Задачи по ОХТ

Расчет теплот физических и химических превращений

Задача ОХТ 35. Подсчитать количество теплоты (кДж), выделяю» щееся при образовании 100 л ацетилена из карбида кальция. Теплоты образования, кДж/кмоль: СаС2 - 62 700; Н2О - 241840; СаО- 635100; С2Н2 -226750.

Скачать решение задачи ОХТ35

Задача ОХТ 36. Определить количество теплоты, образующееся при сгорании 1 м3 и 1 кг этана. Теплота сгорания этана в стандартных условиях 1 559 880 кДж/кмоль. Молекулярная масса этана - 30.

Скачать решение задачи ОХТ36

Задача ОХТ 37. Определить теоретическую теплотворную способность углистого колчедана, содержащего 45% S и 5% С. 1 кг чистого колчедана при сгорании дает 7060 кДж, а 1 кг чистого углерода- 32700 кДж. Молекулярная масса: FеS2- 120.

Скачать решение задачи ОХТ37

Задача ОХТ 38. Вывести общую формулу для определения теплотворной способности колчедана в зависимости от содержания в нем серы п. Теплоты образования (кДж/моль) реагентов и продуктов реакции: Fе2О3 - 821,3; SО2 - 296,90; FеS2-177,4. Чистый колчедан содержит 53,35% S.

Скачать решение задачи ОХТ38

Задача ОХТ 39. Определить температуру горения цинковой обманки, содержащей 96% ZnS. Состав обжиговых газов [% (об.)]: SО2 - 7; О2 - 11 и N2 - 82. Потери теплоты печью в окружающую среду .(без дополнительного охлаждения) 13% от выделяющейся. В ходе обжига выгорает 98% ZnS.

Скачать решение задачи ОХТ39

Задача ОХТ 40. Вывести общую формулу для определения теплотворной способности цинковой обманки, содержащей n % серы.

Скачать решение задачи ОХТ40

Задача ОХТ 41. Рассчитать теоретическую температуру горения этана при избытке воздуха 20% (а = 1,2). Теплота сгорания этана 1 560 997 кДж/кмоль.

Скачать решение задачи ОХТ41

Задача ОХТ 42. Рассчитать теоретическую температуру горения метана природного газа при избытке воздуха 25%. Теплота сгорания метана 890310 кДж/моль.

Скачать решение задачи ОХТ42

Задача ОХТ 43. Степень окисления SО2 в SО3 составляет: x1 = 0,55 и x2 = 0,96. Рассчитать изменение температуры в зоне реакции, если средняя теплоемкость газовой смеси, содержащей [% (об.)] SО2 - 8, О2 - 11 и N2 - 81, условно принимается неизменной и равной 1,382 кДж/(м3-°С).

Скачать решение задачи ОХТ43

Задача ОХТ 44. Рассчитать повышение температуры при окислении SО2 на 1% при 500 °С для газовой смеси состава [(% (об.)]: SО2 - 7; О2 - 12 и N2 - 81.

Скачать решение задачи ОХТ44

Задача ОХТ 45. Определить, какую температуру теоретически можно получить в реакционной зоне шахтной печи для обжига известняка при избытке воздуха а = 2 и а = 3 от требуемого по стехиометрическому количеству, считая, что в исходной шихте находится чистый углерод. При расчете не учитывать тепловые эффекты идущих в печи реакций и теплопотери.

Скачать решение задачи ОХТ45

Задача ОХТ 46. При обжиге шихты, содержащей 10 т известняка и кокс, определить: 1) расход кокса состава [% (масс.)]: С - 91; золы - 7; влаги - 2; 2) состав обжиговых газов в процентах (по объему); 3) тепловой эффект реакции обжига. Степень диссоциации при обжиге известняка 95%. Воздух подается с избытком а= 1,4.

Скачать решение задачи ОХТ46

Задача ОХТ 47. Определить количество теплоты, выделяющееся при обжиге 1 т FеS2, содержащего 38% серы, если степень выгорания серы из колчедана 0,96.

Скачать решение задачи ОХТ47

Задача ОХТ 48. На 1-й слой контактного аппарата при 450 °С подается 10000 м3/ч исходной газовой смеси, содержащей [% (об.)]: SО2-10; О2-11 и N2 - 79. В результате экзотермической реакции SО2 + 0,5 О2 = О3 + Q (где Kp = 101420 - 9,26 Tср) температура газа повысилась до 580 °С. Определить степень окисления SО2 в SО3, если принять теплоемкость газа неизменной и равной 1,38 кДж/(м3-°С) (изменением объема в результате реакции пренебрегаем).

Скачать решение задачи ОХТ48

Задача ОХТ 49. Определить теоретический расход мазута для получения 1 т оксида алюминия из гидроксида алюминия.

