Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 1
Массовый, объемный и мольный состав
Пример 1. Определить массовые доли компонентов в смеси, состоящей из 400 кг бензола и 100 кг толуола.
Решение. Общая масса вещества в смеси:
400+100 = 500 кг Массовые доли компонентов в смеси:
бензол 400 : 500 = 0,8 толуол 100 : 500 = 0,2
Массовую долю второго компонента в данном случае можно1 определить также, учитывая» что сумма массовых долей компонентов равна единице. Тогда массовая доля толуола равна:
1-0,8 = 0,2
Задача 1. Определить массовые доли компонентов в смеси, состоящей из 200 кг изооктана и 200 кг н-нонана.
Скачать решение задачи 1 (цена 100р)
Задача 2. Определить массовые доли компонентов в смеси, состоящей из 1100 кг хлорбензола и 2200 кг бензола.
Задача 3. Определить массовые доли фракций, если при атмосферной перегонке 1600 кг нефти получены такие дистилляты: 100 кг бензинового, 200 кг лигроинового, 900 кг керосинового, 200 кг солярового (остаток от перегонки - мазут).
Скачать решение задачи 3 (цена 100р)
Задача 4. Массовые доли компонентов в смеси продуктов алкилирования бензола пропиленом равны: изопропилбензол - 25%, диизопропилбензол - 10%, трииэопропил-бснзол - 8%, бензол - остальное. Определить массы компонентов, если масса бензола равна 1425 кг.
Скачать решение задачи 4 (цена 100р)
Пример 2. Определить мольные доли компонентов в смеси, состоящей из 100 кг метана, 120 кг этэна и 180 кг этилена.
Решение. Мюльная масса метана 16 кг/кмоль, этана 30 кг/кмоль, этилена 28 кп/кмоль. Количество каждого компонента:
метан 100 : 16 = 6,25 кмоль
этан 120 : 30 = 4,0 кмоль
этилен 180 : 28 = 6,43 кмоль Общее количество вещества:
6,25 + 4,0+6,43=16,68 кмоль Мольные доли компонентов:
метан 6,25: 16,68 = 0,37
этан 4,0 : 16,68 = 0,24
этилен 6,43 : 16.68 = 0,39
Для этилена мольная доля может быть определена также исходя из равенства суммы мольных долей компонентов единице. 1очда мюльная доля этилена равна:
1 -0,37 - 0,24 = 0,39
Задача 5. Определить мольные доли компонентов смеси, если массовые доли в смеси равны: бутан -50%, бутены - 110%, бутадиен - 15%, водород -- 5%, Общая масса смеси равна 15000 кг.
Задача 6. Мольные доли компонентов .в акролеине-сырце равны: акролеин - - 0,82, ацетальдегид - 0,06, ацетон - 0,04, вода - 0,08. Определить массовые доли компонентов
Задача 7. Определить массовый и мольный состав смеси, если масса компонентов равна: метанол - 270 кг, воздух - 360 кг, -вода - 200 кг. Молекулярная масса воздуха 29.
Задача 8. Ацетилен с кислородом образует взрывоопасные смеси, если объемная доля ацетилена равна 0,028-0,93. Определить, лежат ли следующие смеси в области взрываемости:
а) смесь, .в которой массовое соотношение С2Н2: О2 равно 1 : 10; б) смесь, в которой массовое соотношение С2Н2:02 равно 1:100.
Скачать решение задачи 8 (цена 100р)
Задача 9. Смесь газов состоит из 1000 м3 водорода, 340 м3 азота и 10 м3 метана. Определить: а) объемные доли компонентов в смеси и б) состав газовой смеси (в массовых долях).
Задача 10. Смесь газов состоит из 1 кмоль метана, 11 кмоль водяного пара, 9 кмоль оксида углерода и 27 кмоль водорода. Определить мольный (объемный) и массовый состав смеси.
Задача 11. Газовая смесь состоит из этилена и воздуха. Объемная доля воздуха в смеси равна 97%. Определить массу этилена, если общая масса смеси равна 40 т. Молекулярная масса воздуха 29.
Характеристика смесей
Pr-1. Определить плотность пропана и его относительную плотность по воздуху.
Скачать решение задачи Pr-1 (цена 100р)
Pr-2. Определить среднюю мольную массу смеси, состоящей из 3 моль водорода и 1 моль н-пентана.
