1кр ОХТ 2022. весна

Вариант 1 (Борзенко)

1) При проведении последовательной реакции

k1 k2

АR S

внекоторый момент времени степень превращения реагента А составила 0,9. Определить

дифференциальную селективность по продукту R, если k1 = 0,2 с- 1, k2 = 0,1 с 1. Продукты реакции R и S в исходной смеси отсутствовали.

2) Рассчитать равновесную степень превращения хР по веществу А при 0,6 МПа для газофазной

реакции А + В R, в которой исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении.

Константа равновесия реакции равна 7 МПа 1. Как нужно изменить общее давление процесса, необходимое для увеличения хР по веществу А в 1,5 раза. Учесть изменение объема реакционной смеси.

Вариант 2 (Быков)

1) Оксид этилена получают путем окисления этилена по реакционной схеме:

С2Н4 + 1/2О2 С2Н4О + 117 кДж и С2Н4 +3О2 2СО2+ 2Н2О +1217 кДж. Составить материальный баланс переработки исходной смеси (8 об.% этилена, 9 об.% кислорода, остальное – азот) для получения 500 м3/ч оксида этилена, если селективность по нему составляет 0,85, а степень превращения этилена равна 0,9. Определить общее количество выделившегося при этом тепла. Изменением объема пренебречь.

2) Обратимая газофазная реакция А + В S протекает при 498 K, имеет энтальпию

Hо498 = 54 кДж/моль и изменение энтропии Sо498 = 87 кДж/(кмоль K). Определить, как изменятся равновесные степени превращения по А и В, если соотношение начальных концентраций реагентов сА,0 : сВ,0 уменьшить от 0,5 до 0,2. Учесть изменение объема.

Вариант 3 (Волошина)

1)Рассчитать равновесную степень превращения хР для газофазной реакции при давлении 1 атм:

АR + S.

В исходной смеси содержится только вещество А. Константа равновесия реакции равна 2 атм.. Сколько надо добавить в исходную смесь инертного газа, чтобы хР увеличилась на 10 отн.%.

2) Составить материальный баланс и определить состав обжигового газа и расходный коэффициент по руде, содержащей сульфид цинка, для получения 3000 м3/ч SO2 при обжиге руды в потоке воздуха, который поступает в двукратном избытке по отношению к стехиометрии реакции. Руда содержит 22 мас.% серы. Реакция:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 + 943 кДж

Выход диоксида серы равен 98%. Определить количество тепла, выделенного при обжиге руды.

изменение энтропии Sо460 = 60 кДж/(кмоль K). Определить, как изменится величина равновесной степени превращения по компоненту В, если соотношение начальных концентраций реагентов сА,0 : сВ,0 уменьшить от 0,5 до 0,2.

2) Оксид этилена получают путем окисления этилена по реакционной схеме:

С2Н4 + 1/2О2 С2Н4О + 117 кДж и С2Н4 +3О2 2СО2+ 2Н2О + 1217 кДж. Составить материальный баланс переработки исходной смеси (8 об.% этилена, 10 об.% кислорода, остальное – азот) для получения 400 м3/ч оксида этилена, если селективность по нему составляет 0,8, а степень превращения этилена равна 0,90. Определить общее количество выделившегося при этом тепла.

если в исходной смеси избыток вещества В составляет 1,5 по отношению к стехиометрии реакции. Константа равновесия реакции = 1,5. Найти также мольное отношение В : А, необходимое для увеличения хР на 20 %.

2) Конверсия метана водяным паром до оксида углерода и водорода CН4 + H2O = CO + 3H2 протекает при постоянном давлении и сопровождается поглощением 200 кДж тепла на 1 моль метана. В реактор поступает реакционная смесь в мольном отношении пар/метан, равном 2,5:1. Составить материальный баланс процесса, определить степень превращения метана и количество поглощенного тепла при переработке 8 м3/с исходной смеси, если содержание оксида углерода на выходе из реактора 12 об.%.

исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении. Константа равновесия реакции равна

3 атм -1. Найти также отношение концентраций А : В, необходимое для увеличения xР по веществу А на 15 отн.%. Учесть изменение объема.

2) Составить материальный баланс и определить состав обжигового газа и расходный коэффициент по руде, содержащей сульфид цинка, для получения 2000 м3/ч SO2 при обжиге руды в потоке воздуха, который поступает в 1,8-кратном избытке по отношению к стехиометрии реакции. Руда содержит 32 мас.% серы. Реакция:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 + 934 кДж

Степень выгорания серы равна 97%. Определить количество тепла, выделенного при обжиге руды

температуре 650 К. Исходная смесь содержит только А. Равновесная степень превращения равна 0,7. Можно ли, и как увеличить степень превращения до 0,95, не меняя давления и температуры? Дать конкретный численный ответ.

