а концентрация реагента А равна 1,8 моль/л.

Скачать решение задачи 4.1-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-9 Жидкофазный процесс, описываемый обратимой реакцией второго порядка A + B = R + S с константами скорости прямой k1 = 22 л/(моль*ч) и обратной k-1 = 2 л/(моль*ч) реакций проводится в РИС-н объемом 0,5 м3. Потоки веществ А и В подаются в рактор раздельно с равными концентрациями СА,исх = СВ,исх. После взаимного разбавления потоков концентрация СА0 = 1,6 кмоль/м3, а соотношение СА0 : СВ0 = 1:1,5. Процесс проводится до хВ = 0,6хВ,равн.
Определить объемные потоки исходных веществ и производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 4.1-9 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-14 Процесс описывается реакцией типа А > 2R и осуществляется в установке из трех реакторов смешения (см. рис. 4.2). Объемы реакторов vp1 = vp2 = 0,2 м3, vp3 = 0,5 м3. Константа скорости реакции равна 0,02 с-1. Объемный расход вещества А составляет 180 м3/ч. Концентрация исходного вещества А равна 2,6 кмоль/м3. Степени превращения в обоих ветвях одинаковые. Определить производительность установки по продукту R.

Процесс описывается реакцией типа А > 2R и осуществляется в установке из трех реакторов смешения

Скачать решение задачи 4.1-14 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-16 Процесс проводится в установке (см. рис. 4.10), состоящей из реактора смешения объемом 0,6 м3 и реактора вытеснения объемом 0,2 м3, соединенных последовательно. Протекает реакция типа А + В = R с константой скорости k = 0,5 м3/(кмоль*с). Объемные расходы вещества А составляют 3 м3/ч с концентрацией 3 кмоль/м3, а вещества В - 4 м3/ч с концентрацией 3 кмоль/м3.
При условиях задачи 4.1-45 определить производительность установки, если реакторы поменять местами.

Процесс проводится в установке (см. рис. 4.10), состоящей из реактора смешения объемом

Скачать решение задачи 4.1-16 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-17 4.1-16(условие) Процесс, описываемый реакцией типа A > R с константой скорости k = 0,027 с-1, проводится в установке (см. рис. 4.5), состоящей из трех реакторов. Объем реактора вытеснения Vp3 = 0,05 м3. Объемы реакторов смешения Vp1 = Vp2. Объемный расход вещества А составляет 100 л/мин с концентрацией 2,8 моль/л. Входящий поток делится поровну.

Процесс, описываемый реакцией типа A > R с константой скорости

Рис. 4.5
При условиях задачи 4.1-16 определить объемы реакторов смешения Vp1 = Vp2, если степени превращения в обеих ветвях одинаковы.

Скачать решение задачи 4.1-17 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-18 Процесс описывается реакцией типа А -> R с константой скорости k = 0,02 с-1. Он проводится в установке, состоящей из двух реакторов объемом Vp1 = 0,075 м3 и Vp2 = 0,05 м3. Объемный расход вещества А составляет 240 л/мин с концентрацией 1,8 моль/л.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.1-18

Определить объемные расходы, подаваемые в каждый реактор и соответствующие максимальной производительности по продукту R.

Скачать решение задачи 4.1-18 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-20 Процесс, описываемый реакцией первого порядка типа А > R с константой скорости k = 2*10^-2 с-1, проводится в системе реакторов:

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.1-20

Объемный расход исходной смеси равен 120 л/мин, объем реактора вытеснения – 50 л, объем реакторов смешения в каскаде – 25 л.
Определить распределение объемного потока по реакторам, если степень превращения в реакторе вытеснения равна степени превращения в каскаде реакторов смешения.