Скачать решение задачи Pr-2 (цена 100р)
Pr-4. Определить плотность этилена при 150 МПа и 180 °С, пользуясь диаграммой коэффициента сжимаемости, если критические параметры для этилена равны 282;4 К и 5,03 МПа.
Скачать решение задачи Pr-4 (цена 100р)
Задача 12. Определить среднюю мольную массу и плотность пропан-пропиленовой фракции газов крекинга (объемная доля пропилена 30%, объемная доля пропана 70%).
Скачать решение задачи 12 (цена 100р)
Задача 13. Определить плотность этана, этилена, пропилена и относительную плотность каждого газа по воздуху.
Задача 14. Массовые доли компонентов в газе, получаемом при пиролизе бензина: метан - 15%, этилен - 40%, этан - 5%, пропилен - 20%, бутены - 20%. Определить состав (в мольных долях), среднюю мольную массу и плотность газовой смеси.
Задача 15. Определить плотность метана а) при 600°С и 0,2 МПа, .6) при 1500°С и 0,25 МПа.
Скачать решение задачи 15 (цена 100р)
Задача 16. Объемное соотношение метана и кислорода в смеси равно 100:60. Определить состав смеси (в массовых долях), среднюю мольную массу и плотность смеси.
Задача 17. Определить массу 25 м3 этана при 100 С и 0,2 МПа.
Задача 18. Определить объем ацетилена при нормальных условиях и его массу, если при 1,9 МПа и 20 °С объем ацетилена равен 4,5 м3.
Задача 19. Определить массу 1200 м3 синтез-газа при 300°С и 18 МПа, если объемное отношение СО и Н2 равно 2:1. Использовать данные, приведенные в
Основные показатели стадии химического превращения
Pr-5. Определить степень конверсии реагентов, если уравнение процесса таково:
25CH2=CH2 + 16 H2O – C2H5OH + 24 CH2=CH2 + 15 H2O
Скачать решение задачи Pr-5 (цена 100р)
Pr-6. Пиролизу подвергли 1500 м3 метана. Степень ком-версии метана равна 60%, масса ацетилена в продуктах пиролиза составляет 400 кг. Определить селективность процесса
Скачать решение задачи Pr-6 (цена 100р)
Pr-7. Выход этилхлорида, получаемого гидрохлорирования этилена, составляет 90% от теоретического. Определить объем этиленовой фракции, если объемная доля этилена в ней равна 90%, необходимый дл» получения 810 кг этилхлорида.
Скачать решение задачи Pr-7 (цена 100р)
Задача 20. Определить массу этилена, образующегося при пиролизе 3400 м3 пропана, если степень конверсии пропана равна 80%, а селективность по этилену 42%.
Скачать решение задачи 20 (цена 100р)
Задача 21. Определить объем пропилена, образующегося при пиролизе 8000 кг н-бутана, если степень конверсии н-бутана 90%, а селективность по пропилену 20%.
Скачать решение задачи 21 (цена 100р)
Задача 22. Определить массу карбида кальция, массовая доля СаС2 в котором равна 70%, для получения 3000 м3 ацетилена. Степень конверсии сырья равна 95%.
Скачать решение задачи 22 (цена 100р)
Задача 23. Для пиролиза взято 1000 м3 природного газа, в котором объемная доля метана равна 90%. Определить массу образовавшегося ацетилена, если Степень конверсии .метана равна 96%, а селективность по ацетилену составляет 32%.
Скачать решение задачи 23 (цена 100р)
Задача 24. В процессе алкилирования бензола этиленом селективность по этилбензолу равна 85% при степени конверсии бензола 30%. Определить массу бензола, необходимого для получения 5000 кг этилбензола.
Скачать решение задачи 24 (цена 100р)
Задача 25. Для алкилирования бензола используют пропан-иропиленовую фракцию, объемная доля пропилена в которой равна 0,56. Определить объем пропан-пропиленовой фракции, необходимый для получения 2000 кг изопропилбензола, если селективность по изопропилбензолу составляет 90%.
Скачать решение задачи 25 (цена 100р)
Задача 26. В процессе изомеризации выход изопентана в расчете на поданный н-пентан равен 40%, а мольное соотношение водорода и н-пентана равно 2:1. Определить массу н-пентана и объем водорода, необходимые для получения 6 т изопентана.
Скачать решение задачи 26 (цена 100р)
Задача 27. Степень конверсии н-бутана в процессе его дегидрирования равна 42%, а селективность по н-бутенам составляет 85%. Определить объем н-бутана, необходимый для получения 8000 м3 н-бутенов.
