Рефотека.ру / Химия

Контрольная работа: Основы химической технологии

Министерство по образованию и науке РФ

Бийский технологический институт

(Филиал государственного образовательного учреждения высшего и профессионального образования)

"Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова" (БТИ Алт ГТУ)

Кафедра ТГВ ПАХТ


Контрольная работа

по курсу "Общая химическая технология"


Выполнила:

студентка группы ХТПК – 71

Диго Т.А.

Проверил:

доцент, к. т. н. Багров Г.В.


2010

Задача 1

Составить материальный баланс нитратора, производительностью 3 т/ч нитробензола. Выход нитробензола 98% от теоретического. Состав нитрующей смеси [%(мас)]: HNO3 – 20, H2SO4 – 60, H2O – 20. Расход нитруюшей смеси 4 кг на 1 кг бензола: С6Н6+НNI3=C6H5-NO2+H2O

1 Изобразим процесс на схеме


Основы химической технологии

Рисунок 1- Схема входящих и выходящих материальных потоков


Определим молекулярные массы веществ


µ(С6Н6) = 78 кг/кмоль; µ(C6H5-NO2) = 125 кг/кмоль; µ(HNO3) = 63 кг/кмоль; µ(H2O) = 18 кг/кмоль.


Составим приходную часть материального баланса

3.1 Определим количество бензола необходимого для получения 3000 кг/ч C6H5-NO2


76 – 123

х – 3000

х = G С6Н6 теор = (3000*78)/123 = 1902 кг/ч

G С6Н6 действ = С6Н6 / 0,98

G С6Н6 действ = 1902 / 0,98= 1941 кг/ч


3.2 Определим количество нитрующей смеси


Gнитр смеси = 4 * G С6Н6 действ

Gнитр смеси = 4 * 1941= 7764 кг/ч


3.3 Определим количество азотной кислоты


G HNO3 вх = 0,2 * Gнитр смеси

G HNO3 вх = 0,2 * 7764 = 1553 кг/ч


3.4 Определим количество воды на входе


G H2O вх = 0,2 * Gнитр смеси

G H2O вх = 0,2 * 7764 = 1553 кг/ч


3.5 Определим количество серной кислоты


G H2SO4 вх = 0,6 * Gнитр смеси

G H2SO4 вх = 0,6 * 7764 = 4659 кг/ч


4 Составим расходную часть материального баланса

4.1 Определим количество бензола


G С6Н6 вых = G С6Н6 теор – G С6Н6 действ

G С6Н6 вых = 1941 – 1902 = 39 кг/ч


4.2 Определим количество азотной кислоты


G HNO3 вых = G HNO3 вх – G HNO3 хр

63 – 123

х – 3000

х = G HNO3 хр = 63 * 3000/123 = 1537 кг/ч

G HNO3 вых = 1553 – 1537 = 16 кг/ч


4.3 Определим количество воды


G Н2О вых = G Н2О вх + G Н2О хр

18 – 123

х – 3000

х = G Н2О хр = 18*3000/123 = 439 кг/ч


4.4 Определим количество серной кислоты

Серная кислота выступает в качестве водоотнимающего средства. Следовательно,


G Н2SO4 вых = G Н2SO4 вх

G Н2SO4 вых = 4659 кг/ч


5 Составим итоговую таблицу


Таблица 1 – Итоговый баланс нитратора

Потоки Приход, кг/ч Расход, кг/ч
С6Н6 1941 39
HNO3 1553 16
H2O 1553 1992
H2SO4 4659 4659
C6H5-NO2 - 3000
Итого 9706 9706

Задача 2

Рассчитать материальный баланс нейтрализатора для получения аммиачной селитры, производительностью 20 т/ч. В производстве применяется 47% азотная кислота HNO3 и 100% газообразный аммиак NH3. Потеря HNO3 и NH3 в производстве составляет 1% от теоретически необходимого количества, для обеспечения заданной производительности. Из нейтрализатора аммиачная селитра составляет 60% раствора NH4NO3 в воде. Определить количество влаги, испарившейся в результате экзотермической реакции нейтрализатора.

