Задачи по ОХТ

Расчеты реакторов различных типов

Задача ОХТ 77. В однослойном каталитическом реакторе, работаю-щем в режиме идеального вытеснения, осуществляется обратимая экзотермическая реакция окисления SO2 в фильтрующем слое ванадиевого катализатора: SО2 + 0,5О2 = SО3. Температура в слое катализатора равна 570 °С (считаем ее постоянной во всем слое). Исходный газ содержит [% (об.)]: SО2 - 11; О2 - 10; N2 - 79. Расход газа 15500 м3/ч. Скорость газа в аппарате w = 1,4 м/с. Константа скорости реакции окисления SО2 в SОз при 585 °С равна 13,7. Константа равновесия определяется по формуле:

4905/T - 4,6455

Энергия активации E = 87800 кДж/моль. Коэффициент запаса фэ = 1,3.
Определить: 1) реакционный объем реактора, т. е. объем катализатора, который следует загрузить в реактор, чтобы обеспечить степень превращения SО2 в SО3, равную 0,5; 2) диаметр реактора и высоту слоя катализатора.

Скачать решение задачи ОХТ 77

Задача ОХТ 78. Газ, выходящий из реактора окисления аммиака, быстро охлаждают для конденсации из него основной части водяных паров. Газ содержит [% (мол.)]: NO - 9; NO2-1; O2 - 8. До поступления на абсорбционные колонны, где получается азотная кислота, газ окисляется до отношения NО2: NO, равного 5:1. Расход газа на входе в реактор 10000 м3/ч, давление газа 0,1 МПа. Рассчитать объем реактора вытеснения, необходимый для достижения указанной цели, в предположении, что охлаждение является достаточно эффективным для поддержания постоянной температуры реакционной смеси на уровне 20 °С.

Скачать решение задачи ОХТ 78

Задача ОХТ 79. Уксусный ангидрид подвергают гидролизу в реакторе с мешалкой, работающем в режиме полного смешения. Концентрация уксусного ангидрида в исходной смеси СНач = 0,3 моль/л. Степень превращения (по отношению к исходной смеси) xКон = 0,7. Объемный расход жидкости постоянен VСм = 20 л/мин. Процесс идет при большом избытке воды. Константа скорости гидролиза k = 0,38 мин-1. Определить: 1) объем единичного реактора смешения, обеспечивающий заданную степень превращения; 2) реакционный объем, требующийся для проведения того же процесса при тех же условиях в реакторе идеального вытеснения; 3) число ступеней, т. е. единичных реакторов смешения, требующихся для того, чтобы общий реакционный объем приближался к объему реакто¬ра вытеснения.

Скачать решение задачи ОХТ 79

Задача ОХТ 80. Реакция 2А = В + С протекает непрерывно в батарее из трех реакторов с перемешиванием при расходе реагентов Vcм =10 м3/ч. Концентрация вещества А в исходном растворе САнач = 1,5 кмоль/м3, концентрации С и В равны 0. Константа скорости прямой реакции k1 = 10 м3/(кмоль-ч), константа равновесия K =16,0. Необходимая степень превращения должна составлять 80% от равновесной. Определить объем одного реактора, полагая, что на всех ступенях он одинаков.

Для производства 50 т/сут этилацетата по реакции

С2Н5ОН (A) + СН3СООН (B) = СН3СООС2Н5 (C) + Н2О (D)

запроектирован реактор с мешалкой периодического действия. Реакция протекает в жидкой фазе при 100°С по уравнению

uA = k (CA*CB-(CD*CR/K))

где k = 7,93*10^-6 м3/ (кмоль - с) ; K = 2,93. Загруженный в реактор водный раствор плотностью 1020 кг/м3 содержит 23% (масс.) кислоты и 46% (масс.) этанола и не содержит этилацетата. Его плотность остается неизменной на протяжении всего процесса. Заданная степень превращения кислоты 35%. Время загрузки и разгрузки реактора 1 ч.
Затем производство перевели на непрерывное, сохраняя тот же состав исходной смеси и ту же степень превращения. Рассчитать: 1) объем реактора при периодическом производстве; 2) какова производительность реактора, если он будет работать непрерывно; 3) какой объем реакционной зоны необходим, если реакция проводится непрерывно в трехступенчатом реакторе смешения. Для упрощения расчета принимается, что процесс происходит в кинетической области при изотермическом режиме во всех типах реакторов.

Скачать решение задачи ОХТ 80

Расчеты каталитических процессов и реакторов

Задача ОХТ 81. Определить производительность 1 м3 катализатора синтеза аммиака при следующих условиях: концентрация [%(об.)] аммиака в конечном газе (на выходе из реактора) Скон = 26,5, в начальном газе (на входе в реактор) Снач = 2,7. Объемная скорость газа 1/об = 45 000 м3/ (ч - м3).

Скачать решение задачи ОХТ 81

Задача ОХТ 82. Определить объем катализатора икат в колонне синтеза аммиака и время контакта т газа с катализатором по следующим исходным данным: производительность реактора 96 т NН3 в сутки; давление Р = 80 МПа; температура t = 500°С; объемная скорость Vоб = 60000 м3/(ч-м3); степень превращения x=20%. Свободный объем катализатора Vси = 30% от общего его объема. На 1 т NН3 расходуется 3000 м3 азотоводородной смеси. Для упрощения расчета наличие инертных примесей в газе не учитывать.