Скачать решение задачи 4.1-20 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-21 Процесс, описываемый реакцией типа А + В -> R с константой скорости k = 0,5 м3/(кмоль*с), проводится в установке, состоящей из двух реакторов смешения, соединенных последовательно, объемом 0,4 м3. Объемные расходы вещества А составляет 3 м3/ч с концентрацией 1,5 кмоль/м3, а вещества В - 3 м3/ч с концентрацией 2 кмоль/м3. Определить производительность установки по продукту R.

Скачать решение задачи 4.1-21 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-23 Процесс, описываемый реакцией второго порядка типа 2A = R с константой скорости превращения вещества Аk = 2*10^-2 л/(моль*с), проводится в системе реакторов (см. рис. 4.3).

Процесс, описываемый реакцией второго порядка типа 2A = R с константой

Рис. 4.3.
Объемный расход смеси равен 100 л/мин, объем реактора вытеснения 20 л, объем реактора смешения 80 л. Концентрация вещества А в исходном потоке равна 1,8 моль/л.
Определить производительность установки по продукту R, если время пребывания в обеих ветвях установки одинаковое.

Скачать решение задачи 4.1-23 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-27 В установке, состоящей из 3-х реакторов объемами Vp1 = Vp2 = 5 л, Vp3 = 10 л, протекает реакция 2А -> 1,5R с константой скорости превращения вещества Аk = 0,6 с-1. Объемный расход вещества А с концентрацией 2,4 моль/л составляет 30 л/мин.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.1-27

Определить массовую производительность по продукту R.

Скачать решение задачи 4.1-27 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-38 Процесс, описываемый реакцией второго порядка типа 2A = R, осуществляется в каскаде из трех реакторов смешения. Константа скорости превращения вещества Аk = 0,1 л/(моль*с). Объемный расход исходного вещества А с концентрацией 1,8 кмоль/м3 равен 18 м3/ч. Объемы реакторов в каскаде Vp1 = 0,15 м3; Vp2 = 0,25 м3; Vp3 = 0,50 м3.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.1-38

Сравнить производительность двух установок по продукту R.

Скачать решение задачи 4.1-38 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.1-40 Процесс описывается реакцией типа A > R и осуществляется в установке из трех реакторов смешения (см. рис 4.2). Объемы реакторов Vp1 = 0,01 м3, Vp2 = 0,01 м3, Vp3 = 0,2 м3. Константой скорости реакции k = 2 с-1. Объемный расход вещества А 18 м3/ч, концентрация исходного вещества А - 2,8 кмоль/м3. Степени превращения в обеих ветвях установки одинаковы.

Процесс описывается реакцией типа A > R и осуществляется

Рис. 4.2.
Определить производительность установки по продукту R.

Скачать решение задачи 4.1-40 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-3 Процесс проводится в установке (рис. 4.13). В реакторе идеального вытеснения объемом 10 л протекает реакция A = R. Производительность по продукту R составляет 10 кмоль/ч, константа скорости реакции - 0,04 с-1, степень превращения в реакторе 0,6, концентрация вещества А в исходном потоке 2,5 кмоль/м3. Определить объем рецикла и концентрацию вещества А в рецикле.

В реакторе идеального вытеснения объемом 10 л

Скачать решение задачи 4.2-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-12 Процесс описывается реакцией типа 2А -> R с константой скорости 0,065 м3/(кмоль*с). Концентрация вещества R в выходном потоке равна 2,5 кмоль/м3. Процесс проводится в установке, состоящей из смесителя См, реактора вытеснения и делителя Д, где отделяется продукт R, а не прореагировавшее вещество А возвращается в цикл. Установка перерабатывает 20 кмоль/ч исходного вещества, которое поступает с концентрацией 1,4 кмоль/м3. Степень превращения вещества А в реакторе равна 0,7, а концентрация вещества А в рецикле - концентрации его на входе в установку.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.2-12

Определить производительность установки по продукту R, необходимый объем реактора вытеснения, объем рецикла и концентрацию вещества R в выходном потоке.