1 Изобразим процесс на схеме


Основы химической технологии

Рисунок 2- Схема входящих и выходящих материальных потоков


2 Определим молекулярные массы веществ


µ(NH4NO3) = 80 кг/кмоль; µ(NH3) = 17 кг/кмоль; µ(HNO3) = 63 кг/кмоль; µ(H2O) = 18 кг/кмоль.


3 Составим приходную часть материального баланса

3.1 Определим количество аммиака, необходимого для получения аммиачной селитры


17 - 80

х – 20000

х = GNH3 хр = 17*20000/80 = 4250 кг/ч

GNH3 вх = GNH3 хр/0,99 = 4293 кг/ч


3.2 Определим количество азотной кислоты


63 – 80

х – 20000

х = GHNO3 хр = 63*20000/80 = 15750 кг/ч

GHNO3 вх = GHNO3 хр/0,99 = 15909 кг/ч


3.3 Определим количество воды


15909 – 0,47

х – 0,53

х = GH2O хр = 15909*0,53/0,47 = 17740 кг/ч


4 Составим расходную часть материального баланса

4.1 Определим количество азотной кислоты


G HNO3 вых = G HNO3 вх – G HNO3 хр

G HNO3 вых = 15909 – 15750 = 159 кг/ч


4.2 Определим количество аммиака


G NH3 вых = G NH3 вх - G NH3 хр

G NH3 вых = 4293 – 4250 = 43 кг/ч


4.3 Определим количество воды


20000 – 0,6; х – 0,4; х = GH2O вх = 20000*0,4/0,6 = 13333 кг/ч

GH2O вых = GH2O хр - GH2O вх

GH2Oвых = 17740 – 13333 = 4407 кг/ч

5 Составим итоговую таблицу


Таблица 2 – Итоговый баланс нейтрализатора

Потоки Приход, кг/ч Расход, кг/ч
NH3 4293 43
HNO3 15909 159
H2O 17740 13333
H2Oпар - 4407
NH4NO3 - 20000
Итого 37942 37942

Задача 3

Составить материальный баланс контактного аппарата для каталитического окисления SO2 в SO3 производительностью 10 000 м3/ч исходного газа следующего состава [%(об.)]: SO2-8,5; О2-12,5; N2-79 . Степень окисления SO2 в SO3 составляет 98%


(SO2+1/2О2 SO3).


1 Изобразим процесс на схеме


Основы химической технологии

Рисунок 3 - Схема входящих и выходящих потоков в контактном аппарате


2 Определим молекулярные массы веществ


µ(SO2) = 64,06 г/моль; µ(О2) = 32 г/моль; µ(SO3) = 80,06 г/моль; µ(N2) = 28 г/моль.

3 Составим приходную часть материального баланса

3.1 Определим количество SO2 на входе


Основы химической технологии

Основы химической технологии м3/ч (0,236 м3/с)

Основы химической технологии

Основы химической технологии кг/ч (0,675 кг/с)


3.2 Определим количество O2 на входе


Основы химической технологии;

Основы химической технологии м3/ч (0,347 м3/с);

Основы химической технологии;

Основы химической технологии кг/ч (0,496 кг/с);


3.3 Определим количество N2 на входе


Основы химической технологии;

Основы химической технологии м3/ч (2,194 м3/с);

Основы химической технологии ;

Основы химической технологии кг/ч (2,743 кг/с)


4 Составим расходную часть материального баланса

4.1 Определим количество SO2 на выходе


Основы химической технологии;

Основы химической технологии м3/ч (0,005 м3/с);

Основы химической технологии;

Основы химической технологии кг/ч (0,014 кг/с)


4.2 Определим количество SO3 на выходе


Основы химической технологии;

Основы химической технологии м3/ч (0,231 м3/с);

Основы химической технологии;

Основы химической технологии кг/ч (0,827 кг/с)


4.3 Определим количество O2 на выходе


Основы химической технологии;Основы химической технологии;

Основы химической технологии м3/ч (0,116 м3/с), Основы химической технологии

Основы химической технологии м3/ч (0,232 м3/с);

Основы химической технологии;Основы химической технологии кг/ч (0,331 кг/с)


4.4 Определим количество N2 на выходе

Так, как азот присутствует в исходном газе в качестве балласта, то его количество в ходе химической реакции не меняется.

