Задачи экзаменационных билетов на реакции конверсии метана, время окисления аммиака и расчет количества реакционного тепла

Задача к билету  №

Равновесие реакции конверсии метана:

lgK = lgT – 2,059 ·10^-3 · Т + 0,178 · 10^-6 · Т² – 11,96

Напишите эту реакцию. Рассчитайте  К при 900⁰С.

Задача к билету  №

Рассчитайте величины ΔH и ΔG для реакции паровой конверсии метана (ΔG – при t= 900 ^оС).

Рассчитайте величины ΔH и ΔG для реакции паровой конверсии монооксида углерода (ΔG – при t= 300 ^оС).

Задача к билету  №

В 1950-е годы производительность типового азотнокислотного агрегата равнялась 50000 т/год, в 1970-е – 120000 т/год, а в 1980-е – 360000 т/год. Рассчитайте относительные экономические показатели, соответствующие возрастанию единичной мощности агрегата.

Задача к билету  №

Равновесие реакции конверсии СО:

lgK = lgT – 0,066 ·10^-3 · Т +  – 6,946

Напишите эту реакцию. Рассчитайте К при 400 ^оС.

Задача к билету  №

Приготовте раствор КАС состава А (Δ диаграмма), если сырьем является 75 %-ный карбамид, 55%-ный нитрат аммония и твердый нитрат аммония. Масса исходного 75%-ного карбамида составляет 50 кг. Нанесите на диаграмму изолинии температур кристаллизации и изолинии содержания общего азота в растворах. Установите следующее:

1)  состав системы СО(NH₂)₂-NH₄NO₃-Н₂О в т. А (в % масс.);

2)  рассчитайте массу остального сырья и массу продукта;

3)  какую температуру кристаллизации имеет раствор КАС состава А?

4)  Каково содержание общего азота в удобрении состава А?

Задача к билету  №

Расчет количества реакционного тепла, выделяющегося при нейтрализации азотной кислоты аммиаком.

Протекает реакция:

NH_3(г) + HNO_3(ж) = NH₄NO_3(т),                    ΔH = -146,49 кДж

Рассчитайте количество тепла, выделившегося при образовании 2 т нитрата аммония.

Расчет годовой потребности в магнезитовом порошке для агрегата АС-72М

Производительность агрегата АС-72М составляет 450000 т/год аммиачной селитры. Массовая доля нитрата магния в аммиачной селитре равна 1,3 %.

Сырьем при получении нитрата магния из оксида магния служит ПМК-83 («порошок магнезитовый каустический»), массовая доля MgО в котором составляет 83 %. Рассчитайте годовую потребность агрегата В ПМК-83.

Задача к билету № 

Приготовьте смесь состава А (Δ диаграмма) из концентрированной серной кислоты (90 %-ной) и неконцентрированной азотной. Масса 90 %-ной Н₂SO₄ равна 120 кг. Нанесите на диаграмму изолинии температур кипения смесей кислот и изолинии содержания HNO₃ в паровой фазе. Установите следующее:

1)  состав системы HNO₃ – Н₂О - Н₂SO₄ в т. А (в % масс.);

2)  азотная кислота какой концентрации необходима для приготовления смеси кислот состава А?

3)  какова масса смеси кислот?

4)  какую температуру кипения имеет смесь состава А?

5)  какой состав паровой фазы при кипении данной смеси?

Задача к билету  №

Расчет количества реакционного числа, выделяющегося при каталитической очистке хвостовых газов.

Хвостовой газ на выходе из абсорбционной колонны содержит 3,3 % об. О₂ и 0,20 % об. NO. Расход хвостового газа составляет 30000 нм³/ч. Газ подается на каталитическую очистку. Рассчитайте количество реакционного тепла и расход восстановителей для следующих вариантов:

1.  Неселективная очистка по реакциям:

2О₂ + СН₄  = СО₂  + 2Н₂О,              ΔH = - 803 кДж.           (1)

при этом остаточное содержание О₂ в газе составляет 0,3 % об.;

4NO + CH₄ = 2N₂ + CO₂ + 2H₂O,         ΔH = -1165 кДж.     (2)

при этом NO расходуется полностью.

2.  Селективная очистка по реакции:

6 NO + 4NH₃ = 5N₂ + 6H₂О,                ΔH = - 1811 кДж      (3)

при этом NO расходуется полностью.