Скачать решение задачи ОХТ 82

Задача ОХТ 83. В лабораторном реакторе ведется изучение процесса окисления метанола в формальдегид на твердом оксидном катализаторе избирательного действия. Установка имеет циркуляционную схему с выводом продукта из цикла. Скорость циркуляции смесл через установку (с помощью насоса) во много раз превышает скорость подвода исходного газа и отвода продукта, и степень превращения за один проход газа через реактор составляет очень малую долю общей степени превращения. Окисление метанола идет по необратимым реакциям:

СН3ОН + 0,5О2 = СН2О + Н20 (1)
СН2О + 0,5О2 = СО + Н2О (2)

Определить константы скоростей реакций (1) и (2) в присутствии избирательного катализатора по следующим исходным данным: расход газа Vг - 10 л/ч; объем катализатора Vкат=5 см3; начальная концентрация СН3ОН в метаноло-воздушной смеси Бензол = 6,5% (об.); общая степень превращения СН3ОН х1 = 0,98; степень превращения СН3ОН в продукт (формальдегид) х2 = 0,9.

Скачать решение задачи ОХТ 83

Задача ОХТ 84. По данным лабораторного исследования, рассмотренного в Задача ОХТе 3, определить размеры однополочного реактора КС производительностью П= 15000 т в год формалина с концентрацией 37% СН2О: диаметр реактора D; объем катализатора; высоту слоя катализатора (в покое). Линейная скорость газа wг = 0,6 м/с.

Скачать решение задачи ОХТ 84

Задача ОХТ 85. Для тех же условий, а также заданных и найденных ранее параметров (см. примеры 3 и 4) ориентировочно определить объем катализатора в реакторе КС для окисления метанола в формальдегид при секционировании реактора на три слоя. Заданная степень превращения x1 = 0,98.

Скачать решение задачи ОХТ 85

Задача ОХТ 86. Экзотермическая реакция первого порядка протекает в фильтрующем слое катализатора. Начальная температура в слое tнач = 3000С. В результате адиабатического режима в реакторе температура в слое повышается до tкон. Ту же реакцию проводят затем в реакторе со взвешенным слоем катализатора при режиме, близком к полному смешению.
Определить соотношение констант скоростей данной реакции в изотермических условиях взвешенного слоя и в адиабатических условиях неподвижного слоя по следующим данным: заданная степень превращения х = 0,35; энергия активации каталитической реакции E = 20 000 кДж/кмоль; тепловой эффект реакции q = 22800 кДж/кмоль; теплоемкость реакционной смеси с = 19 кДж/(кмоль-°С); концентрация основного исходного веще¬ства на входе в реактор Сисх = 5,2-10-3 кмоль/м3.

Скачать решение задачи ОХТ 86

Задача ОХТ 87. Реакцию окисления N0 проводят на катализаторе - активном и промотированном угле. Изучение кинетики этой каталитической реакции показало, что ее скорость [кмоль/(кг-ч)] можно описать эмпирическим уравнением

u = pNO^2 * pO2 / (a + b*pNO^2 + c*pNO2^2)

где а = 16,19; 6 = 4,842- 105; с= 135.
Насыпная плотность катализатора ркат = 480 кг/м3; P = 0,3 МПа. В исходной газовой смеси содержится 1,5% (мол.) N0, остальное - воздух.
Определить объем реактора производительностью 50 т NО2 в сутки, обеспечивающий степень превращения x = 90%.

Скачать решение задачи ОХТ 87

Задача ОХТ 88 Каталитическая газовая реакция А -> 4R протекает под давлением 0,31 MПа при 117°С в лабораторном реакторе идеального вытеснения. Через него пропускают исходную газовую смесь, которая включает продукт, образующийся из чистого вещества А. Расход реагента А составляет 20 л/ч. Получены следующие результаты:

Каталитическая газовая реакция А -> 4R протекает под давлением 0,31 MПа при 117°С в лабораторном реакторе идеального вытеснения. Через него пропускают исходную газовую смесь, которая включает продукт, образующийся из чистого вещества А. Расход реагента А составляет 20 л/ч. Получены сле

а. Определить, каково кинетическое уравнение этой реакции.

б. Применяя найденное кинетическое уравнение, найти объем катализатора (л), который обеспечивает степень превращения А в R, равную 0,35, при заданных T и P и скорости подачи исходного реагента 2000 моль/ч.

Скачать решение задачи ОХТ 88

Задача ОХТ 89. В опытном трубчатом реакторе, в котором находится 2 г (1 см3) катализатора, производится исследование кинетики газовой каталитической реакции А -> R. Исходную газовую смесь, содержащую различные количества продуктов реакции, пропускают через установку, замеряя концентрацию вещества А до контакта с катализатором и после него. Результаты анализов следующие:

Скорость подачи газовой смеси Vг = 0,01 л/с при давлении P = 1,013-105 Па и температуре t = 450°С. Определить: а) кинетическое уравнение этого процесса в единицах концентрации газа и при отнесении скорости к насыпному объему катализатора: б) объем реактора идеального вытеснения, который обеспечил бы степень превращения х вещества А, равную 50%, при скорости подачи газа Vг = 20 кмоль/ч.

Скачать решение задачи ОХТ 89

Задача ОХТ 90. Процесс каталитического окисления аммиака происходит в реакторе поверхностного контакта при давлении Р = 0,1 МПа. Определить необходимую высоту слоя катализатора (пакеты сеток из платины) в реакторе для следую¬щих исходных данных, состав исходного газа [%(об.)]: NН3- 10 воздух - 90. Степень превращения NН3 в NO - 0,95. Температура исходного газа 20°С. Температура в зоне реакции ниже обычно применяемой и составляет 700°С. Производительность реактора (считая на 1 м2 поверхности катализатора) 600 кг NH3 в сутки. Массовая скорость газа Сг = 573,6 кг/(м2-ч). Диаметр платиновой проволоки (из которой выполнены сетки) 0,06 мм.