5 Сведём данные по расчётам в таблицу:


Таблица 3 - Итоговый баланс контактного аппарата

Потоки Приход, кг/ч Расход, кг/ч Приход, м3/ч Расход, м3/ч
SO3 - 2977 - 833
SO2 2431 49 850 17
O2 1786 1191 1250 834
N2 9875 9875 7900 7900
Итого 14092 14092 10000 9584

Так, как реакция протекает с уменьшением объёма, то объёмные расходы отличаются, а массовые совпадают.

Задача 4

Добавим к предыдущей задаче следующие условия:

Температура газовой смеси на входе в аппарат Основы химической технологии, а на выходе из него Основы химической технологии. Средняя теплоёмкость смеси (условно считать постоянной) равна 2,052 Основы химической технологии.

Потери теплоты в окружающую среду составляют 5% от прихода теплоты


(SO2+1/2О2 SO3+94207 кДж)


Определить количество теплоты, отводимой от аппарата.

1 Изобразим процесс на схеме:


Основы химической технологии

Q1 – теплота, вносимая в контактный аппарат реакционной смесью; Q2 – теплота химической реакции; Q3 – теплота, выводимая из контактного аппарата реакционной смесью; Q4-потери теплоты в окружающую среду; Q5- количество теплоты, отводимое в аппарате

Рисунок 4 - Схема входящих и выходящих потоков в контактном аппарате


2 Определим Q1


Основы химической технологии;

Основы химической технологии кВт


3 Определим Q2


Основы химической технологии,


где n-число молей полученного SO3


Основы химической технологии 973 кВт


4 Определим Q3


Основы химической технологии;

Основы химической технологии 3168 кВт


5 Определим Q4


Основы химической технологии;

Основы химической технологии 180 кВт

6 Определим Q5:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии кВт


7 Сведём данные по расчётам в таблицу


Таблица 4 – Приход теплоты в контактном аппарате

Потоки кВт %
Q1 2622 73
Q2 973 27
Итого 3595 100

Таблица 5 – Расход теплоты в контактном аппарате

Потоки кВт %
Q3 3168 88
Q4 180 5
Q5 247 7
Итого 3595 100

Задача 5

В реакторе протекает реакция: : А+В R . Определить степень превращения ХА и ХВ, при условии А и В взяты в стехиометрическом соотношении; если вещества В в 2 раза больше ( то есть 2 моля вещества на 1 моль вещества А); если вещества В в 3 раза больше.

1 Определим степень превращения, если реагенты взяты в стехиометрическом соотношении

Принимаем: Основы химической технологии мольОсновы химической технологии,Основы химической технологии моль

По условию известно, что Основы химической технологии Основы химической технологии

Можно определить степень превращения вещества А:

Основы химической технологии; Основы химической технологии


Поскольку вещества А и В взяты в стехиометрическом соотношении, то Основы химической технологииОсновы химической технологии,Основы химической технологииОсновы химической технологии

Можно определить степень превращения вещества В:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии


2 Определим если в 2 раза больше

По условию известно, что Основы химической технологииОсновы химической технологии, Основы химической технологииОсновы химической технологии

Можно определить степень превращения вещества А:


Основы химической технологии


Поскольку реагирует половина вещества А, то Основы химической технологииОсновы химической технологии

Можно определить степень превращения вещества В:


Основы химической технологии


3 Определим если в 3 раза больше

По условию известно, что Основы химической технологииОсновы химической технологии, Основы химической технологииОсновы химической технологии

Можно определить степень превращения вещества А:

Основы химической технологии


Поскольку реагирует половина вещества А, то Основы химической технологииОсновы химической технологии

Можно определить степень превращения вещества В:


Основы химической технологии


Задача 6

Определить состав смеси и степень превращения для реакции: А+2В 2R+S. Если Основы химической технологии;Основы химической технологии;Основы химической технологии. Определить Основы химической технологии

1 Степень превращения реагента В можно определить следующим образом:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии;


2 Концентрацию реагента А можно определить следующим образом:


Основы химической технологии


3 Концентрацию реагента В можно определить следующим образом:


Основы химической технологии

4 Из стехиометрических коэффициентов определим Основы химической технологии :


Основы химической технологии


Задача 7

Определить Х SO2 в реакции 2SO2 + O2 → 2SO3, если реакционная смесь имеет состав в начале процесса [% (об.)]: С SO2-7,5; С O2-10,3; С N2-82,2. Содержание SO2 в конце процесса равна 2,5% об.