2) Конверсия метана водяным паром при постоянном давлении до оксида углерода и водорода

CН4 + H2O = CO + 3H2 сопровождается поглощением 240 кДж тепла на стехиометрию реакции. В реактор поступает реакционная смесь в мольном соотношении пар/метан, равном 3,5 : 1. Определить степени превращения метана и водяного пара, общее количество поглощенного тепла при переработке 7 м3/с исходной смеси, если содержание оксида углерода на выходе из реактора

9 об.%.

Вариант 8 (Краснобаева)

1) Рассчитать равновесные степени превращения веществ А и В в реакции

A + B R + S

если в исходной смеси избыток вещества В равен 3 по отношению к стехиометрии реакции. Константа равновесия реакции = 0,3. Найти также мольное отношение В : А для увеличения равновесной степени превращения вещества А на 10 отн.%.

2) Составить материальный баланс и определить расходный коэффициент по руде, содержащей FeS2 для получения 3000 м3/ч SO2 при обжиге руды в потоке воздуха, который поступает в двукратном избытке по отношению к стехиометрии реакции. Руда содержит 32 мас.% серы. Реакция:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + 943 кДж

Выход диоксида серы равен 96%. Определить количество тепла, выделенного при обжиге руды.

Вариант 9 (Кривулько)

1) Конверсия метана водяным паром до монооксида углерода и водорода сопровождается поглощением 220000 Дж тепла на 1 моль метана. В реактор поступает реакционная смесь в мольном соотношении пар/метан, равном 3,2 : 1. Составить материальный баланс процесса, определить степени превращения метана и водяного пара, общее количество поглощенного тепла при переработке 7 м3/с исходной смеси, если содержание оксида углерода на выходе из реактора 9 об.%.

и изменение энтропии Sо390 = 70 кДж/(кмоль K). Определить, как изменится величина равновесной степени превращения по компоненту В, если соотношение начальных концентраций реагентов сА,0 : сВ,0 уменьшить от 0,5 до 0,3.

Вариант 10 (Кузина)

1) В реакторе протекает сложная реакция: 2А = R, R + B = S, 2S = T. сА,0 = сВ,0 = 1; сR,0= сS,0 = сT,0 = 0; сА = 0,24; сТ= 0,1, сR = 0,05 кмоль/м3. Константы скоростей отдельных элементарных реакций равны

k1 =1,25·10 1с-1, k2= 2,5·10 2л/(моль.с), k3= 2,5·10 3.л/(моль.с). Определить скорости превращения по всем компонентам при данных концентрациях.

2) Составить материальный баланс и определить расходный коэффициент по руде для получения 2200 м3 SO2 путём обжига при подаче 1,4 кратного избытка сухого воздуха по отношению к стехиометрии реакции. Руда содержит 38 мас.% серы в составе пирита FeS2. Химическая реакция:

4 FeS2 + 11O2 = 2 Fe2О3 + 8SO2 + 1250 кДж

Степень выгорания серы из пирита равна 97%. Определить также количество выделенного тепла.

Вариант 11 (Озерова)

1) Составить материальный баланс процесса и рассчитать расходные коэффициенты в производстве 1 т фосфора путём разложения фосфоритного концентрата. Процесс описывается уравнением:

Са3(РО4)2 + 5С + 3SiO2 = 3CaO SiO2 + 2P + 5CO

Содержание Р2О5 в концентрате 25 мас. %, кокс содержит 94,5 мас. % углерода (ост. примеси), выход фосфора 0,85.

исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении. Константа равновесия реакции равна 1,8. Найти также мольное отношение А : В, необходимое для увеличения xР по веществу А на

15 отн.%.

Вариант 12 (Перевозова)

1) Для двух параллельных реакций

k1 k2

А2R и A 3S

сконстантами скоростей k1 = 0,04 с 1 и k2 = 0,08 с 1 определить время, при котором в продуктах будет содержаться 0,7 кмоль/м3 вещества R. Перед началом реакции концентрация вещества А была 3,2 кмоль/м3, а вещества R и S отсутствовали. Найти также селективность по веществу S.

2) Обратимая реакция А + В R протекает в газовой фазе при постоянном давлении 2 атм и при

370 K, имеет энтальпию Hо370 = 45 кДж/моль и изменение энтропии Sо370 = 87 кДж/(кмольK). Определить, как изменится величина равновесной степени превращения по компоненту А, если соотношение начальных концентраций реагентов сА,0 : сВ,0 уменьшить от 0,4 до 0,8.