Скачать решение задачи ОХТ 90

Задача ОХТ 91. Определить гидравлическое сопротивление филь» трующего слоя катализатора высотой H = 1,7 м в реакторе диаметром D = 2,5 м. Расход газа Vг = 8500 м3/ч, плотность газа рг = 0,45 кг/м3, вязкость газа мг= 0,294- 10-4 Па-с. Удельная внешняя поверхность зерен катализатора SУД = 415 мг/м3, порозность е = 0,43. По данным исследований принято, что число т частиц катализатора в 1 м3 слоя составляет 10^6. Определить также коэффициент формы Ф и эквивалентный диаметр dэ каналов в слое.

Скачать решение задачи ОХТ 91

Задача ОХТ 92. В лабораторном реакторе исследуется каталитическая реакция во взвешенном слое катализатора Фишера - Тропша (никелевый прессованный). Исходные данные: диаметр реактора D = 0,61 м; объем слоя в покое V = 0,093 м3; массовая скорость газа Gг = 7,0 кг/(м2-ч); плотность частиц катализатора р = 5000 кг/м3; коэффициент сферичности частиц Ф = 0,58; вяз¬кость газа мг = 0,256*10^-3 Па-с; плотность газа на входе в тор рг.вх= 14,45 кг/м3, на выходе ргвых= 16,52 кг/м3, Определить: а) наибольший размер частиц dmax, при котором начинается их взвешивание; б) степень расширения слоя, полагая dcp= 0,6*dmax

Скачать решение задачи ОХТ 92

Задача ОХТ 93. В реакторе со взвешенным слоем серебряного катализатора (нанесенного на алюмосиликатный носитель) ведется процесс неполного окисления метана природного газа с целью получения формальдегида. Начальный состав газовой смеси [природный газ, содержащий 97,1% (об.) СН4, с добавлением воздуха], % (об.): СН4 -26,5; О2-14,8; N2 -58,7. Конечный состав газовой смеси (после извлечения растворимых продуктов реакций), % (об.): СН4 -25,8; О2-11,8; СО2 -0,2; СО -0,4; СnНm- 0,2; Н2-1,0; 1N2 - 60,5. Объемная скорость газа Vоб = 3000 ч-1; температура в зоне реакции 750°С. На 1 м3 природного газа получается 30 г СН2О и 3,4 г СН3ОН. Диаметр реактора 1 м. Частицы катализатора сферические, средний диаметр dср = 1,5 мм. Плотность катализатора рт=1200 кг/м3. Плотность газа рг = 1,215 кг/м3 (в рабочих условиях). Вязкость газа мГ = 1,835*10^-5 Па-с (в рабочих условиях).
Определить: а) степень превращения х метана в целевые продукты - формальдегид и метанол; б) критическую wвзв и рабочую wр скорости взвешивания; в) производительность реактора П, объем катализатора vкат, высоту его слоя Н и гидравлическое сопротивление P.

Скачать решение задачи ОХТ 93

Задача ОХТ 94. В реактор установки каталитического крекинга с движущимся слоем шарикового катализатора поступают параллельно потоки паров сырья и катализатора.
Известны следующие характеристики процесса: поток сырья GС=13,5 кг/с (48,6 т/ч); поток катализатора Gкат = 27 кг/с (97,2 т/ч); температуры поступающего сырья ТСнач = 748 К и поступающего катализатора Ткатнач =783К; теплоемкости сырья с = 3000 Вт-с/(кг-К) и катализатора скат=1000 Вт-с/(кг-К); диаметр зерен катализатора d = 0,003 м; порозность в реакционной зоне е = 0,5; коэффициент теплоотдачи от зерен катализатора к парам сырья a = 465 Вт/(м2-К). Определить объем зоны интенсивного теплообмена vкатт, на выходе из которой температуры потоков отличаются на 1 °С от температуры теплового равновесия.

Скачать решение задачи ОХТ 94

Задача ОХТ 95. Каталитическое окисление SO2 в SО3 должно производиться в четырехполочном реакторе со взвешенными слоями ванадиевого катализатора. Состав исходного газа [% (об.)]: SО2-11; О2-10; N2 -79. Общая степень превращения х = 0,97. Принимается следующее распределение степени превращения по полкам реактора (слоям катализатора):

1. Построить оптимальную и равновесную кривые х - Т, а также изотермы, отвечающие температурному режиму в каждом слое.
2. Определить константу скорости реакции и ориентировочно объем катализатора в первом и втором слоях по следующим дополнительным данным: скорость газовой смеси (расход газа) в условиях первого слоя VГ1 = 31000 м3/ч; коэффициент запаса ф3, = 1,1- для первого слоя, Ф32=1,2 - для второго слоя.
3. Определить поверхность холодильников, погруженных во второй слой катализатора по следующим дополнительным дан¬ным.
По данным материального баланса на входе во второй слой расход компонентов газа V и их удельная теплоемкость с составляют:

Физические и гидродинамические параметры, характеризующие условия второго слоя: Аr = 2,26-104 (значение критерия Архимеда определено аналогично Задача ОХТам 14 и 15); диаметр частиц dч=0,0015 м; теплопроводность газа лг = 0,06 Вт/(м-°С); плотность газа рг = 3,74 кг/м3; кинематический коэффициент вязкости мг = 6,6*10^-5 м2/с. Холодильник выполнен из стали, диаметр труб dтр = 0,035 м, толщина стенки бСТ = 2,5 мм, теплопроводность лСт = 46,4 Вт/(м-°С). Температура воды: tнач = 15°С; tкон = 80°С. При средней температуре воды (tНач + tКОН)/2 = 47,5°С: мв = 0,57*10^-3 Па-с, лв = 6,45 Вт/(м-°С). Скорость течения воды по трубам wХол = 0,4 м/с.