Замечание:

реакция протекает с уменьшением объема, следовательно, необходимо учитыватьОсновы химической технологии - относительное изменение объема реакционной смеси.

формализуем задачу, т.е. переведем ее в привычные понятия:


аА+вВОсновы химической технологииrR,


где а=2 в=1 r=2


СА.0=7,5% об. СА.е=2,5% об. СВ.0=10,3% об.


реагенты взяты не в стехиометрическом соотношении, т.е. О2 в избытке.

в реакционной смеси присутствует балластный азот, т.е. для окисления используется О2 воздуха.

1 Определим относительные изменения объема


Основы химической технологии,


где Основы химической технологии- первоначальный объем смеси

Основы химической технологии- объем смеси в конце реакции.

Отношение Основы химической технологии определим по формуле [2,с.22]:


Основы химической технологии,


где β – доля стехиометрической смеси исходных реагентов в реакционной смеси.

В нашем случае


Основы химической технологии,

Основы химической технологии.

Основы химической технологии.

Основы химической технологии.


2 Определим равновесные степени превращения по формуле [2, с.22]:

Основы химической технологии;

Основы химической технологии.


Задача 8

В реакторе протекает реакция: А+2В 2R+S. Начальные количества Основы химической технологииОсновы химической технологии; Основы химической технологииОсновы химической технологии. В реакционной смеси, выходящей из реактора Основы химической технологииОсновы химической технологии. Известно, что в равновесной смеси содержится Основы химической технологииОсновы химической технологии. Определить выход продукта Основы химической технологии.

1 Выход продукта можно определить из следующего соотношения:


Основы химической технологии


2 Степень превращения реагента А можно определить следующим образом:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии


3 Равновесную степень превращения реагента А можно определить из выражения:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии


4 Определим выход продукта:


Основы химической технологии


Задача 9

Определить необходимое время пребывания τ в РИС-П для достижения ХА = 0,9.В реакторе проводится изотермическая необратимая реакция второго порядка, реактор заполнен частично веществом А, мольная масса 110кг/кмоль, плотность исходного раствора и продукта 1100кг/м3 и1320кг/м3, константа химической реакции К =0,8м3/моль ч.

Задачу решаем двумя способами без учета плотности и с учетом плотности.

1 Определим τрис-п без учета изменений плотности:

1.1 Изобразим схему расчета:


Основы химической технологии

Рисунок 5 - Расчетная схема


Основы химической технологии

2 Определим τрис-п с учетом изменения плотности( объема):

2.1 Изобразим схему расчета


Основы химической технологии

Рисунок 6 - Схема расчета


2.2 Определим степень изменения объема :


Основы химической технологии [мет. 2 с.30]


Принимаем , что объем и плтности взаимосвязаны следующим образом.


Основы химической технологии


где Основы химической технологии это объем и плотность смеси в данный, Основы химической технологии объем и плотность в начальный момент времени.


Основы химической технологии

Основы химической технологии

По условию, если ХА =1, то Основы химической технологии


Основы химической технологии


2.3 Определим СА.О:


Основы химической технологии


2.4 Определим концентрацию СА :

Примечание: задачу решаем в общем виде.


Основы химической технологии


2.5 Определим скорость химической реакции:


Основы химической технологии


2.6 Определим τрис-п :


Основы химической технологии


Подставим значение скорости Основы химической технологии и получим:


Основы химической технологии


Проинтегрируем и получим:


Основы химической технологии


Подставим численные значения:


Основы химической технологии


Задача 10

Основы химической технологииРассчитать объём реактора идеального вытеснения (РИВ) при проведении в нём реакции: А R+SО.

Условия:

1 Объёмный расход исходного компонента Основы химической технологии Основы химической технологии;

2 Начальная концентрация Основы химической технологииОсновы химической технологии;

3 Константа скорости химической реакции Основы химической технологииОсновы химической технологии

4 Степень превращения Основы химической технологии.