Вариант 13 (Самусева)

1)В реакторе протекает сложная реакция:

А+ В = R; 2А = S; 2S + В = 2D; R + А = Т

Определить производительность по веществам R и S при следующих условиях: сА,0 = 2,

сВ,0 = 1,7, сR,0 = сS,0 = сT,0 = сD,0 = 0, на выходе из реактора сА = 0,1, сВ= 0,5, сТ= 0,15, сD= 0,1 кмоль/м3;

объёмный расход реакционной смеси 0,01 м3/с.

исходных веществ равны по 0,4 м.д., остальное – инерт, рассчитать равновесную степень превращения хР по веществу А. Константа равновесия реакции равна 3 атм-1. Найти также отношение концентраций А : В, необходимое для увеличения хР по веществу А на 10 отн.%.

Вариант 14 (Сапунова)

1) Для двух последовательных реакций первого порядка k1 k2

АR; R S;

сконстантами скоростей реакции k1= 7,2.10 3 с 1 и k2 = 4,7.10 3 с 1 рассчитать максимальную производительность по целевому продукту R, если перерабатывается 4,4.10 2 м3/с реакционной смеси, поступающей с концентрацией сА0 = 1,5 кмоль/м3. Какая при этом будет селективность по продукту R?

2) Найти объёмный расход аммиака на выходе из реактора, в который при постоянном давлении поступает азотоводородная смесь стехиометрического состава с расходом 7 м3/с. Концентрация аммиака на выходе из реактора равна 0,21 мол. долей. Реакция N2 + 3H2 = 2 NH3 + 40 кДж. Определить количество выделенного тепла?

Вариант 15 (Селиванова)

1)При какой температуре должны протекать реакции А = 2R(1) и A = 3S(2), чтобы на образование 3 молей продукта R получить 1 моль S, если k1 = 106 ехр (-40000/RT) c-1, k2 = 105 ехр (-33000/RT) c-1.

2)Конверсия метана водяным паром при постоянном давлении CН4 + H2O = CO + 3H2 сопровождается поглощением 195 кДж тепла на 3 моля водорода. В реактор поступает реакционная

смесь в мольном соотношении пар : метан, равном 4 : 1. Определить степень превращения метана, состав газа на выходе и общее количество поглощенного тепла при переработке 11 м3/с исходной смеси, если содержание оксида углерода на выходе из реактора 12 об.%.

Вариант 16 (Сенькина)

1) Дегидрирование этилбензола протекает по реакции С6Н5С2Н5 С6Н5С2Н3 + Н2

при температуре 5800 С и общем давлении 2 атм. С целью сдвига равновесия реакции вправо используют введение в исходную смесь инертного компонента (углекислого газа). Определить, каким должно быть отношение пар:этилбензол, чтобы равновесная степень превращения увеличилась на 30 отн.% по сравнению с равновесной степенью превращения при дегидрировании чистого этилбензола. Константа равновесия реакции KP = 1,5 атм.

2) Найти объёмный расход аммиака на выходе из реактора, в который поступает азотоводородная смесь стехиометрического состава с расходом 6 м3/с. Реакция N2 + 3H2 = 2 NH3 + 48 кДж, концентрация аммиака на выходе из реактора равна 0,18 мол. долей. Сколько при этом выделится тепла?

Вариант 17 (Склярова)

1) В реакторе протекает сложная реакция: А = R, R + B = S, 2S = T. сАо = сВо =1,5; сRо= сSо = сTо = 0; сА = 0,34; сТ= 0,1, сR = 0,08 кмоль/м3. Константы скоростей отдельных элементарных реакций равны k1

=1,25·10 3с-1, k2= 2,5·10 4л/(моль.с), k3= 2,5·10 5.л/(моль.с). Определить скорости превращения по всем компонентам.

2) Обратимая реакция

протекает при температуре 5800 С и общем давлении 2 атм. С целью сдвига равновесия реакции вправо используют введение в исходную смесь инертного компонента В (углекислого газа). Определить, каким должно быть отношение А : В, чтобы равновесная степень превращения увеличилась на 20 % по сравнению с равновесной степенью превращения для стехиометрической смеси (без инерта В). Константа равновесия реакции KP = 2,3 атм 1.

температуре 600 К. Исходная смесь содержит только А. Равновесная степень превращения по веществу А равна 0,6. Можно ли, и как увеличить степень превращения до 0,9, не меняя давления и температуры? Дать конкретный численный ответ.

2) Составить материальный баланс и определить расход бурого угля (содержание углерода 70 мас.%, ост. – примеси), водяного пара и воздуха для получения 1000 м3 генераторного газа состава, об.%: СО – 28, Н2 –19 и N2 остальное. Процесс газификации протекает по реакциям:

1) C+ H2O = CO + Н2 и 2) 2C + O2 = 2CO.