Скачать решение задачи 4.2-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-13 Процесс описывается реакцией 2А -> R с константой скорости k = 0,065 м3/(кмоль*с). Концентрация вещества R в выходном потоке равна 2,5 кмоль/м3. Процесс проводится в установке состоящей из смесителя См, реактора вытеснения и делителя Д, где отделяется продукт R, а непрореагировавщее вещество А возвращается в цикл. Установка перерабатывает 20 кмоль/ч исходного вещества, которое поступает с концентрацией 1,4 кмоль/м3. Степень превращения вещества А в реакторе составляет 0,7, а концентрация вещества А в рецикле равна концентрации его на входе в установку.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.2-13

Определить производительность установки по продукту R, необходимый объем реактора вытеснения, объем рецикла и концентрацию вещества R в выходном потоке.

Скачать решение задачи 4.2-13 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-14 Процесс описывается реакцией 2А = R и проводится в установке, состоящей из смесителя См, реактора вытеснения и делителя Д (см. рис. 4.12), вырабатывает 9 кмоль/ч продукта R с концентрацией его в выходном потоке 1 кмоль/м3. Константа скорости реакции составляет 0,05 м3/(кмоль•с), концентрация вещества А в рецикле равна концентрации его на входе в установку, концентрация вещества А на выходе из реактора - 0,4 кмоль/м3. Определить объемный поток исходного вещества, необходимый объем реактора вытеснения, объем рецикла.

Процесс описывается реакцией 2А = R и проводится в установке, состоящей из смесителя

Скачать решение задачи 4.2-14 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-16 Процесс, описываемый реакцией типа 2А -> R, проводится в установке, состоящей из смесителя См, реактора вытеснения и делителя Д (см. рис. 4.12). Концентрация вещества А в рецикле равна концентрации его на входе в установку и составляет 1,2 кмоль/м3. Концентрация вещества А на выходе из реактора равна 0,334 кмоль/м3. Объем реактора вытеснения равен 140 л.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.2-16

Определить объем рецикла, константу скорости.

Скачать решение задачи 4.2-16 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-17 Процесс, описываемый реакцией типа 2А -> R, проводится в установке, состоящей из смесителя См, реактора вытеснения и делителя Д, которая вырабатывает 7 кмоль/ч продукта R. Константа скорости реакции равна 0,07 м3/(кмоль*с). Концентрация вещества А в рецикле и концентрации его на входе в установку составляют 1,4 кмоль/м3. Объем реактора вытеснения равен 120 л.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.2-17

Определить необходимый объем рецикла и концентрацию веществ А и R на выходе из реактора.

Скачать решение задачи 4.2-17 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-24 Жидкофазная необратимая реакция 2А -> В с константой скорости k = 5,1*10^-3 м3/(моль*с) проводится в реакторе смешения объемом 0,8 м3. Концентрация вещества А в исходном потоке равна 1,65 кмоль/м3. Проанализировать, как введение рецикла (рис. 4.14) может повлиять на степень превращения и производительность по продукту, если общая нагрузка остается без изменений. Исходная скорость подачи Vисх = 2*10^-3 м3/с, а объемная скорость рецикла составляет 0,25 исходной скорости подачи.

Скачать решение задачи 4.2-24 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-25 Процесс описывается реакцией 2А = R с константой скорости превращения вещества А k = 0,03 м3/(кмоль*с). Процесс проводится в системах реакторов: 1) РИС с рециклом (см. рис. 4.13); 2) РИВ с рециклом (см. рис. 4.12). Производительность по продукту на выходе из системы составляет 2 кмоль/ч, степень превращения вещества А в реакторе 0,6. Объем реактора равен 0,4 м3. Концентрация вещества А в исходном потоке равна 0,8 кмоль/м3. Определить объем рецикла и концентрацию вещества А в рецикле для случаев 1) и 2)