Примечания:

1 Данная реакция второго порядка (это следует из уравнения реакции и размерности константы скорости химической реакции);

2 Размерность величин переведём в систему СИ , так как объёмный расход и константа скорости химической реакции приведены в разных размерностях.

Рассчитаем объём реактора идеального вытеснения:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


Задача 11

Определить какое количество вещества А можно переработать в РИС-П за сутки при проведении реакции : Основы химической технологии, если

объём РИС-П Основы химической технологии;

степень превращения Основы химической технологии;

константа скорости реакции Основы химической технологии;

начальная концентрация реагента А Основы химической технологии;

коэффициент заполнения реактора ψ=0,8;

время загрузки и выгрузки за одну операцию 30 мин;

1 Изобразим алгоритм расчета на схеме:


Основы химической технологии

Рисунок 7 – Алгоритм решения

2 Определим Основы химической технологии


Основы химической технологии


3 Определим Основы химической технологии


Основы химической технологии


4 Определим N


Основы химической технологии


5 Определим количество вещества


Основы химической технологии

Основы химической технологии


6 Определим Основы химической технологии


Основы химической технологии


7 Определим Основы химической технологии


Основы химической технологии


Задача 12

В реакторе идеального смешения периодического действия (РИС-П) проводится изотермическая реакция: Основы химической технологии. Реактор заполнен чистым веществом А, мольная масса М которого 110 Основы химической технологии. Плотность вещества Основы химической технологииОсновы химической технологии. Степень превращения вещества Основы химической технологии. Константа равновесия Основы химической технологииОсновы химической технологии. Продолжительность вспомогательных операций Основы химической технологииОсновы химической технологии. Объём реактора Основы химической технологииОсновы химической технологии; степень заполнения реактора исходным реагентом Основы химической технологии.

Определить продолжительность реакции Основы химической технологии, производительность реактора Основы химической технологии и количество вещества А, подвергнутого превращению в 1Основы химической технологии реактора за 1Основы химической технологии, то есть интенсивность реактора I.


Основы химической технологии

Рисунок 8 – Схема расчёта


1 Определим начальную концентрацию реагента А:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии.


2 Определим продолжительность химической реакции:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии.

3 Определим производительность реактора:


Основы химической технологии,


где Основы химической технологии;


Основы химической технологии

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


4 Определим интенсивность реактора:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


Задача 13

Определить объём РИВ (Основы химической технологии) для гомогенной реакции: 4А R+6S.


Основы химической технологии Основы химической технологии; Основы химической технологии Основы химической технологии; Основы химической технологии Основы химической технологии; Основы химической технологии.


Мольный расход Основы химической технологии Основы химической технологии.

Примечания:

1 Реакция протекает с изменением объёма, Основы химической технологиинужно учесть Основы химической технологии.

2 Считать, что реакция протекает по первому порядку


Основы химической технологии;

Основы химической технологии (Основы химической технологии Основы химической технологии);

Основы химической технологии

Основы химической технологии;

Основы химической технологии

Основы химической технологии;

Основы химической технологии


Отношение объемов определяется по формуле [1. стр. 22]


Основы химической технологии


где β- доля стехиометрической смеси, исходных реагентов в исходной смеси.


Основы химической технологии

Основы химической технологии

Основы химической технологии

εА=0,25-1=-0,75;

Основы химической технологии

Основы химической технологии

Задача 14

Рассчитать максимальный секундный расход (мольный расход) вещества А при соблюдении следующих условий:

1 В изотермическом РИС-Н проводится обратимая экзотермическая реакция


А R+6200 кДж/кмоль.


2 При оптимальной температуре 49 Основы химической технологии степень превращения Основы химической технологиисоставляет 60 %.

3 Для создания изотермических условий используется погружной водяной холодильник с поверхностью теплообмена Основы химической технологииОсновы химической технологии.

4 Коэффициент теплопередачи Основы химической технологииОсновы химической технологии.

5 Температура на выходе из холодильника составляет Основы химической технологииОсновы химической технологии.

