Получение водорода и аммиака
Задача 3.1. Определить равновесный состав конвертированного газа (предназначенного для синтеза аммиака), получаемого при конверсии метана смесью водяного пара и воздуха, обогащенного кислородом [40% О2 и 60% (об.) N2]. Соотношение между объемами компонентов СН4 : Н2О : О2 : N2 в исходной газовой смеси принять равным 1 : 1 : 0,6 : 0,9. Температура конверсии 1100 К, общее давление 1*105 Па (1 атм).
Скачать решение задачи 3.1 (цена 60р)
Задача 3.2. Найти равновесный состав газа, образующегося при конверсии метана, используемый для синтеза метанола Метан окисляют водяным паром, двуокисью углерода и кислородом. Соотношение между объемами компонентов CH4 : H2O : СО2 : O2 в исходной газовой смеси принять равным 1 : 0,7 : 0,3 : 0,6. Температура конверсии 1200 К, давление в конверторе 1*105 Па (1 атм).
Скачать решение задачи 3.2 (цена 60р)
Задача 3.3. Составить материальный и тепловой балансы трубчатой печи для конверсии природного газа. Состав природного газа, % (об.): СH4 - 97,8; С2Н6 - 0,5; С3Н8 - 0,2; С4Н10 - 0,1; Н2 - 1,4 Отношение объемов пар/газ в исходной смеси 2,5. Принять: степень конверсии газа по углероду 67%; гомологи метана разлагаются нацело; соотношение между СО и СО2 в конвертированном газе соответствует равновесию реакции (3.4) при температуре газа у выхода из печи; температура паро-газовой смеси на входе в печь 380 °С, на выходе из нее 700 °С; температуре дымовых газов на выходе 800 °С. Теплопотери в окружающую среду принять равными 4% от прихода теплоты. Давление в конверторе 105 Па (1 атм). Расчет ведем на 100 м3 природного газа (при нормальных условиях).
Скачать решение задачи 3.3 (цена 100р)
Задача 3.4. Составить материальный и тепловой балансы конвертора второй ступени и определить необходимый объем катализатора для конверсии 100 м3 сухого газа. В качестве окислителей используется водяной пар и кислород воздуха. Отношение (СО + Н2) : N2 в конвертированном газе должно быть 3,2. Состав газа, поступающего на конверсию из трубчатой печи, принять по данным предыдущего Скачать решение задачи Задачаа. Температура газа после трубчатой печи 690 °С; воздуха, поступающего на окисление, 18 °С; газа на выходе из конвертора 850 Содержание метана в сухом конвертированном газе 0,3% (об.). Соотношение между объемами СО и СО2 в конвертированном газе принять равным равновесному по реакции (111.4) при 850 °С. Объемная скорость в конверторе 1100 ч-1; коэффициент запаса при определении объема катализатора принять равным 1,2. Расчет проводим на 100 м3 сухого газа, поступающего с первой ступени конверсии, т. е. из трубчатой печи. Для определения расхода воздуха и водяного пара на окисление, а также состава конечного газа, составляем материальный баланс конвертора.
Скачать решение задачи 3.4 (цена 100р)
Задача 3.5. Составить материальный и тепловой балансы паро-кислородной конверсии природного газа. Состав исходного газа, % (об.): СH4 - 98; С2Н6 - 0,04; С3Н8 - 0,03; С4Н10 - 0,15; N2 - 1,42
Степень конверсии углеводородов в пересчете на метан 95%. На входе в конвертор отношение пар/газ равно 1,1. Состав технического кислорода 95% O2 и 5% (об.) N2 + Ar; температура паро-газовой смеси на входе в конвертор 550 °С, на выходе 750 °С. Температура кислорода 50 °С. При определении состава конвертированного газа принять, что соотношение между СО и СО2 в нем соответствует равновесию реакции конверсии СО водяным паром. Расчет проводим на 100 м3 исходного сухого газа.