Вариант 19 (Тракова)

1) Оксид этилена получают путем окисления этилена по реакционной схеме:

С2Н4 + 1/2О2 С2Н4О + 117 кДж и С2Н4 +3О2 2СО2+ 2Н2О +1217 кДж. Составить материальный баланс переработки исходной смеси (8 об.% этилена, 9 об.% кислорода, остальное – азот) для получения 500 м3/ч оксида этилена, если селективность по нему составляет 0,8, а степень превращения этилена равна 0,9. Определить общее количество выделившегося при этом тепла. Изменением объема пренебречь.

2) Для двух параллельных реакций 2А R(1) и А 2S(2), константы скоростей

которой на образование двух молей R образуется 1,5 моля продукта S. Перед началом реакции вещества R и S отсутствовали.

Вариант 20 (Федорук)

1) В реакторе протекает сложная реакция: А = R, R + B = S, 2S = T. сА,0 = 0,35; сВ,0 =0,5; сR,0= сS,0 = сT,0 = 0; сА = 0,05; сТ= 0,1, сR = 0,08 кмоль/м3. Константы скоростей отдельных элементарных реакций

равны k1 =1,25·10 3с-1, k2= 2,5·10 4л/(моль.с), k3= 2,5·10 3.л/(моль.с). Определить скорости превращения по всем компонентам.

2) Обратимая газофазная реакция А R + S проводится при постоянном давлении 0,3 МПа и

температуре 600 К. При содержании в исходной смеси 100% вещества А равновесная степень превращения равна 0,6. Чтобы увеличить степень превращения до 0,8, не меняя давления и

температуры, в исходную смесь вводят инертный компонент? Каким должно быть соотношение инерт/А.

Вариант 21 (Филатова)

1) Составить материальный баланс и определить расходный коэффициент по руде, содержащей CuS, для получения 800 м3/ч SO2 при обжиге руды в потоке воздуха, поступающего в 1,3 –избытке по отношению к стехиометрии реакции. Руда содержит 28 мас.% серы. Химическая реакция:

2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2 + 940 кДж

Выход диоксида серы равен 92%. Определить также количество тепла, выделенного при обжиге руды.

2) Рассчитать равновесную степень превращения хР по веществу В при 0,5 МПа для газофазной

реакции А + В R, в которой исходные вещества взяты в стехиометрическом соотношении.

Константа равновесия реакции равна 5 МПа 1. Как нужно изменить общее давление процесса, необходимое для увеличения хР по веществу В на 10%. Учесть изменение объема реакционной смеси.

Вариант 22 (Филиппова)

1) Составить материальный баланс и определить расходный коэффициент по руде, содержащей FeS2, для получения 1000 м3/ч SO2 при обжиге руды в потоке воздуха, поступающего в 1,5 –избытке по отношению к стехиометрии реакции. Руда содержит 42 мас.% серы в составе FeS2 . Химическая реакция:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 + 1043 кДж

Степень выгорания серы равна 94%. Определить также количество тепла, выделенного при обжиге руды.

вправо используют избыток компонента В. Определить, каким должно быть мольное отношение В/А, чтобы равновесная степень превращения вещества А увеличилась на 10% по сравнению со степенью равновесия, рассчитанной для стехиометрической смеси. Константа равновесия реакции равна 2,3 МПа-1. Учесть изменение объема реакционной смеси.

Вариант 23 (Цыденова)

1)Рассчитать равновесную степень превращения хР для газофазной реакции при давлении 3 атм:

АR + S.

В исходной смеси содержится только вещество А. Константа равновесия реакции равна 4 атм. Сколько надо добавить в исходную смесь инертного газа, чтобы хР увеличилась на 10 отн.%. 2) Конверсия метана водяным паром при постоянном давлении до оксида углерода и водорода

CН4 + H2O = CO + 3H2 сопровождается поглощением 240 кДж тепла на стехиометрию реакции. В реактор поступает реакционная смесь в мольном соотношении пар/метан, равном 3,5 : 1. Определить степени превращения метана и водяного пара, общее количество поглощенного тепла при переработке 7 м3/с исходной смеси, если содержание оксида углерода на выходе из реактора 9 об.%.

вещества взяты в стехиометрическом соотношении. Константа равновесия реакции равна 0,8. Найти также мольное отношение А : В, необходимое для увеличения xР по веществу А на 15 %.

2) Рассчитать расходные коэффициенты по сырью при производстве 1 т фосфора по реакции восстановления фосфоритного концентрата. Процесс описывается уравнением:

Са3(РО4)2 + 5С + 3SiO2 = 3CaO SiO2 + 2P + 5CO.

Содержание Р2О5 в концентрате 28 мас.%, кокс содержит 94,0 мас.% углерода, степень восстановления фосфора из концентрата равна 0,87.