1 Составим тепловой баланс для изотермического реактора:


Основы химической технологии или Основы химической технологии,


Где


Основы химической технологии

Основы химической технологии


2 Выражаем из уравнения теплового баланса мольный расход:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии (0,012Основы химической технологии).

Задача 15

Рассчитать длину труб теплообменника для осуществления процесса, описываемого ниже.

В реакторе полупериодического действия проводится реакция взаимодействия в жидкой фазе продукта А с концентрацией 25 масс.% с первоначально загруженным в количестве 500 л продуктом В с концентрацией 38 масс.%.

Скорость подачи реагента А составляет 6,23 Основы химической технологии. Температура на входе 25Основы химической технологии. Плотность раствора Основы химической технологииОсновы химической технологии. Тепловой эффект реакции 5000 Основы химической технологии. Для проведения реакции следует поддерживать температуру Основы химической технологииОсновы химической технологии, что достигается с помощью теплообменника, диаметр трубок которого d=250 Основы химической технологии. Расход хладоагента должен быть таким, чтобы его температура не превысила 25Основы химической технологии. Коэффициент теплопередачи Основы химической технологииОсновы химической технологии. Теплоёмкость смеси реагентов Основы химической технологииОсновы химической технологии.


Основы химической технологии

Рисунок 9 - Схема расчёта


1 Составим тепловой баланс реактора


Основы химической технологииОсновы химической технологии=0.

Основы химической технологииОсновы химической технологии (Основы химической технологииОсновы химической технологии); Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии; Основы химической технологииОсновы химической технологии; Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


2 Определим начальную концентрацию компонента А


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


3 Определим поверхность теплообмена:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии(Основы химической технологии), Основы химической технологии


Выбираем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник (n=37, d=259 Основы химической технологии).

Выразим длину трубок теплообменника из следующего соотношения:


Основы химической технологии,


Откуда


Основы химической технологии;

Основы химической технологии.


Задача 16

Определить температуру нагревания реагента А на входе в РИС-Н адиабатически при осуществлении необратимой экзотермической реакции А R.

Тепловой эффект химической реакции Основы химической технологииОсновы химической технологии.

Степень превращения Основы химической технологии.

Температура проведения реакции Основы химической технологииОсновы химической технологии.

Теплоёмкость Основы химической технологииОсновы химической технологии.

1 Составим тепловой баланс реактора:


Основы химической технологии,


Где


Основы химической технологии

Основы химической технологии.


2 Выразим из последнего выражения Основы химической технологии:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии.


Задача 17

Определить количество теплоты, которое необходимо отводить в РИС-Н при проведении в нём обратимой экзотермической реакции А+B R+18000Основы химической технологии, с тем, чтобы обеспечить максимальную степень превращения реагента А(Основы химической технологии).

Температура реакционной смеси на входе в реактор Основы химической технологииОсновы химической технологии.

Теплоёмкость Основы химической технологииОсновы химической технологии.

Известна также экспериментальная зависимость, представленная в таблице 6.


Таблица 6 – Экспериментальная зависимость степени превращения Основы химической технологии от температуры Т


Основы химической технологии

5 15 25 35 40 42 45 55 65

Основы химической технологии

0,18 0,31 0,46 0,56 0,58 0,60 0,59 0,49 0,38

1 Из экспериментальной зависимости, представленной в таблице 6, видно, что максимальная степень превращения реагента А достигается только при температуре реакционной смеси, равной 42 Основы химической технологии. Для этой температуры и будем производить все дальнейшие расчёты.

2 Принимаем, что реактор работает в политропическом режиме

3 Составим уравнение теплового баланса для реактора, работающего в политропическом режиме:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.

Основы химической технологии.

Основы химической технологиипреобразуем последнее выражение к следующему виду:

Основы химической технологии,


Откуда


Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии


Следовательно, режим работы реактора должен быть адиабатическим.


Задача 18

Определить объёмные расходы реагентовОсновы химической технологии и Основы химической технологии в РИС-Н при проведении реакции А+В=R+S. Объём РИС-Н


Основы химической технологии л; Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии; Основы химической технологии;Основы химической технологииОсновы химической технологии;Основы химической технологииОсновы химической технологии.