Скачать решение задачи 27 (цена 100р)
Задача 28. В процессе дегидрирования н-бутенов степень конверсии сырья составляет 22%, а селективность по бутадиену равна 80.%- Определить массу бутадиена, получаемого из 8500 м3 н-бутенов
Скачать решение задачи 28 (цена 100р)
Задача 29. При дегидрировании 5600 кг изопентана Получено 1700 кг изопентенов. Определить степень конверсии изопентана, если селективность по продуктам дегидрирования (изопентены) составляет 68%.
Задача 30. На получение 1200 кг Полиэтилена при высоком давлении израсходовано 8000 м3 этилена. Определить степень конверсии этилена.
Скачать решение задачи 30 (цена 100р)
Задача 31. На получение 1440 кг .полистирола израсходовано 1,6 м3 стирола. Плотность стирола 905 кг/м3. Определить степень конверсии стирола в процессе его полимеризации.
Задача 32. При газофазном хлорировании 1000 м3 метана образовалось 500 кг метилхлорида, селективность по которому составила 52%. Определить степень конверсии метана.
Скачать решение задачи 32 (цена 100р)
Задача 33. В процессе получения дихлорэтана степень конверсии этилена равна 0,88, а селективность по дихлорэтану составила 90%. Определить объем этиленовой фракции, объемная доля этилена в которой равна 92%, необходимый для получения 1600 кг дихлорэтана.
Скачать решение задачи 33 (цена 100р)
Задача 34. В процессе гидрохлорирования ацетилена образовалось 1900 кг винилхлорида. Определить выход винилхлорида в расчете на поданный ацетилен, если объем подаваемого ацетилена равен 700 м3.
Задача 35. При хлорировании 18000 кг бензола получена реакционная смесь, в которой масса хлорбензола составила 4000 кг. Определить степень конверсии бензола, если селективность по хлорбензолу равна 94%.
Задача 36. В процессе получения метанола степень конверсии синтез-газа равна 9%, а объемное соотношение оксида углерода и водорода в нем равно 1:2. Селективность по метанолу составляет 86%. Определить массу метанола, полученного из 200 тыс. м3 синтез-газа.
Задача 37. При прямой гидратации этилена селективность по этанолу составляет 96%. Определить степень конверсии этилена, если на гидратацию подано 28000 м3 газа, объемная доля этилена в котором 85%, а масса полученного этанола равна 2100 кг.
Скачать решение задачи 37 (цена 100р)
Задача 38. В процессе получения фенола через изопропилбензол выход фенола в расчете на поданный бензол равен 87.%. Определить массу бензола, необходимого для получения 3000 кг фенола.
Скачать решение задачи 38 (цена 100р)
Задача 39. Степень конверсии метанола в процессе его окисления до формальдегида равна 89%, а селективность по формальдегиду составляет 96%. Определить объем метанола, необходимого для получения 3500 кг формалина, и котором массовая доля формальдегида равна 37%.
Скачать решение задачи 39 (цена 100р)
Задача 40. Степень конверсии этилена в .процессе его прямого окисления равна 25%; объем Этилена, израсходованного в процессе, составляет 1500 м3. Определить селективность по зтилеоксиду, если масса этиленоксида равна 500 кг.
Скачать решение задачи 40 (цена 100р)
Задача 41. Для получения 1300 кг винилацетата израсходовано 2000 кг уксусной кислоты. Определить степень конверсии уксусной кислоты, если селективность по винил-ацетату равна 99%.
Скачать решение задачи 41 (цена 100р)
Элементы расчета химических реакторов
Pr-8. Производительность реактора дегидрирования н-бутана до н-бутенов составляет 17400 кг целевого продукта в час. Процесс проводят при 600 °С, и в этих условиях степень конверсии н-бутана равна 30%, а селективность по и-бутенам составляет 75%. Определить вместимость реактора, приняв для расчета константы скорости формулу: lgk = 15200/4,5757 – 4,6
Скачать решение задачи Pr-8 (цена 100р)
Задача 42. В условиях Примера 1 при нагрузке реактора по н-бутану 1500 м3/ч, степени конверсии н-бутана 37,5% и температуре контактного газа 6166С определить вместимость реактора.
