Решение задач экзаменационных билетов на реакции конверсии и время окисления аммиака, страница 2

8) Находим общее кол-во реакционного тепла, выделяющегося по р-ям (1) и (2) при неселективной очистке: х = х1+ х2= 16911,83 МДж. Рассмотрим р-ю (3):

9) Найдем какое кол-во NO прореагировало. Оно равно 60 нм3/ч.

 10) Найдем кол-во тепла, выделяющееся по р-ции (3) при селективной очистке: 6*0,0224 м3----1811кДж, 60 м3-----х3 кДжÞ х3=808,48 МДж.

Билет №23

Задача. В распор-ии технолога им-ся 3 исх-х в-ва для пригот-ия р-ров КАС:70%-й р-р CO(NH₂)₂, 85%-й р-р NH₄NO₃ и Н₂О. Рассчит-те расход сырья на пригот-ие указ-х марок удобр-ия. Опр-те для каждой марки: состав, общее содерж-ие N, tº  кристалл-и. Расчеты вести на 1000 кг смеси 70% CO(NH₂)₂ и 85%-го р-ра NH₄NO₃.

Марки:  1)уд-ие, имеющее tº  кристалл-и +10 ºС; 2)уд-я с масс-й долей общ. N 27% и min возможной tº   крист-ии; 3)уд-ия с масс. Долей 30% CO(NH₂)₂ и 30% NH₄NO₃.

Решение

1)Проводим линию, она пересек-т линию изотермы +10ºС в 2-х точках Е и F. Т.о.,имеется 2 состава КАС, удовлетвор-х зад-му усл-ю. Координаты состава Е: CO(NH₂)₂ – 40%, NH₄NO₃ – 37%, Н₂0 – 23%. Состав F: CO(NH₂)₂ – 28% ,NH₄NO₃ – 52%, Н₂0 – 20%.

Расчет масс для пригот-ния составов: Состав F:  g(исх) р-ра CO(NH₂)₂ – Х кг     g(исх) р-ра NH₄NO₃ – 1000-Х кг

Х/ (1000-Х)= FD/FС=35/54,           Х=393 кг р-ра CO(NH₂)₂    1000-393=607 кг р-ра NH₄NO₃    Общего азота – 31,8%

2) Условию удобр-я данного состава отв-т Н: 27%N, tº крист. тin, т.е. Н лежит на линии перегиба изотермы; составы, наход-ся справа и слева, им. более выс. tº крист.

Состав в т. Н: CO(NH₂)₂ – 30% ,NH₄NO₃ – 38%,  Н₂0 – 32%, сод-ие общегоN – 27%. tº крист.= -20 ºС.

Готовим состав G:          g CO(NH₂)₂ – Х кг     g NH₄NO₃ – 1000-Х кг

Х/ (1000-Х)= GD/ GС=43/47,           Х=478 кг р-ра CO(NH₂)₂    1000-478=522 кг р-ра NH₄NO₃

К составу, отвечающему т. G, + Н₂О. У – масса добавляемой воды.  У/1000= GН/ КН=10/64                    У=156 кг

3)    g CO(NH₂)₂ – Х кг         g NH₄NO₃ – 1000-Х кг

Х/ (1000-Х)= МD/СМ=49/41,           Х=544 кг р-ра CO(NH₂)₂    1000-544=456 кг р-ра NH₄NO₃

У – масса добавляемой воды

У/1000= LМ/ LК=16/56                    У=286 кг

1000+286=1286 – масса смеси.

Билет №24

Задача.

При аварийной остановке агрегатов по пр-ву НАК происходит выброс через свечу в атмосферу всех нитрозных газов, находящихся в абсорбционной колонне и др. аппаратах. Давление при этом падает до атмосферного. Рассчитаем объём нитрозных газов и массу оксида азота (NO₂), если среднее содержание NO₂ в нитрозном газе при выбросе равно 3,5 % об., а температура =40ºС. Расчёт выполнить для 3-х типов агрегатов, необходимые данные для расчёта приведены в следующей таблице.

Показатель	Тип I	Тип II	Тип III
Производительность , т/год (в пересчете на 100 % НNO3)	50000	120000	360000
Концентрация НNO3, % масс.	48	58	60
Давление в системе, МПа	0,35	0,7	1,0
Объём окислителя , м³	45	63	-
Объём др. аппаратуры, м³	40	60	150
Диаметр абсорбционной колонны, м	3,0	3,2	4,0
Высота абсорбционной колонны, м	44,7	46,4	57,6

Тип I.1)Объём абсорбционной колонны:       

 2) Общий объём аппарата:315,8+45+40=400,8 м³                                        

 3).Объём НГ, поступающих при выбросе в атмосферу в пересчёте на н.у.:  V_выбр=V_о- V_о΄,

где V_о- объём газа в аппаратах при рабочем давлении в пересчёте на норм.условия, м³; V_о΄ - объём газа при рабочем давлении (0,1013 МПа) в пересчёте на норм. температуру, м³.

       Т.о., расчёт по (2) означает, что в атмосферу выбрасывается избыток НГ, создающий давление в системе  сверхатмосферного. Выброс длится до тех пор, пока давление в системе не уравняется с атм. Объём оставшегося в аппаратах НГ= V_о΄. Для расчёта V_о используем Ур-е Клапейрона или объединённого газового закона:

,тогда

При аварийном выбросе р в системе падает до атм. Обычно разница м/д р_атм. и  р_о невелика, т.е. р_атм.= р_о=0,1013 МПа= const, тогда для расчёта V_о можно воспользоваться з-ном Гей-Люссака:

:;V_выбр.=1207,8-349,6=858,2 м²

4)Расчёт массы NО₂ выполняется по ф-ле:,

где V_выбр –объём выбр. НГ,м³ ;С_NO2 – объёмная доля NO₂  в НГ, доли ед.;М _NO2 – масса 1 кмоля NO₂;22,4 - объём 1 кмоля NO₂ , м³/кмоль.

Тип II.1.V_k =373,0 м³;  2.V=373+63+60=496 м³;  3. ;V_o´=432,6 м³;V_выбр=28989,4-432,6=2556,8 м³

4.

Тип III 1.V_k =723,5 м³;2.V=723,5+150=873,5 м³;3. ;V_o´=761,9 м³;V_выбр=6759,0 м³    4.

 Выводы:

1.Результаты расчёта свидетельствуют о существенном увеличении абсолютного аварийного выброса токсичного NO₂ с повышением единичной мощности агрегата. Вместе с тем даже незначительное повышение выброса по сравнению с базовым уровнем (тип 1) следует рассматривать как ухудшение экологической обстановки.

2.Сопоставим динамику изменения выброса NO₂ с увеличением единичной мощности агрегата. Мощность увеличивается в последовательности 50000:120000:360000=1:2,4:7,2. Массовый выброс NO₂ увеличивается в последовательности 61,7:183,8:485,8=1:3:7,9. Т.о., повышение аварийного выброса NO₂ происходит в большей мере нежели возрастание мощности агрегата.

Билет №25

Задача. 1) для суммарной реак-и обжига серн колч-на  при t=750°С или Т=1023К:  4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃ + 8SO₂

DН⁰₂₉₈=[ 2*(-822,16)+8*(-296,9)]-[4*(-177,4)]= -3309,92кДж, 

 DS⁰₂₉₈=(87,45*2+248,07*8)-(205,04*11 +52,93*4)= -307,7 Дж/К,

 = -3309,92 - 1023*(- 0,3077)= - 2994,8 кДж.