Скачать решение задачи ОХТ 95

Задача ОХТ 96. Выполнить ориентировочный расчет колонны синтеза аммиака по следующим исходным данным. Синтез аммиака производится в полочном реакторе (колонне) со взвешенными слоями железного мелкопористого катализатора, промотированного добавками Аl2О3, К2О, СаО, SiO2. Выбранный катализатор устойчиво эксплуатируется в следующих пределах рабочих температур: tМакс = 540°С, tмин = 475°С. Плотность частиц катализатора рт = 3500 кг/м3. Для проведения синтеза при температурном режиме, близком к оптимальному, число полок (слоев катализатора) принято i = 5.
Фракционный состав катализатора с учетом исследования гидродинамики процесса выбран следующий (d - диаметр частиц) :
Первый и второй слои d1= d2=1,5 мм
Третий и четвертый слои d3 = d4 = 2,0 мм
Пятый слой d6 = 2,5 мм
Колонна синтеза работает под давлением 30 МПа с вторичной конденсацией аммиака. Соотношение Н2: N2 в исходной азотоводородной смеси близко к стехиометрическому. Содержание инертных примесей (СН4 + Аг) в газе Син = 0,96% (об.). Динамический коэффициент вязкости газовой смеси при 30 МПа мг = 3,0*10^-5 Па-с. Данные материального баланса колонны синтеза для этих исходных условий приведены без расчета в следующей таблице:

а. Определить содержание аммиака в равновесной газовой смеси в выбранном интервале температур, построить равновесную кривую и кривую оптимальных температур.
б. Определить критические скорости взвешивания, рабочие скорости газа и площадь сечения катализаторной коробки реактора.
в. Рассчитать константы скорости реакции и определить высоту слоев и общий объем катализатора, загружаемого в реактор; определить гидравлическое сопротивление слоев катализатора.

Скачать решение задачи ОХТ 96

 

Расчеты массообменных процессов и реакторов для системы жидкость газ Ж-Г

Задача ОХТ 97. Определить, какой объем кислорода из воздуха бу« дет растворен в 100 кг воды при 18°С под давлением 1 МПа.

Скачать решение задачи ОХТ 97

Задача ОХТ 98. Жидкость, состоящая из смеси 30% бензола, 45%; толуола и 25% о-ксилола, нагрета до 100°С. Найти равновесный состав пара над жидкостью, если известно, что при этой температуре давление паров чистого бензола составляет 1,78*10^5 Па, толуола, 0,75*10^5 Па и о-ксилола 0,29*10^5 Па.

Скачать решение задачи ОХТ 98

Задача ОХТ 99. При 20 °С давление паров воды равно 2340 Па. Подсчитать, какое давление пара будет над водой, содержащей 15% (масс.) глицерина.

Скачать решение задачи ОХТ 99

Задача ОХТ 100. Давление пара чистого этанола (ро) при 20°С равно 5925 Па, а метанола 11860 Па. Рассчитать процентный состав (по массе) паров этанола и метанола над их смесью, состоящей из равного количества (по массе) того и другого вещества.

Скачать решение задачи ОХТ 100

Задача ОХТ 101. Рассчитать движущую силу процесса взаимодействия аммиака с водой при проведении его в аппарате с движением фаз: а) при прямотоке; б) при противотоке; в) при полном перемешивании жидкости. В процессе абсорбции, проводимой при давлении 0,1 МПа и 27 °С, концентрация аммиака в газе снижается от Сначг = 4% (об.) до Сконг=0,8% (об.), а концентрация аммиака в воде увеличивается отСнач =0,05 кмоль/м3 до Скон =0,25кмоль/м3.

Скачать решение задачи ОХТ 101

Задача ОХТ 102. Определить (для условий предыдущего Задача ОХТа) движущую силу процесса в аппарате с перекрестным движением фаз.

Скачать решение задачи ОХТ 102

Задача ОХТ 103. Определить степень превращения (степень извлечения) при абсорбции (адсорбции), если известны объемные концентрации извлекаемого компонента до и после проведения процесса: Снач и Скон.

Скачать решение задачи ОХТ 103

Задача ОХТ 104. Рассчитать коэффициент диффузии аммиака в воздухе при 25 °С и давлении 10^5 Па.

Скачать решение задачи ОХТ 104

Задача ОХТ 105. Рассчитать коэффициент диффузии (м2/с) аммиака в воде при 25 °С.

Скачать решение задачи ОХТ 105

Задача ОХТ 106. Определить коэффициент эффективной диффузии (коэффициент перемешивания) при абсорбции аммиака водой и пенном аппарате при 20 °С. Скорость газа в аппарате 2 м/с; плотность орошения 5 м3/(м2*ч); высота исходного слоя жидкости 20 мм.

Скачать решение задачи ОХТ 106

Задача ОХТ 107 [21, с. 52]. Произвести расчет среднего времени пребывания реагентов в реакторе на основании замеров концентрации индикатора, покидающего реактор в определенные интервалы времени. Известны следующие опытные данные:

Скачать решение задачи ОХТ 107

Задача ОХТ 108 [21, с. 55]. Произвести расчет степени превращения в реакторе по распределению времени пребывания частиц для необратимой реакции первого порядка с n = 0,1 с-1 по данным предыдущего Задача ОХТ107.