Скачать решение задачи 42 (цена 100р)
Задача 43. В условиях Примера 1 при объемном расходе контактного газа 30600 мг/ч определить константу скорости реакции, если степень конверсии н-бутана равна 38,3%, внутренний диаметр аппарата 1,8 м, а полезная высота Им.
Скачать решение задачи 43 (цена 100р)
Задача 44. В условиях Примера 1 при степени конверсии н-бутана, равной 40%, и селективности по н-бутенам 74,3% определить нагрузку реактора по н-бутану, если константа скорости равна 0,15 с-1. Внутренний диаметр реактора 1,6 м, высота 10 м.
Скачать решение задачи 44 (цена 100р)
Задача 45. В реактор, внутренний диаметр которого 2,2 м, поступает на дегидрирование до бутенов 13800 м3 н-бутана в час. При 615 °С степень конверсии н-бутана равна 39,2%, селективность по бутенам составляет 75,4%, Определить высоту реактора, приняв для расчета константы скорости уравнение:
lgk- 45300/4,575 Т.
Скачать решение задачи 45 (цена 100р)
Задача 46. В реактор на дегидрирование до бутенов поступает 12000 м3 н-бутана в час при объемной скорости 520 ч-1 (в расчете на газообразный «-бутан). Процесс проводят при 595 °С, константа скорости описывается уравнением, приведенным в задаче 45. Определить вместимость реактора, время пребывания веществ <в реакционной зоне и константу скорости реакции.
Pr-9. Акрилонитрил получают окислительным аммонолизом пропилена в псевдоожиженном слое катализатора. В реактор, производительность которого по целевому .продукту равна 5600 кг/ч, поступает газовая смесь, Объемная доля пропилена в которой 8%. При 450 °С степень конверсии пропилена равна 60%, селективность по акрилонитрилу составляет 75%. Определить объем катализатора в реакторе, приняв для расчета константы скорости такую формулу: lgk = 2,8*105 е-80000/RT
Скачать решение задачи Pr-9 (цена 100р)
Задача 47. В условиях Примера 2 определить объем катализатора, если производительность реактора по акрилонитрилу при 465 °С составляет 4520 кг/ч, а степень конверсии пропилена равна 63%.
Скачать решение задачи 47 (цена 100р)
Задача 48. В условиях Примера 2 определить полезную .вместимость реактора, если его производительность по акрилонитрилу составляет 3000 кг/ч, а константа скорости при 490 °С рассчитывается по формуле:
k=8*105*e(-98100/RT).
Скачать решение задачи 48 (цена 100р)
Задача 49. В условиях Примера 2 определить объемную скорость газовой смеси на входе в реактор (в ч-1), если температура процесса равна 435 °С, а степень конверсии пропилена составляет 64%.
Скачать решение задачи 49 (цена 100р)
Задача 50. В реактор, высота слоя катализатора в котором равна 6 м, поступает на дегидрирование (при 180°С) в час 32,5 м3 жидкого пропионового альдегида. Определить внутренний диаметр реактора, если известно, что: а) процесс протекает по реакции второго порядка, константу скорости которой рассчитывают по уравнению [кмоль/(м3*с)] lgk = 8,48*47800/RT б) начальные концентрации каждого компонента исходной смеси равны а=89 кмоль/м3, а конечные концентрации каждого компонента составляют х=8,7 кмоль/м3;
в) формула для расчета времени пребывания веществ (щ с) в реакторе такова: тау=1/k* х/(a(a-x))
Задача 51. В условиях Задачи 50 при температуре гидрирования 165°С и внутреннем диаметре аппарата 2,4 м определить высоту слоя катализатора.
Pr-10 Время пребывания углеводородов при получении ацетилена электрокрекингом: равно 0,001 с, объемный расход газов пиролиза равен 25500 м3/ч, скорость газов в реакционной камере составляет 900 м/с. Определить площадь сечения, высоту и объем реакционной камеры электродугового реактора.
Скачать решение задачи Pr-10 (цена 100р)
Pr-11. Производительность реактора окисления метанола доставляет 3500 кг формалина в час; массовая доля формальдегида в нем равна 37%. Диаметр сечения аппарата 1,4 м, высота слоя контактной массы 75 мм. Определить производительность 1 кг и 1 л контактной массы. Насыпная плотность катализатора равна 600 кг/м3.
Скачать решение задачи Pr-11 (цена 100р)
Задача 52. Производительность реактора окислительного пиролиза метана равна 45000 м3 газов пиролиза в час при времени реакции 0,003 с. Определить диаметр реакционной зоны, если ее длина составляет 600 мм.