Процесс описывается реакцией 2А = R с константой скорости превращения вещества

Скачать решение задачи 4.2-25 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-27 Реакция A<-(k1, k2)->R<-(k3,k4)->S, где R - продукт, проходит в РИС с полным рециклом (см. рис. 4.14). Константы скоростей реакций: k1 = 0,8*10^-3 c-1, k2 = k3 = k4 = 0,3*10^-3 c-1. Объем реактора 1,5 м3, отношение объемной скорости рецикла к скорости подачи Vрец/V0 = 0,19. Начальная концентрация исходного вещества САисх = 1,1 кмоль/м3. Скорость подачи V0 = 1*10-3 м3/с. Определить концентрацию продукта и производительность системы по продукту для системы с рециклом и с РИС без рецикла.

Реакция A<-(k1, k2)->R<-(k3,k4)->S, где R - продукт, проходит в РИС

Скачать решение задачи 4.2-27 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-28 Для реакций A-(k1)->R  2A -(k2)->S+D
константы скоростей k1 = 1*10^-3 с-1, k2 =1*10^-2 м3/(кмоль•с), объем реактора смешения 2 м3. Производительность системы по исходному веществу 1 – кмоль/с. Концентрация вещества А в исходном потоке 2 кмоль/м3. Отношение объемной скорости рецикла к общей скорости подачи 0,15.
Найти концентрацию продукта R и производительность системы по продукту с полным рециклом (см. рис. 4.14) и без рецикла

бъем реактора смешения 2 м3. Производительность системы по исходному веществу 1 – кмоль/с

Скачать решение задачи 4.2-28 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.2-29 Реакция A-(k1)->R<-(k2,k3)->S где R - продукт, проходит в РИС с полным рециклом (см. рис. 4.14). Константы скоростей реакций: k1 = 5,1*10^-3 c-1, k2 = 3,2*10^-3 c-1,k3 = 1,7*10^-3 c-1. Объем реактора 0,8 м3, отношение объемной скорости рецикла к скорости подачи Vрец/V0 = 0,17. Начальная концентрация исходных веществ и продукта, кмоль/м3: САисх = 1,65; СRисх = 0; СSисх = 0. Плотность реакционной смеси остается постоянной. Скорость подачи V0 = 2*10-3 м3/с. Определить производительность системы по продукту для системы по продукту R и концентрацию продукта в выходящем потоке.

Объем реактора 0,8 м3, отношение объемной скорости рецикла к скорости подачи

Скачать решение задачи 4.2-29 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.3-3 Требуется получать 4,2•10-3 кмоль/с продукта R по реакции А = 2R с константой скорости 7,9*10^-3 с-1. Концентрация вещества А в потоке равна 4 кмоль/м3. Стоимость исходного вещества А составляет 450 руб./кмоль. Процесс осуществляется в проточном реакторе смешения, стоимость обслуживания которого равна 3,5*10^-2 руб./(м3*с).
Определить оптимальную степень превращения, оптимальный объем реактора и объемный поток вещества А.

Схема реакционного узла с фракционным рециклом с реактором смешения

Скачать решение задачи 4.3-3 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.3-4 Требуется получать 4,2*10-3 кмоль/с продукта R по реакции А = 2R с константой скорости 7,9*10^-3 с-1. Концентрация вещества А в потоке равна 4 кмоль/м3. Стоимость исходного вещества А составляет 450 руб./кмоль. Процесс осуществляется в проточном реакторе смешения, стоимость обслуживания которого равна 3,5*10^-2 руб./(м3*с).
Процесс, описываемый в задаче 4.3-3, осуществляется в установке с делителем (см. рис 4.13), где непрореагировавшее вещество А полностью отделяется от продуктаи возвращается в реактор с концентрацией равной концентрации вещества А в исходном потоке. Затраты на обслуживание делителя выражаются стоимостью возвращаемого вещества А, которая составляет 210 руб./кмоль.
Определить степень превращения, объем реактора и объемный поток вещества А, при которых обеспечиваются минимальные производственные затраты.