Скачать решение задачи ОХТ49

Задача ОХТ 50. Рассчитать расход природного газа, содержащего [% (об.)]: СН4 - 82; гомологов - 9, для производства 100 т/сутки глинозема (А12O3). Потери теплоты в окружающую среду составляют 5% от общего расхода. Температура в зоне реакции 1200 °С. Температура реагентов, поступающих в печь, 20 °С.

Скачать решение задачи ОХТ50

Задача ОХТ 51. Рассчитать тепловой эффект реакции получения хлороводорода 2NаС1 + Н2SO4 = На2SО4 + 2НС1 - q расход топлива (без учета теплоты сырья) на 1 т хлороводорода, если в качестве топлива используют коксовый газ примерного состава [% (об.)]: Н2 -56; СН4 - 25; С2Н4 - 2,5; СО - 7,0; СО2 - 2,6; 02 - 0,7, N2 - 5,7.

Скачать решение задачи ОХТ51

Задача ОХТ 52. Какое количество теплоты выделится при хлорировании 1 т бензола, если конечная смесь содержит 39% хлорбензола, 1% дихлорбензола, 60% бензола?

Скачать решение задачи ОХТ52

Задача ОХТ 53. Подсчитать: а) объем сухого воздуха для полного сгорания газа полукоксования бурого угля, если коэффициент избытка воздуха а =1,2; б) состав продуктов сгорания; в) теплотворную способность (кДж/м3) газа полукоксования. Состав газа [% (об.)]: СН4 - 60; Н2 - 20; другие углеводороды (считая на С2Н4) - 3; СО - 6; СО2 - 6,8; О2 - 0,04; N2 - 4,16.

Скачать решение задачи ОХТ53

Задача ОХТ 54. Определить количество теплоты, выделяющейся при газификации твердого топлива, если из генератора водяного газа выходит газ состава [% (об.)]: СО - 38; Н2 - 50; СОг - 6,2 и N2 - 5,8. Расчет вести на 1000 м3 генераторного газа. Теплоты образования (кДж/моль): СО-110,58; СО5 -393,79; Н2О (пар)-242,0.

Скачать решение задачи ОХТ54

Задача ОХТ 55. В сатуратор, содержащий 130 кг 76% раствора серной кислоты, подается 34 кг газообразного аммиака, барботирующего через раствор. Определить, какое количество теплоты может быть использовано для испарения реакционной воды, если первоначальная температура кислоты и аммиака 25°С, а потери теплоты сатуратором в окружающую среду равны 9% от общего прихода теплоты.

В сатуратор, содержащий 130 кг 76% раствора серной кислоты, подается 34 кг газообразного аммиака, барботирующего через раствор. Определить, какое количество теплоты может быть использовано дл

Скачать решение задачи ОХТ55

Задача ОХТ 56. Подсчитать температуру горения мазута состава [% (масс.)]: С - 87; Н2- 10,8; О2- 1,0; 5 - 0,7; N2 - 0,5. Воздух для горения, содержащий в 1 м3 0,015 м3 Н2О, подается с избытком а = 1,36. Мазут и воздух поступают в топку с темперарурой 20 °С. Общие теплопотери (стенками топки и факелом) равны 6,5% от общего прихода теплоты. Расчет вести на 1 кг мазута.

Скачать решение задачи ОХТ56

Задача ОХТ 57. Рассчитать температуру горения эстонского сланца состава [% (масс.)]: С -70; Н2 -6,5; О2-10; 5 - 2,0; N2 - 1; зола - 5,5; влага - 5. Коэффициент избытка воздуха а =1,55. Относительная влажность воздуха 100%. Сланец и воздух поступают в топку с температурой 25 °С. Теплопотери (теплоотдача через стенки котла и унос теплоты со шлаком) 8% от общего прихода теплоты. При 25 °С влажность при насыщении 23,1 г/м3. Расчет вести на 1 кг сланца.

Скачать решение задачи ОХТ57

 

Расчеты теплового баланса промышленных процессов

Задача ОХТ 58. Рассчитать объем полимеризатора Vп и составить тепловой баланс первого полимеризатора (в кДж на 1 т исходного стирола) при коэффициенте заполнения реактора ф3 = 0,65 и рабочем объеме аппарата ур = 1,8 м3.

Скачать решение задачи ОХТ58

Задача ОХТ 59. Подсчитать тепловой баланс контактного аппарата для частичного окисления SO2 производительностью 25000 м3/ч. Газовая смесь содержит [% (об.)]: SО2 - 9; О2- 11; N2 - 80. Степень окисления 88%. Температура входящего газа 460°С; выходящего - 580°С. Средняя теплоемкость смеси (условно считаем ее неизменной) 2,052 кДж/(м3-°С). Потери теплоты в окружающую среду 5% от прихода теплоты.