Скачать решение задачи ОХТ 108

Задача ОХТ 109. Определить расход серной кислоты для осушки воздуха при следующих условиях. Производительность абсорбера 1000 м3 сухого воздуха в час. Содержание влаги в воздухе, кг на 1 кг сухого воздуха: Yнач = 0,02; Yкон = 0,006. Содержание воды в кислоте, кг на 1 кг моногидрата: Хнач = 0,75; ХКОн = 1,0. Сушка воздуха производится при атмосферном давлении.

Скачать решение задачи ОХТ 109

Задача ОХТ 110. Насадочный абсорбер для поглощения паров ацетона из воздуха орошается водой, расход L, которой составляет 3000 кг/ч. Температура воды 20 °С. Через абсорбер пропускают смесь воздуха с парами ацетона, содержащую 6% (об.) ацетона, а чистого воздуха в этой смеси - 1400 м3/ч. Степень абсорбции ацетона 98%. Найти высоту абсорбционной башни, заполненной керамическими кольцами размерами 25X25X3 мм, если коэффициент массопередачи kм = 0,4 кмоль/(м2-ч) на единицу разности концентраций в газовой фазе, выраженной в киломолях ацетона на кило-моль воздуха. Скорость газа в полном сечении башни принять на 25% меньше скорости газа, соответствующей началу эмульгирования жидкости. Равновесные концен¬трации в системе ацетон - вода взять по литературным данным.

Скачать решение задачи ОХТ 110

Задача ОХТ 111 Определить коэффициент массопередачи km по данным предыдущего примера. Скорость газа, считая на полное сечение абсорбера, 0,35 м/с; режим пленочный. Абсорбер- башня, заполненная кусками кокса со средним размером 75 мм (G = 41,7 м2/м3, vсв = 0,58 м3/м3).

Скачать решение задачи ОХТ 111

Задача ОХТ 112. Определить к. п. д. одной полки пенного аппарата при абсорбции соляровым маслом бензольных углеводородов из коксового газа (Задача ОХТ абсорбции хорошо растворимых газов) при следующих условиях: скорость газа в полном сечении аппарата wГ=1,5 м/с, высота слоя пены на полке Hг = 0,15 м, начальная концентрация бензольных углеводородов в газе 35 г/м3, температура в зоне абсорбции 30 °С, давление в аппарате - атмосферное P = 10,1*10^4 Па.

Скачать решение задачи ОХТ 112

Задача ОХТ 113. [15, с. 150]. Определить необходимую поверхность контакта фаз в абсорбционной колонне для поглощения аммиака из смеси газов раствором серной кислоты.
Парциальное давление аммиака в смеси газов (МПа): на входе в колонну 0,005, на выходе 0,001. Концентрация серной кислоты в абсорбере (кмоль/м3): на входе 0,6, на выходе 0,5. Частные ко¬эффициенты массоотдачи: kг = 3,5 кмоль/(м2-ч-МПа), kж = 0,005 м2/ч, ф = 750 кмоль/(м2-МПа). Расход смеси газов 45 кмоль/ч; общее давление 0,1 МПа. Газ и жидкость движутся противотоком. Реакция протекает с большой скоростью по уравнению 2NН3 + Н2SО4 = (NН4)2SО4 и практически необратима.

Скачать решение задачи ОХТ 113

Задача ОХТ 114. Рассчитать пенный аппарат для очистки газа, по¬лучаемого при электролизе МgС12, от возгонов пыли. Необходимо учесть целесообразность возможно более глубокого охлаждения газа с целью снижения в нем водяных паров. Производительность аппарата 800 ма/ч 70%-ного по хлору газа. Начальная температура газа 40°С, температура воды 10°С. Содержание пыли (хлориды Мg, Са, Na, К) в газе 5,6 г/м3. Предполагается, что размер частиц 10-20 мкм. Остаточное содержание пыли 0,04 г/м3. Влагосодержание газа 4,0 г/м3.

Скачать решение задачи ОХТ 114

Задача ОХТ 115. Рассчитать пенный аппарат для осушки газа серной кислотой концентрации 93%. Конечное содержание влаги в газе не должно превышать 0,04% (масс.). Производительность аппарата 750 м3/ч (сухого газа). На осушку поступает газ со следующими параметрами: температура 13°С; расход влажного газа 819 м3/ч; влагосодержание 11 г/и3. С газом поступает влаги 9,0 кг/ч.

Скачать решение задачи ОХТ 115

Задача ОХТ 116. Расчет аппарата со взвешенной орошаемой насадкой (ВН).
А. Определить коэффициент абсорбции фтороводорода 3 - 5% раствором Nа2СО3 в аппарате ВН с двумя слоями насадки производительностью 100000 м3/ч при условии, что: концентрация фтороводорода на входе и выходе соответственно 0,1 и 0,002 г/м3; температура газа на входе 70 °С, на выходе - 20 °С; диаметр аппарата 2,5 м. Высота неподвижного слоя насадки на каждой опорной решетке Нм = 0,3 м.
Б. Определить высоту слоя насадки Нст, необходимую для достижения эффективности абсорбции 0,985 в аппарате ВН с двумя слоями насадки, и гидравлическое сопротивление абсорб¬ционной зоны при скорости газа 5,5 м/с и плотности орошения 10 м3/(м2-ч), если плотность шаров бШ = 200 кг/м3.

Скачать решение задачи ОХТ 116

Задача ОХТ 117. Определить к. п. д. перекрестноточной тарелки с кольцевыми клапанами (размеры клапана даны на рис. 32) для колонны диаметром 260 мм, а также коэффициент массопередачи в процессе десорбции диоксида углерода из его водного раствора при продувке воздухом. Концентрация СО2 в растворе на входе в тарелку 0,65 г/л, на выходе с тарелки 0,12 г/л, температура на тарелке 20 °С. Плотность орошения колонны L0 = 15,1 м3/(м2-ч). Нагрузка колонны по газовой фазе обеспечивает подъем клапанов (зазор между клапаном и плоскостью тарелки) на тарелках на высоту а1 = 6,5 мм. Масса клапана Gкл = 0,03 кг; относительное свободное сечение тарелок Sо=0,12 м2/м2. Высота газожидкостного слоя на та¬релке Нп = 130 мм.