Скачать решение задачи 4.3-4 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.3-6 Установка производит 3,6 кмоль/ч продукта R по реакции типа 2А -> R с константой скорости равной 1,2 л/(моль*с). Концентрация вещества А в исходном потоке равна 0,5 моль/л. Стоимость исходного вещества А составляет 120 руб./кмоль. Процесс проводится в реакторе вытеснения, стоимость обслуживания которого равна 0,08 руб./(м3с). После реактора смесь разделяется на продукт и исходное вещество А с концентрацией равной 0,5 моль/л и возвращается в реактор. Стоимость процесса разделения выражается через стоимость возвращаемого вещества А и равна 75 руб./кмоль.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.3-6

Определить оптимальную степень превращения вещества А в реакторе, оптимальный объем реактора вытеснения и себестоимость продукта R.

Скачать решение задачи 4.3-6 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.3-9 Реакция типа 2А = R с константой равной 2,4 мин-1 осуществляется в установке, состоящей из реактора вытеснения и делителя. Цена исходного вещества А составляет 30 руб./моль, а цена обслуживания реактора 18 руб./(мин*м3). Стоимость делителя и его обслуживание выражаются через цену возвращаемого вещества А равную 12 руб./моль. Производительность установки по продукту R составляет 1,5 кмоль/ч. Исходный раствор вещества А имеет концентрацию 1,8 моль/л.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 4.3-9

Определить оптимальный объем реактора вытеснения, объем рецикла и себестоимость продукта R.

Скачать решение задачи 4.3-9 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 4.3-12 Установка (см. рис. 4.12) производит 3,6 кмоль/ч продукта R по реакции типа 2А = R с константой скорости равной 1,2 л/(моль•с). Концентрация вещества А в исходном потоке равна 1,2 моль/л. Стоимость исходного вещества А составляет 170 руб./кмоль. Процесс проводится в реакторе вытеснения, стоимость обслуживания которого равна 0,08 руб./(м3с). После реактора смесь разделяется на продукт и исходное вещество А с концентрацией равной 1,2 моль/л и возвращается в реактор. Стоимость процесса разделения выражается через стоимость возвращаемого вещества А и равна 90 руб./кмоль.
Определить оптимальную степень превращения вещества А в реакторе, оптимальный объем реактора вытеснения и себестоимость продукта R.

Установка (см. рис. 4.12) производит 3,6 кмоль/ч продукта R

Скачать решение задачи 4.3-12 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-2. В абсорбционную установку  подается 20000 м3/ч газа с содержанием 7,8% объемных долей SO2. В результате абсорбции получают олеум с содержанием 10% свободного SO3 и 93% - массовых долей серной кислоты. Степень поглощения триоксида серы в первом абсорбере равна 40%, а общая степень абсорбции - 0,995%. Рассчитать материальный баланс установки.

Скачать решение задачи 5.2 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-5 В установку  конверсии метана аодяным паром (см. рис 5.2) подается 20000м  метана. Степень конверсии метана равна 0,98.. Оксид углерода, образующийся в результате конверсии метана, подвергается конверсии водяным паром в следующем реакторе и степень его конверсии составляет 0,96. Рассчитать материальный баланс установки конверсии метана с соотношением метана к водороду как 1:3,1.

Схема материальных потоков с процессе конверсии метана водяным паром

Скачать решение задачи 5-5 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-13 Составить материальный баланс печи для сжигания серы производительностью 60 т/сутки. Степень окисления серы 0,95 (остальная сера возгоняется и сгорает вне печи). Коэффициент избытка воздуха a = 1,5. Расчет следует вести на производительность печи по сжигаемой сере в кг/ч.