Задача к билету №

Над раствором азотной кислоты (45 % масс. HNO₃) находятся в равновесии при t = 60 ^оС газообразные NO, NO₂ и N₂O₄. При этом равновесное давление NO₂ (х) рассчитывается из уравнения:

,                  (1)

где К₁ - …………..;  К₃ - …………;  а - ………….;  в - ……………

При этом lgK₁ = 1,68; а = 0,080 ат; в = 0,2000 ат;

LgK₃ вычисляется из уравнения

lgK = -lgT + 6,251,              (2)

Рассчитайте равновесное давление оксидов азота по компонентам и общее равновесное давление NO_х.

Задача к билету  №

Расчет степени окисления NO в NO₂.

Объемный расход нитрозного газа через полый аппарат-окислитель (V=30м³) составляет 55000 нм³/ч. Объемная доля NO в газе на входе в аппарат равна 2,6 %, а кислорода – 4,0 %. Абсолютное давление составляет 7 ат., а температура – 80 ^оС. Рассчитайте степень окисления NO в результате прохождения нитрозного газа через окислитель и объем образовавшегося NO₂.

Задача к билету  №

1.  Время окисления аммиака на платиноидном катализаторе при 900^оС составило 8,34·10^-5с. Время окисления τ и степень конверсии аммиака до NO α связаны следующим уравнением:

lgτ = -0,107α + 7,02·10^-6α³.

Рассчитайте величину α.

3.  В контактном аппарате протекает реакция:

2NH₃ + 2,5O₂ = 2NO + 3H₂O,                 ΔH = -453,5 кДж

при этом прореагировало 40 кг аммиака.

Какой объем воздуха поступил при этом в контактный аппарат, если его избыток составил 30%? Сколько тепла выделилось?

Задача к билету  №

Рассчитайте по уравнению Михельса

lgС NH₃ = 2,3592 + -  .

величину С NH₃ после I и II ступени конденсации.

Укажите смысл параметра «СNH₃». Конденсация происходит при следующих условиях:

I ступень:     Р = 23 МПа,   t = 30 ^оС;

II ступень:   Р = 25 МПа,   t =-10 ^оС.

Вычислите степень извлечения аммиака из газа на I  ступени и общую, если объемная доля NH₃ в газе на входе в I  ступень равна 15 %.

Задача к билету №

Величину теплового эффекта реакции синтеза аммиака рассчитывается по следующему уравнению:

q = 38276,7 + (23,00 +) Р + 22,35 ·Т + 10,55·10^-4· ·Т² – 7,08 ·10^-6 · Т³

Напишите уравнение реакции. Рассчитайте величину q для следующих условий:

Р = 26 МПа,   t = 460 ^оС.

Задача к билету  №

Для реакции синтеза аммиака

N₂ + 3H₂ ↔ 2 NH₃  ,                ΔH = -92 кДж

Константу равновесия обратной реакции

где (Р_i – в ат.) рассчитывают по уравнению Ларсона и Доджа:

lg= lgТ +  + I,

где β и I – функции давления.

Рассчитайте  и К для следующих вариантов:

1) t = 460 ^оС, Р = 26 МПа;                     2) ) t = 530 ^оС, Р = 40 Мпа

Установите, какой из факторов – температура или давление – оказывают более сильное влияние на равновесие.

Задача к билету   №

Горячий конвертированный газ, выходящий из шахтной печи, последовательно охлаждается в двух котлах-утилизаторах - I и II. Рассчитайте количество утилизируемого тепла к котле I, если состав влажного газа после шахтной печи следующий (% об.):

H₂ – 37,  N₂ – 14,    CO – 8,  CO₂ – 5,    CH₄ – 0,3,     H₂O – остальное.

Температура газа на входе в котел I составляет 1027 ^оС, а на выходе из котла 627 ^оС. Расчет выполните на 10 м³ влажного газа.

Задача к билету  №

Кислород в смесителе шахтного реактора взаимодействует с восстановителями при 1200 ^оС по следующим экзотермическим реакциям:

Н₂ + 0,5О₂ = Н₂О                                          (1)

СО + 0,5 О₂ = СО₂                                        (2)

Всего расходуется 10 м³ кислорода, при этом 95 % О₂ – в реакции (1), 5 % - в реакции (2). Рассчитайте общее количество выделившегося тепла.