Схема кольцевого клапана

Схема кольцевого клапана

Скачать решение задачи ОХТ 117

Задача ОХТ 118. В процессе хлорирования оксида алюминия хлором в расплаве хлоридов в присутствии нефтяного кокса определен состав газообразных продуктов хлорирования после конденсации из них паров хлорида алюминия. Рассчитать скорость хлорирования оксида алюминия при следующих условиях. Расход хлора 100 л/ч, содержание хлора в исходном газе 100% (об.). В газообразных продуктах хлорирования содержится 80% (об.) хлора и 20% (об.) диоксида углерода. Барометрическое давление принять равным 0,1 МПа.

Скачать решение задачи ОХТ 118

 Задача ОХТ 119. При хлорировании оксида алюминия в расплаве хлоридов происходит абсорбция хлора расплавом, сопровождающаяся взаимодействием растворенного хлора с оксидом алюминия и углеродом. Определить коэффициент массопередачи при абсорбции хлора расплавом, если площадь сечения хлорирующего отделения реактора S = 33,2-10-4 м2, усредненный диаметр пузырька dн = 0,005 м, газонаполнение расплава ф = 0,113, коэффициент использования хлора n = 34%. Расход 100%-ного хлора VCl2 = 100 л/ч. Высота слоя расплава в реакторе h = 0,62 м.

Скачать решение задачи ОХТ 119

Задача ОХТ 120. Рассчитать размеры аппарата для хлорирования титановых шлаков в расплаве хлоридов. Производительность реактора GР=170 т С12 в сутки, содержание хлора в исходном газе 70% (об.), давление газа на входе в расплав 0,15 МПа. Температура расплава t = 800°С. Давление парогазовой смеси на выходе из расплава 0,1 МПа; парциальное давление хлора в отходящем газе 0,0002 МПа; равновесное давление в газе над расплавом 0,00015 МПа. Усредненный диаметр пузырька газа в расплаве 5 мм. Коэффициент массопередачи при абсорбции хлора расплавом NаС1, МgCl2, содержащим хлориды железа, составляет по экспериментальным данным* kг = 1,0 кмоль/(м2-ч-МПа).

Скачать решение задачи ОХТ 120

   

Расчеты массообменных процессов в системе жидкость – жидкость Ж - Ж, газ – твердое Г - Т, жидкость – твердое Ж - Т.

Задача ОХТ 121. Смешано 300 мл воды, 200 мл бензола и 0,2 моль пикриновой кислоты. Подсчитать, сколько пикриновой кислоты будет растворено в воде и сколько в бензоле, если коэффициент распределения ее между водой и бензолом равен 0,005.

Скачать решение задачи ОХТ 121

Задача ОХТ 122. Из насыщенного водного раствора экстрагируют йод сероуглеродом при 20°С. Удельный коэффициент распределения йода между водой и сероуглеродом Худ = 0,0017. Опреде¬лить: 1) оставшуюся концентрацию йода в водном растворе после взбалтывания 2 л последнего с 100 мл сероуглерода и 2) сколько раз необходимо подвергать экстрагированию йод из насыщенного водного раствора свежими порциями сероуглерода (по 150 мл), чтобы довести концентрацию его в воде до 10~6 г/л. Растворимость йода в воде при 20°С принять равной 0,03 г на 100 мл растворителя.

Скачать решение задачи ОХТ 122

Задача ОХТ 123. По равновесным составам сосуществующих фаз для системы вода (А) - ацетон (В) - хлорбензол (С) построить диаграммы фазового равновесия в координатах: а) треугольной диаграммы; б) X - V; в) X - Z, У - Z'.
Здесь х = хв/(ха + хв); Y = yв/(yа + yв); Z = xс/(ха + хв); Z' = ус/(уа + yв); xа, хв, хс - соответственно содержание пер¬вичного растворителя А, экстрагируемого вещества В и экстра-гента С в рафинате К, % (масс.); yа, ув, ус - содержание соответствующих веществ в экстракте Е, % (масс.).
Состав равновесной смеси:

Напомним, что экстракт Е - это раствор экстрагируемого компонента В в экстрагенте С, содержащий небольшое количество компонента А; рафинат R - раствор небольших количеств компонентов В и С в первичном растворителе А.

Скачать решение задачи ОХТ 123

Задача ОХТ 124. Для системы вода (А) - ацетон (В) - хлорбензол (С) построить хорду равновесия, соответствующую составу смеси в точке М: xА,м = 16%, xв,м = 26%, хм = 58%, и определить состав равновесных фаз.

Скачать решение задачи ОХТ 124

Задача ОХТ 125. 1000 кг раствора ацетон (В)-вода (А), содержащего 55% ацетона, подвергают одноступенчатой экстракции хлорбензолом (С). Определить количество хлорбензола, необходимое для получения на выходе рафината, содержащего 3,5% ацетона.

Скачать решение задачи ОХТ 125

Задача ОХТ 126. 1000 кг раствора ацетон (В) - вода (А), содержащего 55% ацетона, подвергают экстракции хлорбензолом (С) для получения рафината, содержащего 3,5% ацетона. Определить необходимое число теоретических ступеней, составы и массы полученных на каждой ступени продуктов, если экстракция проводится:
1) при перекрестной подаче в каждую ступень 200 кг чистого хлорбензола;
2) при противоточной подаче экстрагента, причем в последнюю ступень подается 664 кг чистого хлорбензола.