Скачать решение задачи 3.5 (цена 100р)
Задача 3.6. На конверсию поступает газ, содержащий % (об.): СО - 36; H2 - 35,6; СО2 - 5,5; N2 - 23 Определить равновесную степень конверсии при 550 °С, 1*105 Па (1 атм) и состав конвертированного газа. В исходном состоянии отношение объемов пар/газ n = 1.
Скачать решение задачи 3.6 (цена 60р)
Задача 3.7 При 500 °С конвертируют газ, содержащий % (об.): СО - 37; H2 - 35; СО2 - 6; N2 - 22. Сколько водяного пара необходимо израсходовать на 100 м3 исходного газа для обеспечения степени конверсии, равной 0,91. Рассчитать состав сухого конвертированного газа.
Скачать решение задачи 3.7 (цена 100р)
Задача 3.8 На конверсию направляют газ, содержащий, % (об.): СО - 37; H2 - 39; СО2 - 4,2; N2 - 22,8. Перед конвертором к газу добавляют водяной пар в соотношении 1 : 1 (по объему). Температура паро-газовой смеси перед слоем катализатора 420 С Степень конверсии 0,8. На сколько повысится температура газа, если процесс протекает адиабатически?
Скачать решение задачи 3.8 (цена 70р)
Задача 3.9 Определить необходимый объем и производительность железохромового катализатора в 1 ч для конверсии 10000 м3 сухого полуводяного газа, содержащего 35% (об.) СО, если объемная скорость составляет 350 м3 сухого газа на 1 м3 катализатора в 1 ч; температура конверсии 430 С, давление 1*105 Па (1 атм), степень конверсии 0,8; отношение объемов пар/газ n = 1 и доля свободного объема катализатора 0,47.
Скачать решение задачи 3.9 (цена 70р)
Задача 3.10. Рассчитать необходимое число контактных аппаратов для двухступенчатой конверсии СО под давлением 12*106 Па (12 атм) и определить их основные технологические параметры. Производительность завода 1360 т аммиака в сутки. Состав газа после конверсии метана, т. е. газа, поступающего на конверсию окиси углерода, следующий (на 1000 м3 исходного природного газа):
кмоль м3 % об
H2 133,5 2545 27,25
CO 40 896 9,6
N2 48,9 1095 11,73
CO2 4,7 106 1,13
Ar 0,6 14 0,14
CH4 1,0 23 0,24
H2O 208 - 49,91
Всего....416,7 4678 100.0
Температура паро-газовой смеси (при отношении пар/газ n = 1), поступающей после парогазосмесителя в первую ступень конвертора окиси углерода, 450 С. В первую ступень конвертора загружают высокотемпературный катализатор. Температура в зоне реакции 450 - 525 C, Степень достижения равновесных условий 0,95, После первой ступени газ охлаждается до 450 °С за счет впрыскивания в него конденсата. Во вторую ступень конвертора загружают низкотемпературный катализатор и реакция протекает при 450 - 480 °С, Степень достижения равновесных условий 0,9.
Скачать решение задачи 3.10 (цена 100р)
Задача 3.11. На очистку подают 35000 м3/ч газа, содержащего 0,3% (об.) H2S. Очистку проводят мышьяково-содовым раствором, содержащим 10 г/дм3 As2O3. Избыток орошения равен 50%, степень очистки 0,97%. Определить: количество орошения на скруббер; количество образовавшейся серы и тиосульфата натрия, если 80% уловленной серы переходит в элементарную серу, а 20% в тиосульфат.
Скачать решение задачи 3.11 (цена 70р)
Задача 3.12. Определить необходимое число полок в пенном абсорбере и основные размеры его для очистки коксового газа от сероводорода мышьяково-содовым раствором.