Скачать решение задачи 5-13 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-14 Составить материальный баланс производства оксида этилена прямым каталитическим окислением этилена воздухом. Состав исходной газовой смеси -3% объемных долей этилена в воздухе. Степень окисления этилена 0,5. Расчет вести на 1 т оксида этилена. Процесс описывается химическим уравнением:

2CH2=CH2 + O2 = 2(CH2)2O

Скачать решение задачи 5-14 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-16 Составить материальный баланс хлоратора в производстве 1 т хлорбензола. Содержание продуктов в массовых долях, %: бензол – 65,0; хлорбензол – 32,0; дихлорбензол – 2,5; трихлорбензола – 0,5. Технический бензол содержит 97,5 % массовых долей С6Н6, технический хлор – 98 % массовых долей Cl2.

Скачать решение задачи 5-16 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-18 Составить материальный баланс установки для получения аммиачной селитры производительностью 20 т NН4NО3 в час влажностью 5% массовых долей. В производстве применяется 47%-ная азотная кислота и 100%-ный газообразный аммиак. Потери азотной кислоты и аммиака в производстве составляют 1% производительности. Из нейтрализатора аммиачная селитра выходит в виде 60%-ного раствора NН4NО3 в воде. Определить количество влаги, испарившейся в результате экзотермической реакции нейтрализации

НNО3 + NН3 = NН4NО3.

Скачать решение задачи 5-18 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-22. Составить материальный  баланс производства 1 т сульфата натрия, если в производстве используется поваренная соль, содержащая  97% NaCl, и купоросное масло, содержащее 93% массовых долей H2SO4. Степень разложения NaCl составляет 93%.

Скачать решение задачи 5.22 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-24 Рассчитать материальный баланс производства 10000т/ч 90,4%-ной серной кислоты из серного колчедана, содержащего 42% серы, при условии, что степень выгорания веры в колчедане составляет 97%, степень каталитического окисления диоксида серы - 99,3%, а степень абсорбции триоксида серы -99,5%. Обжиговый газ содержит 8% диоксида серы. Воздух влажностью 55% перед подачей в печь для обжига колчедана подвергается осушке получаемой серной кислотой.

Скачать решение задачи 5-24 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-25. Составить материальный баланс производства 61% - ной азотной кислоты при условии, что выход оксида азота при окислении аммиака составляет 97%. Побочные продукты окисления – только азот. Степень абсорбции диоксида азота равна 99%. аммиачно-воздушная смесь перед реактором окисления содержит  9% аммиака. Воздух, подаваемый в производство, имеет относительную влажность 47%.

Скачать решение задачи 5.25 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 5-28 Составить тепловой баланс реактора окисления аммиака, в котором протекают реакции:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + 980 кДж (1)
4NH3 + 3O2 = N2 + 6H2O + 1270 кДж (2)

Расход аммиачно-воздушной смеси 60000 м3/ч, содержание аммиака 10 % долей. Селективность по оксиду азота 0,95 при полном превращении аммиака.
Принять следующие значения теплоемкостей для газов, кДж/(моль•град.): аммиак – 38,5, кислород – 30,2, азот – 29,2, водяные пары – 38,0, оксид азота – 31,9. Температура в реакторе 1150 К, общее давление 0,7 МПа Сохранить .

Скачать решение задачи 5-28 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

Задача 6-2 Рассчитать материальный баланс производства экстракционной фосфорной кислоты из апатитового концентрата, содержащего 39,4 % Р2О5, 52 % СаО и 3 % фтора. Норма серной кислоты 100 % от стехиометрической на СаО. Коэффициент извлечения Р2О5 в продукционной кислоте 32 %. В газовую фазу выделяется 20 % фтора от содержащегося в сырье. Влажность гипса на карусельном фильтре: в первой зоне – 47 %, во второй – 44,2 %, в третьей – 42 %, в четвертой – 40 %. В процессе фильтрации 1 т апатитового концентрата испаряется 29,5 кг воды.

Рисунок к задаче Игнатенков Бесков 6-2

Расчет провести на 1 т апатитового концентрата.

Скачать решение задачи 6-2 (В.И. Игнатенков, В.С Бесков)

   
Яндекс.Метрика Rambler's Top100