Схема многоступенчатой ректификации

Схема многоступенчатой ректификации

Скачать решение задачи ОХТ 126

Задача ОХТ 127. 1200 л газовой смеси, содержащей 5% (об.) бензола, пропускают при 20 °С через 0,45 кг активного угля. После насыщения угля парами бензола через него пропускают перегретый водяной пар при 200 °С с целью десорбции бензола. Определить содержание бензола в газе после адсорбции и степень использования его после десорбции.

Скачать решение задачи ОХТ 127

Задача ОХТ 128. Построить изотерму адсорбции диэтилового эфира активным углем для 293 К, если известна изотерма адсорбции бензола тем же углем при 293 К (рис. 43).
Изотерма адсорбции бензола углем при 293 К:

Изотерма адсорбции бензола и диэтилового эфира при 293 К.

Изотерма адсорбции бензола и диэтилового эфира при 293 К.

Скачать решение задачи ОХТ 128

Задача ОХТ 129. Определить продолжительность т поглощения активным углем смеси паров этанола и диэтилового эфира из воздуха при 293 К. Начальная концентрация паровоздушной смеси, подаваемой в адсорбер, Снач = 1,08 кг/м3, конечная, на выходе из адсорбера - Скон = 0,0054 кг/м3. Скорость паровоздушной смеси, рассчитанная на полное сечение аппарата, w = 0,167 м/с. Высота слоя поглотителя Н = 0,6 м. Средний диаметр частиц угля dc = 0,004 м. Насыпная плотность угля руг = 500 кг/м3. Коэффициент кинематической вязкости паровоздушной смеси v = 0,16*10^-4 м2/с. Коэффициент диффузии смеси при 293 К D=0,083*10^-4 м2/с.

Скачать решение задачи ОХТ 129

Задача ОХТ 130. В адсорбционную колонну поступает непрерывно со скоростью 0,5 м/с паровоздушная смесь, имеющая начальную концентрацию СНач = 0,1 кг/м3. Концентрация паров поглощаемого компонента на выходе СКОн = 0,006 кг/м3. Поглощение производится активным углем, непрерывно поступающим в колонну. Дана изотерма адсорбции поглощения вещества на угле (рис. 44). Коэффициент массопередачи kм = 6 с-1. Уголь выходит из колонны насыщенным на 70% от своей равновесной активности.
Определить скорость движения и высоту слоя угля в колонне.

Скачать решение задачи ОХТ 130

Задача ОХТ 131. Определить средний размер кристаллов, которые полу¬чаются в каскаде из трех кристаллизаторов, если скорость линейного роста кристаллов во всех кристаллизаторах v = 1,5-10^-7 м/с. Определенное экспериментально число кристаллов, образующихся в первом кристаллизаторе, равно W1=1*10^12, во втором- W2 = 2*10^12, в третьем - W3 = 4*10^12. Полезный объем кристаллизатора v= 2 м3; расход раствора L = 20 м3/ч.

Скачать решение задачи ОХТ 131

Задача ОХТ 132. Произвести расчет материальных и тепловых балансов для потоков химико-технологической системы (ХТС) применительно к синтезу нитрила акриловой кислоты (НАК).
При синтезе НАК исходят из пропилена, аммиака и кислорода воздуха В результате проведения процесса получают НАК, а также ряд побочных продуктов (акролеин, ацетонитрил, синильную кислоту и др.). Упрощенная блок-схема, которая положена в основу моделирования ХТС, представлена рис. Поток воздуха 1 подогревается в теплообменнике /, затем смешивается с пропиленом (поток 2) и аммиаком (поток 3) в смесителе ///. Смесь 4 поступает в реактор IV, где протекает экзотермический процесс синтеза НАК. Выделяющаяся при реакции теплота отводится в нижней части реактора через испаритель, в верхней части - через теплообменник. Продукты реакции 6 охлаждаются в теплообменнике / потоком поступающего воздуха и в теплообменнике-испарителе // потоком 9 воды. Выходящий из нижнего испарителя реактора пар (поток 17) направляется в сепаратор V. Туда же поступает и пароводяная эмульсия, условно показанная на рис. 46 потоками пара 18 и воды 10. После сепаратора пар используется для охлаждения верхней части реактора и выводится в виде потока 14 из ХТС. Поток воды 12 делится в делителе потока VI на два потока: 15 и //. Поток // поступает в испаритель реактора, поток 15 смешивается с потоком свежей воды 16 в смесителе потоков VII и служит для охлаждения потока 7 в теплообменнике //. Таким образом, рассматриваемая ХТС состоит из семи элементов и характеризуется четырьмя входными потоками (/-3, 16) и двумя выходными (14 и 8).
Для моделирования установившегося режима этой ХТС и расчета материальных и тепловых балансов необходимо составить математическое описание отдельных элементов.

Рис. Упрощенная технологическая схема синтеза нитрила акриловой кислоты (НЛК):
I, II -теплообменники; III, VII - смесители; IV - реактор синтеза НАК; V - сепаратор: VI - делитель потока; 1 - 18 - потоки.