Скачать решение задачи 52 (цена 100р)
Задача 53. Производительность реактора одностадийного дегидрирования н-бутана составляет 72 т бутадиена в сутки. Определить объем катализатора в реакторе, если производительность катализатора по бутадиену равна 90 кг/(м3*ч).
Скачать решение задачи 53 (цена 100р)
Задача 54. Массовый расход этилбензола в реакторе получения стирола равен 12,9 т/ч, а объемная скорость подачи жидкого этилбензола равна 0,5 ч-1. Плотность бензола равна 867 кг/м3. Определить высоту слоя катализатора в реакторе диаметром 5,5 м.
Скачать решение задачи 54 (цена 100р)
Задача 55. Массовый расход н-пентана в реакторе изомеризации равен 8,25 т/ч; плотность жидкого н-пентана равна 626 кг/м3. Определить объемную скорость подачи углеводорода -в реактор, если объем катализатора составляет 12 м3.
Скачать решение задачи 55 (цена 100р)
Задача 56. Объемный расход метана, подаваемого в реактор газофазного хлорирования, равен 400 м3/ч; мольное отношение подаваемых метана и хлора равно 5: 1, а объемная скорость подачи газов в реакционное пространство составляет 240 ч-1, Определить рабочий объем реактора.
Скачать решение задачи 56 (цена 100р)
Задача 57. Производительность установки гидрохлорирования ацетилена равна 1,2 т винилхлорида в час при производительности катализатора по винилхлориду 50 кг/(м3*ч). Определить число реакторов, необходимых для обеспечения заданной производительности, если объем катализатора в каждом реакторе равен 6 м3.
Скачать решение задачи 57 (цена 100р)
Задача 58. Объемный расход синтез-газа в реакторе получения метанола равен 600 тыс. м3/ч, а объемная скорость подачи сырья составляет 10000 ч-1. Определить производительность катализатора, если производительность реактора равна 12 т метанола в час.
Скачать решение задачи 58 (цена 100р)
Задача 59. Объемная скорость подачи жидкого циклогексана в реактор окисления равна 2 ч-1. Диаметр реактора 2,2 м, высота реакционной зоны 8 м. Определить массовый суточный расход циклогексана при его плотности 780 кг/м3.
Скачать решение задачи 59 (цена 100р)
Задача 60. Массовый расход ацетальдегида, подаваемого на окисление, равен 2,5 т/ч, а объемная доля ацетальдегида и исходной паровоз душной смеси равна 25;%. Определить диаметр реактора, если линейная скорость смеси в сечении аппарата равна 0,15 м/с.
Скачать решение задачи 60 (цена 100р)
Задача 61. Производительность 1 м3 катализатора в реакторе окислительного аммонолиза пропилена равна 50 кг акрилонитрила в час, объемный расход .исходной газовой смеси равен 12100 м3/ч, а объемная скорость смеси равна 650 ч-1. Определить суточную производительность реактора по акрилонитрилу.
Скачать решение задачи 61 (цена 100р)
Pr-12. Производительность реактора газофазной гидратации ацетилена равна 35000 кг ацетальдегида в. час. Определить тепловой эффект реакции и массовый расход водного конденсата, по даваемого в межтрубное пространство реактора для снятия выделяющегося тепла за счет испарения воды. Теплота парообразования воды равна 2262 кДж/кг. Теплоты образования реагентов и продуктов реакций: для ацетилена 226,75 кДж/моль, для воды 241,84 кДж/моль, для ацетальдегида 166,0 кДж/моль.
Скачать решение задачи Pr-12 (цена 100р)
Pr-13 В реактор получения формальдегида окислением метанола со спирто-воздушной смесью вносится 107 кВт теплоты. Суммарный тепловой эффект реакций окисления метанола равно 110 кДж/моль, а массовый расход метанола на окисление составляет 1500 кг/ч. Тепловой поток, -вносимый контактными газами, вен 1140 кВт. Определить площадь поверхности теплообмена массовый расход воды для отвода выделяющегося из слоя катали затора тепла через змеевиковый холодильник, если средний температурный напор равен 560 К, а температура воды на входе в холодильник и на выходе из него соответственно равна 20 и 60 °С. Коэффициент теплопередачи равен 390 Вт/(м2*К). Теплопотери и учитывать.