4. Контрольные задания

4.1. Задачи

Задача 1

При полукоксовании торфа получается газ, в котором объемные доли компонентов равны: Н₂ – 16; СН₄ – 18; СО₂ – 41; N2 – 11,5; СО – 13,5%. Выход газа 18% от массы исходного сырья. Рассчитать, какую массу торфа следует подвергнуть полукоксованию для заполнения газом газгольдера диаметром 18 м и высотой 6 м (н.у.).

Задача 2

Рассчитать, сколько потребуется универсального катионита КУ-2, емкость поглощения которого 2,2 моль/кг, для обеспечения (без учета регенерации) беспрерывной двадцатидневной работы фильтров производительностью 70080 м³ воды в год. Среднюю жесткость исходной воды принять равной 6,1 ммоль/л.

Задача 3

Минеральные удобрения могут быть получены из попутного газа по схеме водород – аммиак – мочевина. Какая масса мочевины может быть получена из попутного газа объемом 15 млрд. м³? Какую массовую долю от выпуска минеральных удобрений (143 млн. т) составляет мочевина? При расчете принять, что в попутном газе, пиролизом которого получают водород, объемная доля метана в среднем составляет 80%. Суммарный выход всех процессов метан – мочевина – 60%.

Задача 4

Общая потеря мыла при стирке в воде, содержащей 3 ммоль/л Ca²⁺ , составила 64% (по массе). Сколько кусков 72%-ного натриевого мыла массой 200 г будет израсходовано на стирку при использовании 0,2 м³ такой воды?

Задача 5

Примером комплексного использования сырья является использование продуктов коксования каменного угля. Определить массу сырого бензола, объем коксового газа и массовую концентрацию в нем аммиака по следующим параметрам коксохимического производства:

1.Выход сырого бензола составляет 1-6% от массы коксуемого угля.

2. Массовая доля бензола в сыром бензоле 70%, а степень его извлечения 95%.

3. При коксовании 1 т угля выделяется 340 м³ (н.у.) коксового газа.

4. Производственные потери аммиака составляют 4%.

5. Сколько угля подвергалось коксованию, если в результате использования полупродуктов получено 2000 т бензола и 3300 т сульфата аммония?

Задача 6

Составить тепловой баланс реактора синтеза этилового спирта, в котором протекает реакция:

CH₂ = CH₂ + H₂O C₂H₅OH + Q_г (Q_г = 46090 кДж/кмоль),

Если исходный газ имеет состав 40% Н₂О и 60% С₂Н₄; скорость его подачи в реактор-гидратор 2000 м³/ч; температура на входе 563 К, на выходы 614 К; конверсия за проход этилена 5%. Теплоемкость продуктов на входе и выходе одинакова и равна 27,1 КДж/кмоль. Побочные процессы и продукты не учитывать. Потери теплоты в окружающую среду принять равными 3% от прихода теплоты.

Задача 7

Определить массу и объем 49%-ной азотной кислоты (ρ=1,31), необходимой для получения гранулированной аммиачной селитры массой 150 т, если на 1 кг расходуется аммиака массой 0,213 кг и азотной кислоты массой 0,8 кг с массовой долей HNO₃ 100%.

Задача 8

Какую массу аммиака и 45%-ной азотной кислоты необходимо взять для получения нитрата аммония массой 1 т, если принять, что в производственных условиях потери аммиака составляют 2,5 кг, а HNO₃ - 7,5 кг на 1 т нитрата аммония?

Задача 9

Какой объем аммиака (при н.у.) необходим для получения сульфата аммония массой 1,5 т?

Задача 10

Вычислить массовую долю NH₄NO₃ в водном растворе аммиачной селитры, образующемся при нейтрализации 62%-ной HNO₃ аммиаком, если потерь реагирующих веществ нет и вода не испаряется.

Задача 11

Какая массовая доля воды от поступающей с 52%-ной HNO₃ испаряется в нейтрализаторе, если из него вытекает 78%-ный раствор аммиачной селитры?

Задача 12

Для получения 1 т метилового спирта израсходовано 12065 м³ синтез-газа (СО:Н₂ = 1:2). Рассчитайте выход метилового спирта при конверсии, если превращение за проход исходной смеси газов – 20%.

Задача 13

Составьте материальный баланс процесса упаривания 100 т раствора NaOH, если первоначальная концентрация его была 155-ной, а упаренного раствора 60%-ной. Потери при упаривании составляют 0,3%.

Задача 14

Составьте материальный баланс на получение 1 т карбида кальция, содержащего 90% СaC₂, сырье – антрацит марки АК с содержанием 96% углерода, а известь – 85% СаО.

Задача 15

Составьте материальный баланс производства 1 т чистого метилового спирта, если исходная смесь газов состоит только из СО и Н₂ в соотношении 1:2, конверсия синтез-газа 20%. Выход метилового спирта составляет 87% от теоретического.

Задача 16

В 67%-ную азотную кислоту пропускают газообразный аммиак, в результате чего образуется нитрат аммония. Достаточно ли будет теплоты реакции, чтобы испарить всю имеющуюся в аппарате воду, т.е. чтобы получить твердый NH₄NO₃? Принять, что вся теплота реакции расходуется на испарение Н₂О.

Задача 17

Определите расходный коэффициент технического ацетальдегида (99%-ной чистоты) для получения 1 т уксусной кислоты: СН₃СНО + 0,5 О₂  СН₃СООН, если выход кислоты по альдегиду 93,5%.

Задача 18

Определите расходные коэффициенты сырья для производства 1 т фосфата аммония (NH₄)₃PO₄, если исходные продукты: 55%-ная фосфорная кислота; 98%-ный аммиак, влаги –2%.

Задача 19

Вычислите расходные коэффициенты на 1 т оксида серы (IV), если содержание серы в руде серного колчедана 45%, влаги – 1,5%, воздух на обжиг колчедана подают с избытком в 1,5 раза.

Задача 20

Рассчитайте массу 40%-ного формалина, который можно получить из 1 т метанола методом каталитического окисления на твердом серебряном катализаторе при 873К, если реакция окисления

СН₃ОН + ½ О₂  СН₂О + Н₂О

идет на 55%, а протекающая одновременно реакция дегидрирования на 45%. Конверсия метанола в формальдегид 70%.

Задача 21

Какая масса 96%-ной серной кислоты получится из 60 кг пирита с массовой долей выхода продукта 0,85?

Задача 22

Определить выход суперфосфата и расходный коэффициент руды, если при обработке серной кислотой фосфорита массой 1 т с массовой долей фосфата кальция 0,62 было получено 727,2 кг суперфосфата: Ca₃(PO₄)₂ + 2H₂SO₄ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄.

Задача 23

Составьте тепловой баланс реактора синтеза метанола, если исходный газ имеет состав (в % по объему): 20 СО и 80 Н₂, скорость его подачи 80000 м³/ч при температуре на входе в реактор 473 К, а на выходе 573 К. Конверсия СО 35%. Теплоемкость газа на входе и на выходе одинакова и равна 32,3 (кДж/моль· К). с помощью холодильника отводится 20240000 кДж.