Основы химической технологии (166724)

Посмотреть архив целиком

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: С6Н6NI3=C6H5-NO2+H2O

1 Изобразим процесс на схеме


Рисунок 1- Схема входящих и выходящих материальных потоков


  1. 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.


  1. 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 вхG 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


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 вхG 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


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


м3/ч (0,236 м3/с)

кг/ч (0,675 кг/с)


3.2 Определим количество O2 на входе


;

м3/ч (0,347 м3/с);

;

кг/ч (0,496 кг/с);


3.3 Определим количество N2 на входе


;

м3/ч (2,194 м3/с);

;

кг/ч (2,743 кг/с)


4 Составим расходную часть материального баланса


4.1 Определим количество SO2 на выходе


;

м3/ч (0,005 м3/с);

;

кг/ч (0,014 кг/с)


4.2 Определим количество SO3 на выходе


;

м3/ч (0,231 м3/с);

;

кг/ч (0,827 кг/с)


4.3 Определим количество O2 на выходе


;;

м3/ч (0,116 м3/с),

м3/ч (0,232 м3/с);

; 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

Расход, м3

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 , а на выходе из него . Средняя теплоёмкость смеси (условно считать постоянной) равна 2,052 .

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:


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


;

кВт


3 Определим Q2


,







Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.