- •Розрахунки в середовищі excel Розділ 1. Розрахунок кінетичних параметрів топохімічних реакцій
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Розділ 2. Статистична обробка результатів експерименту
- •2.1. Кореляційний аналіз
- •2.2. Довірчий інтервал
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 3. Розрахунок кінетичних параметрів хімічних реакцій
- •Література
- •Розділ 4. Оптимізація об'єктів досліджень за моделями другого порядку
- •Література
- •Розділ 5. Розрахунки математичних моделей "склад - властивість"
- •Література
- •Розділ 6. Розрахунок кінетичних параметрів за дериватографічними даними
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Розділ 7. Розрахунок очищення коксового газу від сірководню
- •Алгоритм розрахунку
- •Розділ 8. Розрахунок виробництва водню мембранним методом
- •Алгоритм розрахунку [1]
- •Контрольні питання
- •Розділ 9. Розрахунок паро – повітряної конверсії метану
- •Вихідні дані (додаткові)
- •Контрольні питання
- •Розділ 10. Розрахунок двоступеневої
- •Розділ 11. Розрахунок матеріального балансу синтезу метанолу
- •Розділ 12. Розрахунок матеріального балансу синтезу аміаку
- •Алгоритм розрахунку
- •Контрольні питання
- •Розділ 13. Розрахунок очищення газу від co2 розчином моноетаноламіну
- •Алгоритм розрахунку Розрахунок матеріального балансу виробництва
- •Стадія «тонкого» очищення
- •Стадія «тонкого» очищення
- •Концентрації компонентів суміші с(і)2відповідають даним таблиці 3.
- •2 Розрахунок теплового балансу виробництва
- •Де ∑m(mea)р-ну - сума витрат розчину меа на «грубе» та «тонке» очищення, кг меа/год.
- •3 Розрахунок насадкового абсорбера верхня частина абсорбера («тонке» очищення)
- •Алгоритм розрахунку
- •Швидкість захлинання абсорбера у верхній частині [3]:
- •Робоча швидкість газу у верхній частині абсорбера:
- •Нижня частина абсорбера («грубе» очищення)
- •Алгоритм розрахунку
- •Швидкість захлинання абсорбера у нижній частині [3]:
- •Робоча швидкість газу у нижній частині абсорбера:
- •4 Розрахунок тарілчастого абсорбера
- •Верхня частина абсорбера
- •Алгоритм розрахунку
- •Нижня частина абсорбера
- •Алгоритм розрахунку
- •Промисловий абсорбер має 15 тарілок: 9 в нижній частині і 6 у верхній.
- •Розділ 14. Аналіз статики іонного обміну однозарядних (рівнозарядних) іонів
- •Рівновага іонного обміну рівновалентних іонів
- •Алгоритм розрахунку
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 15. Аналіз статики іонного обміну різнозарядних іонів
- •Алгоритм розрахунку
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 16. Розрахунок очищення газу від оксиду карбону (IV) гарячим розчином поташу
- •1 Матеріальний розрахунок
- •Алгоритм розрахунку
- •1.1 Розрахунок грубого очищення
- •1.2 Розрахунок тонкого очищення
- •2 Тепловий баланс поташного очищення конвертованого газу
- •Алгоритм розрахунку
- •3 Конструктивні розрахунки насадкового абсорберу
- •3.1 Розрахунок діаметру абсорберу Нижня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •Верхня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •3.2 Розрахунок висоти насадки
- •Верхня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •Нижня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •1. Розрахувати реальний вміст компонентів k2co3,kнco3і н2о в розчинах згідно даних таблиці 10. Врахувати стехіометрію реакції
- •Розрахунок матеріального балансу
- •Розрахунок теплового балансу
- •Алгоритм розрахунку
- •Конструктивний розрахунок
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розрахунки в середовищіmathcad розділ 18. Розрахунок рівноваги оборотних реакцій
- •Розділ 19. Розрахунок трубчатого реактора конверсії природного газу
- •Алгоритм розрахунку
- •Розділ 20. Розрахунок рівноваги пароповітряної конверсії метану
- •Розділ 21. Розрахунок окиснення оксиду сульфуру (IV)
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 22. Альтернативний розрахунок матеріального балансу синтезу аміаку
- •Контрольні питання
- •Розділ 23. Альтернативний розрахунок матеріального балансу синтезу метанолу
- •Розділ 24. Розрахунок паро-вуглекислотної конверсії природного газу
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Розділ 25. Розрахунок вуглекислотної рівноваги у водних розчинах
- •Алгоритм розрахунку
- •Значення рН буде приймати значення 4, 5, 6, 7, ..... До значення –log(Kw). Важливо! Отримані числові значення параметра не утворюють матрицю, тому з ними не можливі дії, що застосовуються до матриці.