Скачать решение задачи ОХТ59

Задача ОХТ 60. Составить тепловой баланс (на 1 ч работы) стадии пиролиза при производстве уксусного ангидрида из ацетона и рассчитать количество природного газа, содержащего [% (об.)]: СН4 - 98; М2 - 2. Производительность по уксусному ангидриду 24 т/сутки. Температура пиролиза 800 °С. Степень превращения ацетона в кетен за один цикл 0,25. Теплота испарения ацетона 553,5 кДж/кг. Теплоемкость [кДж/(кг-°С)] ацетона при 20 °С 2,09, реакционной смеси при 800 °С 2,26. Теплотворная способность чистого метана 890310 кДж/кмоль.

Скачать решение задачи ОХТ60

Задача ОХТ 61. Составить тепловой баланс реактора для получения водорода каталитической конверсией метана. Потери теплоты в окружающую среду 6% от прихода теплоты. Отношение СН4: H2O =1:2. Температура поступающих в реактор реагентов 105 °С; температура в зоне реакции 900 °С. Расчет вести на 1000 м3 Н2.

Скачать решение задачи ОХТ61

Задача ОХТ 62. Составить тепловой баланс генератора водяного газа при газификации 1 т кокса, содержащего [% (масс.)]: С - 93, золы -4 и Н2О - 3, - и подаче 1575 кг водяного пара на 1 т кокса. Образовавшиеся 2190 кг водяного газа содержат [% (масс.)]: СО - 89,9, СО2-1,94 и Н2 - 8,16. Температура водяного газа на выходе из генератора 1000°С, температура подаваемого кокса 25°С и водяного пара 100°С.

Составить тепловой баланс генератора водяного газа при газификации 1 т кокса, содержащего [% (масс.)]: С - 93, золы -4 и Н2О - 3, - и подаче 1575 кг водяного пара на 1 т кокса. Образовавшиеся 2190 кг водяного газа содержат [% (масс.)]: СО - 89,9, СО2-1,94 и Н2 - 8,16. Температура водяного газа на выходе из генератора 1000°С, температура подаваемого кокса 25°С и водяного пара 100°С.

Скачать решение задачи ОХТ62

Задача ОХТ 63. Составить тепловой баланс печи КС-200 по данным таблицы материального баланса. Темпера¬тура в кипящем слое 800 °С. Потери теплоты 4% от прихода. Теплоемкость [кДж/(м3-К)] при 20°С: колчедана-0,538 кДж/(кг-К); воздуха- 1,3097 [1,0119 кДж/(кг-К)]; Н2О -2,006; при 800°С: огарка - 0,883 кДж/(кг-К); SО2 -4,187 (0,437 + 0,0000847 T) = 2,428; O2-1.571; N2 - 1,463; Н2О-1,884.

Скачать решение задачи ОХТ63

Задача ОХТ 64. При производстве ацетилена термоокислительным крекингом природного газа, содержащего [% (об.)]: СН4 - 98; СО2 - 0,5; N2-1,5, - в конечном газе содержится [% (об.)]: С2Н2 -9; СО -26; Н2 -54; С2Н4 -0,5; СО2 - 4,5; СН4 -6. Про¬цесс идет по реакциям

СН4 + 202 = СО2 + 2Н2О + q1 (1); СН4 + 1,5О2 = СО + 2Н2О + q2 (2
СН4 + 0,5О2 = СО + 2Н2 + q3 (3) Н2 + 0,5О2 = Н2О +q4 (4)
2СН4 = С2Н2 + ЗН2 - q5 (5); 2СН4 = С2Н4 + 2Н2 – q4 (6)

причем по реакции (1) сжигается 11,6% метана, по реакции (2) - 42,4% и по реакции (3) - 46%. Исходные реагенты - метан и технический кислород, содержащий 1% азота, - поступают в печь, подогретые до 800 °С. Газы выходят из реакционной зоны на закалку с температурой 1500°С. Определить объем природного газа, необходимый для достижения температуры крекинга (1500°С), и составить тепловой баланс. Тепловой эффект реакции (кДж/кмоль): q1 = 890310; q2 = 687 000; q3 = 35 650- q4 = 285 840; q5 = 376 450; q6 = 201 980. Молекулярная масса: С2Н2 - 26.

Скачать решение задачи ОХТ64

Задача ОХТ 65. Составить тепловой баланс реактора окисления метанола в формальдегид во взвешенном слое катализатора и определить поверхности охлаждения: а) змеевикового холодильника, отводящего теплоту из слоя катализатора; б) холодильника для «закалки» газов продуктов реакции. Расчеты вести по данным материального баланса и следующим дополнительным данным. Температура (°С): в реакторе (кипящем слое) 600; спирто-воздушной смеси на входе в реактор 70; газов после закалки 200; воды в холодильниках - на входе 20, на выходе 50. Коэффициент теплопередачи [Вт/(м2-°С) ]: от охлаждающей воды к кипящему слою 380; между взвешенным слоем инертного материала и поверхностью холодильника 290. Теплопотери реактора 5% от суммы прихода теплоты.