Скачать решение задачи ОХТ 132

Задача ОХТ 133. Рассчитать объем реактора ХТС для обезврежи¬вания сточных вод производства полимерных материалов методом жидкофазного окисления (ЖФО).
Производительность всей ХТС и реактора 5 м3 сточной воды в час; начальное содержание органических веществ в сточных водах 10 кг/м3. Процесс ЖФО протекает при 613 К и давлении 25 МПа. Время контакта 2 ч. Сточная вода содержит органическое вещество С10Н40N10. Давление водяных паров: при Tнач = 293 К рнач = 2,35*10^-3 МПа, при T = 613 К р= 14,61 МПа. Процесс обезвреживания сточных вод осуществляется по схеме, представленной на рис. 54. Сточная вода собирается в емкости 1. После определения среднего количества органических продуктов сточную воду насосом 2 под давлением 25 МПа подают в теплообменник 4. Воздух в количестве, необходимом для процесса обезвреживания, компрессором 9 под давлением 25 МПа также подается в теплообменник 4, где смешивается с обрабатываемой водой. Газожидкостная смесь нагревается в теплообменнике 4 от Тлач = 293 до 523 К за счет теплоты, отдаваемой обезвреженными сточными водами, а в теплообменнике 7 - до Т = 613 К за счет теплоты продуктов сгорания, образуемых при сжигании топлива или горючих отходов в печи 8. Далее смесь поступает в реактор 6, а затем в сепаратор 5, где происходит отделение газа от жидкости. Жидкость (жидкая фаза, состоящая из воды и растворенного в ней воздуха) с температурой 573-593 К из сепаратора 5 поступает в тепло¬обменник 4 для нагревания исходной сточной воды.
Влажный газ охлаждается в конденсаторе 3 до 323-333 К и выбрасывается в атмосферу, а сконденсированная жидкость смешивается с основной массой и собирается в емкости 10. После анализа на содержание вредных веществ, солевой остаток, рН сточная вода подается либо в канализацию, либо в оборотную систему предприятия. Давление в системе регулируется вентилями 11

Технологическая схема установки для обезвреживания ПСВ-Г методом ЖФО:

Рис. Технологическая схема установки для обезвреживания ПСВ-Г методом ЖФО:
1, 10-емкости; 2-насос; 3 -конденсатор; 4, 7 -теплообменники; 5-сепаратор; 6-реак¬тор; в-печь; 9-компрессор; 11 - вентиль.

Скачать решение задачи ОХТ 133

   

Расчеты электрохимических процессов

Задача ОХТ 134. В течение 24 ч при электролизе раствора хлорида натрия при силе тока 15500 А получено 4200 л электролитического щелока, содержащего 125 г/л NаОН. Определить выход по току.

Скачать решение задачи ОХТ 134

Задача ОХТ 135. Определить степень использования электроэнергии при электролизе раствора хлорида натрия, если концентрация раствора NаС1 равна 310 г/л, перенапряжение выделения хлора 0,192 В, водорода - 0,210 В; суммарные омические потери, вклю¬чая диафрагму, составляют 1,051 В. Выход по току 0,96.

Скачать решение задачи ОХТ 135

Задача ОХТ 136. Металлическую пластинку размером 10 x 10 см требуется покрыть с обеих сторон слоем никеля толщиной 50 мкм. В растворе никель находится в виде ионов Ni2+. Определить необходимое время электролиза, если пропускать ток силой 2,5 А. Процесс проводится в условиях, обеспечивающих равномерное распределение никеля по всей поверхности. Выход по току 94,4%.

Скачать решение задачи ОХТ 136

Задача ОХТ 137. Определить дополнительный расход электроэнергии (на 1 т продукта), вызываемый перенапряжением 0,25 В при электролитическом получении водорода.

Скачать решение задачи ОХТ 137

Задача ОХТ 138. Рассчитать выход по току и расход электроэнергии при электролите раствора КС1, если в катодное пространство лабораторного электролизера залито 500 мл раствора и увеличение массы медного катода в кулометре, последовательно включенном в цепь, составляет 5 г. При анализе жидкости катодного пространства на содержание КОН на 10 мл жидкости пошло 25 мл 0,1 н. раствора НС1. Напряжение на клеммах электролизера 4,5 В.

Скачать решение задачи ОХТ 138

Задача ОХТ 139. При помощи электролиза воды требуется получить 0,6 л гремучего газа при 20°С и давлении 0,97*10^5 Па. Сколько для этого требуется времени, если сила тока при электролизе равна 2А?

Скачать решение задачи ОХТ 139

Задача ОХТ 140. Рассчитать количество теплоты, выделившееся при электрохимическом получении цинка, при следующих исходных данных. Электролиз идет при силе тока 10000 А и напряжении 3,4 В. Выход по току для цинка n=80%, концентрация Н2SО4 в вытекающем отработанном электролите 80 г/л, концентрация цинка в протекающем свежем электролите 118 г/л. Суммарная химическая реакция процесса разложения ZnSО4 следующая

Zn2SО4 + 51 Н2О -> Zn + 0,5О2 + Н2SО4 * 50 Н2O

(50Н2О соответствует разбавлению Н2SО4 в вытекающем растворе. Теплотой разбавления ZnSО4 пренебрегаем). Кроме основной реакции, идет побочный процесс:

Н2О = Н2 + 0.5О2 q1 = 287,5 кДж

Скачать решение задачи ОХТ 140

Задача ОХТ 141. Для электролизного отделения производительностью 50000 т алюминия в год определить требуемое число электролизеров, среднее напряжение на них и составить баланс напряжения по следующим исходным данным:
1) конструкция электролизера с самообжигающимся анодом на силу тока 50000 А;
2) выход по току 89%;
3) выход металла по энергии 62 г А1 на 1 кВт-ч;
4) потери алюминия при переплавке 2%;
5) простой электролизеров на капитальный ремонт 3%.

Скачать решение задачи ОХТ 141

   

Cтраница 10 из 10

Яндекс.Метрика Rambler's Top100