Исходные данные: количество коксового газа, подлежащего очистке, 10 000 м3/ч (при н. у.); содержание сероводорода в газе на входе 20 г/м3; содержание сероводорода в газе на выходе - вариант 1 (грубая очистка) - 2 г/м3; вариант 2 (тонкая очистка) - 0,02 г/м3; температура газа - на входе 30-45 °С на выходе 35-40 °С; газ поступает на очистку насыщенными парами воды; концентрация активных соединений мышьяка в растворе (в пересчете на As2О3) составляет 16 г/дм3; температура раствора 35-40 °С
Скачать решение задачи 3.12 (цена 70р)
Задача 3.13. На очистку поступает конвертированный газ следующего состава, % (об.):
H2 - 50; N2 - 16; CO2 - 28; CO - 3; H2O - 3. От двуокиси углерода газ очищают водой при 25 С и давлении 30*105 Па (30 атм). После очистки во влажном газе должно содержаться не более 1,5% (об.) СО2. Степень насыщения воды газами принять 70% от теоретически возможной. Условно считать поступающую на очистку воду свободной от растворенных в ней газов. Определить необходимое количество воды на 100 м3 газа и состав газа после очистки.
Скачать решение задачи 3.13 (цена 70р)
Задача 3.14. На очистку конвертированного газа, содержащего 4% (об.) СО, поступает медно-аммиачный раствор следующего состава, г/дм3: медь общая - 125; медь двухвалентная - 25; аммиак - 124; муравьиная кислота - 165 Температура раствора 0 С, давление 120*109 Па (120 атм). Определить количество оборотного раствора на 1000 м3 газа (при н. у.), если степень использования раствора составляет 70%.
Скачать решение задачи 3.14 (цена 100р)
Задача 4.1. Сколько выделится теплоты при синтезе аммиака (на 1000 кг продукта) и насколько повысилась бы температура газа на выходе из слоя катализатора, если бы процесс был адиабатическим? Синтез проводят при 300*105 Па (300 атм), температура газа на входе 450 С, содержание аммиака в поступающей газовой смеси 4% (об.), в выходящей - 16% (об.). Потерями синтез-газа на продувку и за счет растворения в жидком аммиаке, а также теплопотерями можно пренебречь.
Скачать решение задачи 4.1 (цена 70р)
Задача 4.2 Найти необходимый объем катализатора для обеспечения производительности колонны синтеза 50 т аммиака в 1 ч. Содержание аммиака в поступающем в колонну газе 2,5% (об.). Синтез ведут под давлением 300*10^5 Па (300 атм) при 475 С. Объемная скорость газа W1 = 20000 ч-1.
Скачать решение задачи 4.2 (цена 60р)
Задача 4.3. В цикле синтеза аммиака содержание инертных газов составляет 2% (об.). Синтез ведут при 500 С и 600*105 Па (600 атм). Объемная скорость 45 000 ч-1. Определить, насколько уменьшится концентрация аммиака в газе после колонны синтеза, если продувку вести так, чтобы содержание инертных газов в цикле повысилось до 8% (об.).
Скачать решение задачи 4.3 (цена 60р)
Задача 4.4. Расход свежей АВС, содержащей 0,2% (об.) СН4, составляет 2800 м3 на 1 т NH3. Содержание метана в циркулирующем газе поддерживается не выше 3% (об.). Температура конденсации аммиака 20 °С, общее давление при конденсации NН3 = 300*106 Па (300 атм). Определить количество продувочных газов.
Скачать решение задачи 4.4 (цена 60р)
Задача 4.5. Производительность колонны синтеза аммиака 60 т/ч. Производительность катализатора 1400 кг/(м3*ч). Объемная скорость газа на входе в колонну 20 000 ч-1. Содержание аммиака в газе до колонны синтеза составляет 3% (об.), после колонны 15% (об.). Давление в водяном конденсаторе 295*105 Па (295 атм). Определить производительность конденсатора по жидкому аммиаку.
Скачать решение задачи 4.5 (цена 70р)
Задача 4.6. Составить материальный баланс цикла синтеза аммиака, технологическая схема которого изображена на рис. Синтез ведут под давлением 304*105 Па (300 атм) при 500 С. Состав свежего газа: Н2 - 74,85%; N2 - 24,95%; инертных газов - 0,2% (об.). Содержание инертных газов в продувочном газе не более 3,0% (об.). Степень достижения равновесных условий 0,60. В водяном конденсаторе газ охлаждается до 30 С, а в аммиачном испарителе до - 5 С. Давление в конденсационной колонне 310*105 Па (306 атм).
Скачать решение задачи 4.6 (цена 100р)