Скачать решение задачи ОХТ65

   

Расчеты кинетических параметров. Определение оптимальной температуры

Задача ОХТ 66. При 400 °С скорость химической реакции в 10 раз меньше, чем при 450°С. Какова энергия активации процесса, если движущая сила не изменилась с изменением температуры?

Скачать решение задачи ОХТ 66

Задача ОХТ 67 [2, с. 213]. Пероксид водорода, начальная концентрация которого 25,4 моль/л, каталитически разлагается. Через 10 мин в растворе остается 13,4 моль/л Н2О2, через 20 мин - 7,08 моль/л, а через 30 мин - 3,81 моль/л. Определить порядок реакции и подсчитать константу скорости реакции.

Скачать решение задачи ОХТ 67

Задача ОХТ 68. Превращение пероксида бензола в диэтиловый эфир (реакция первого порядка) при 60°С прошло за 10 мин на 75,2%. Вычислить константу скорости реакции.

Скачать решение задачи ОХТ 68

Задача ОХТ 69. Найдено, что при взаимодействии 0,5638 моль гидроксида натрия с 0,3114 моль уксусноэтилового эфира количества Nт этих веществ в реакционной смеси изме¬няются следующим образом:

Найдено, что при взаимодействии 0,5638 моль гидроксида натрия с 0,3114 моль уксусноэтилового эфира количества Nт этих веществ в реакционной смеси изме¬няются следующим образом:

Скачать решение задачи ОХТ 69

Задача ОХТ 70. Определить энергию активации окисления SО2 до SО3 на ванадиевом катализаторе, если константа скорости процесса равна 6,3 с-1 при 455 °С, 12 1/с при 470°С и 26,2 1/с при 490 °С.

Скачать решение задачи ОХТ 70

Задача ОХТ 71. Рассчитать константу скорости реакции окисления! диоксида серы на железооксидном катализаторе для 680 °С, если скорость реакции описывается упрощенным уравнением:

dx/dт = k(xp-x)/(a*x)^(0,5)

Равновесная степень превращения хр при 680 °С равна 0,58, гаа содержит 7% SО2, остальное - воздух. По практическим данным известно, что продолжительности процесса 0,06;. 0,1; 0,19 с соответствует степень превращения (х) 0,22; 0,3; 0,38.

Скачать решение задачи ОХТ 71

Задача ОХТ 72. По найденному значению константы скорости реакции при 680°С (см. Задача ОХТ 6) найти константу скорости реакции при 650°С, если энергия активации реакции окисления SO2 до SО3 на железооксидном катализаторе равна 184000 кДж/кмоль.

Скачать решение задачи ОХТ 72

Задача ОХТ 73. Вещества А и В вступают между собой в химическое взаимодействие. Определить порядок реакции по веществу А, зная, что за 0; 10 и 30 мин прореагировало соответственно 19,8; 46,7 и 74,0% вещества А.

Скачать решение задачи ОХТ 73

Задача ОХТ 74. Определить константу скорости реакции синтеза оксида азота (II) из воздуха при 2000 К, зная зависимость содержания NО в газе СNO от времени пребывания т в высокотемпературном реакторе:
т, с                         0,035   0,12   0,25   0,425   0,61
CNO (NNO). % (об.) 0,2      0,35    0,5     0,64    0,7
Константу скорости обратной реакции можно определить по формуле: lgkобр = -10,9 + 0,0054 Т.

Скачать решение задачи ОХТ 74

Задача ОХТ 75. Газовая смесь синтеза аммиака состоит из азота и водорода. Найти отношение Н2 к N2, при котором скорость реакции 3Н2 + N2 = 2NН3 будет максимальной.

Скачать решение задачи ОХТ 75

Задача ОХТ 76. Рассчитать оптимальную температурную кривую по высоте колонны синтеза метанола из оксида углерода (II) и водорода. Увеличение выхода х метанола составляет от 1 до 5%. Синтез метанола проводится под давлением 30,3 МПа при стехиометрическом отношении компонентов СО: Н2, равном 1:2, по реакции: СО + 2Н2 = СН3ОН. Энергии активации прямой и обратной реакции соответственно 109000 и 155000 кДж/кмоль. Принимаем, что лимитирующей стадией синтеза метанола является адсорбция водорода на поверхности твердого катализатора (см. гл. VI). Инертные газы составляют 13% (об.).

Скачать решение задачи ОХТ 76

   

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

   

Cтраница 12 из 13

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