1 Составим алгоритм расчёта:


Основы химической технологии

Рисунок 10 – Схема расчёта


2 Определим начальные концентрации компонентов А и В в смеси:

Принимаем


Основы химической технологии

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;


3 Определим концентрации реагентов А и В в реакционной смеси:


Основы химической технологии,


Откуда


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологии,


Откуда


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


4 Определим скорость химической реакции:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


5 Определим время пребывания реакционной смеси в аппарате:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии (1 200 000 с).


6 Определим объёмные расходы реагентов А и В:


Основы химической технологии;

Основы химической технологии Основы химической технологии;

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


Задача 19

Скорость превращения в реакции А 2R описывается кинетическим уравнением первого порядка Основы химической технологии.

Вычислить среднее время пребывания реагирующей смеси, необходимое для достижения Основы химической технологии в К-РИС из четырёх реакторов (N=4).

Какое время пребывания реакционной смеси потребовалось бы для достижения такой же степени превращения Основы химической технологии в РИС-Н?

1 Определим среднее время пребывания реагирующей смеси в К-РИС:


Основы химической технологии,


где Основы химической технологии- время пребывания реагирующей смеси в одном реакторе.

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии (Основы химической технологииОсновы химической технологии),Основы химической технологии

Основы химической технологииОсновы химической технологии (Основы химической технологииОсновы химической технологии).


2 Определим среднее время пребывания реагирующей смеси в РИС-Н:

Основы химической технологии, так как в данном случае N=1, Основы химической технологии


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии (Основы химической технологииОсновы химической технологии).


Задача 20

Определить объём реактора идеального смешения непрерывного действия (РИС-Н), каскада реакторов идеального смешения (К-РИС), реактора идеального вытеснения (РИВ), при проведении реакции второго порядка: 2А R+S.

Условия:

1 Начальная концентрация Основы химической технологииОсновы химической технологии;

2 Константа скорости химической реакции Основы химической технологииОсновы химической технологии;

3 Степень превращения Основы химической технологии;

4 Первоначальный расход смеси Основы химической технологииОсновы химической технологии

Примечание: объём реакционной смеси на протяжении всей реакции остаётся постоянным.

1 Определим время пребывания реакционной смеси в реакторе идеального смешения и его объём:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


2 Определим время пребывания реакционной смеси в реакторе идеального вытеснения и его объём:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии;

Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


3 Для каскада реакторов идеального смешения принимают, что все секции имеют одинаковый объём, причём


Основы химической технологии.

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


Построим зависимость скорости химической реакции от концентрации:


Основы химической технологии

Основы химической технологии;

Так как


Основы химической технологии,Основы химической технологии Основы химической технологии;

Основы химической технологии


Например,


Основы химической технологии


Построение продолжается до тех пор, пока не будет обеспечена заданная степень превращения, то есть при выполнении следующего условия:


Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии.


Дробного числа секций быть не может, Основы химической технологиипринимаем число секций равным 4, причём четыре секции дают степень превращения больше, чем требуется по условию.


Основы химической технологии Основы химической технологии;

Основы химической технологии Основы химической технологии;

Основы химической технологииОсновы химической технологии

Основы химической технологии Основы химической технологииОсновы химической технологииОсновы химической технологииОсновы химической технологии.

Похожие работы:

  1. • Методика решения задач по теоретическим основам ...
  2. • Теоретические основы химической технологии
  3. • Прикладная химия
  4. • Учение о химическом производстве
  5. • Технологія виробництва азотної кислоти
  6. • Разработка энергосберегающей технологии ректификации ...
  7. • Получение азотной кислоты
  8. • Основні проблеми хімічної кінетики
  9. • Актуальные вопросы нанотехнологических исследований
  10. • Производство экстракционной фосфорной кислоты
  11. • Новые научные направления современной химии и их ...
  12. • Очистка сточных вод производства экстракционной ...
  13. • Каталитические методы газоочистки
  14. • Производство азотной кислоты
  15. • Производство серной кислоты из серы
  16. • Технология производства калийных удобрений
  17. • Адсорбционные методы защиты атмосферы
  18. • Воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы, их свойства
  19. • Синтез и анализ ХТС в производстве азотной кислоты
Смотреть все похожие работы
Рефетека ру refoteka@gmail.com