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Розділ 26. Аналіз динаміки іонного обміну однозарядних іонів
- •2 Хвильове рівняння для концентрації
- •3 Рівняння збереження в безрозмірній формі [1]
- •4 Рівняння ізотерми іонного обміну
- •5 Рішення хвильового рівняння методом характеристик [1]
- •6 Розрахунок обміну однозарядних іонів[1]
- •Алгоритм розрахунку
- •Вихідні дані для 1-ої ступені водопідготовки
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Література
- •Розділ 27. Термодинамічний та матеріальний розрахунки газифікації вугілля
- •Розділ 28. Термодинамічний розрахунок газифікації (конверсії) вуглеводнів
- •Алгоритм розрахунку
- •.Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 29. Розрахунок концентрацiй iонiв у вапнованiй та коагульованiй воді
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 30. Аналіз динаміки іонного обміну різнозарядних іонів
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Література
- •Розділ 31. Термодинамічний розрахунок газифікації рідких палив невідомої формули
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Розділ 32.Розрахунок поличних колон синтезу аміаку
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Методичні рекомендації до виконання розрахункової роботи
- •Розрахунок матеріального балансу виробництва
- •Розрахунок енергетичного (теплового) балансу виробництва
- •Розрахунок основних реакторів
- •Захист розрахункової роботи
- •Завдання на розрахункову роботу з дисципліни
Контрольні питання
Фізико-хімічні основи каталітичного окиснення SO2 у SO3: рівновага, каталізатори, швидкість. Можливі конструкції ректорів. Необхідність теплообміну в реакторі окиснення SO2 у SO3 та прийоми організації теплообміну. Графік залежності фактичного і рівноважного ступеня перетворення від температури і тиску. Лінія оптимальних температур (ЛОТ), принцип її побудови.
Література
1. Методичні вказівки до комп‘ютерних занять з дисципліни “Прикладні розділи хімічної технології неорганічних речовин”. Укладачі :
А.Л. Концевой, С.А. Концевой - НТУУ «КПІ», 2007. – 75 с.
Розділ 22. Альтернативний розрахунок матеріального балансу синтезу аміаку
Виконання цієї роботи базується на матеріалі, що викладений в розділі 12.
Мета роботи: розрахунок в середовищі MathCad матеріальних потоків циклічної схеми синтезу аміаку під середнім тиском.
Вихідні дані
Концентрація компонентів в свіжому газі [компонент]св, об'ємні частки, H2, N2, CH4, Ar 0,7425; 0,2475; 0,0075; 0,0025, відповідно; тиск Р=320 атм; продуктивність за аміаком Ro =25 т/год.; об'ємна частка NH3 на виході з колони Скс=0,18; об'ємна частка інертних газів (CH4, Ar) в циркуляційному газі Iін =0,125; температура на 1-й і 2-й ступені конденсації, К
T1 = 313 і T2 = 273, відповідно .
Алгоритм розрахунку [1,2]
Увага! Не використовувати індекси при наборі формул. Наприклад, замість a1Ar писати a1Ar.
1) Попередні розрахунки.
Розчинність Ar під атмосферним тиском, м3/м3NH3, на 1-й і 2-й ступенях конденсації, відповідно:
;
= .
Розчинність CH4 під атмосферним тиском, м3/м3NH3, на 1-й і 2-й ступенях конденсації, відповідно:
;
.
Розчинність азотоводневої суміші (АВС) під атмосферним тиском, м3/м3NH3, на 1-й ступені конденсації:
.
На 2-й ступені а2АВС розраховується аналогічно, але при температурі Т2.
Об'ємна частка аміаку в циркуляційному газі після 1 і 2 ступені конденсації, відповідно:
= ;
= .
Витрата аміаку, м3/год: V=.
Згідно рівняння синтезу витрата АВС, м3/год.: S0=.
2) Завдання 13 початкових наближень.
Початкові наближення витрат, м3/год.:
- свіжого газу: Vсв =V/10;
- продувного газу: Iін;
- циркуляційного газу: Vц =10.V
- рідкого NH3 відповідно на 2-й і 1-й ступенях конденсації:
А2 = 0.5; А1 = 0.5.
Початкові наближення концентрацій газу, частки:
- CH4 і Ar в газі після 2 ступені конденсації, відповідно:
[CH4]2 = ;
[Ar]2 =;
- CH4 і Ar в газі після 1-ої ступені конденсації, відповідно:
[CH4]1 = [CH4]2; [Ar]1 = [Ar]2 .
Парціальний тиск АВС після 1 ступені конденсації, атм:
;
парціальний тиск АВС після 2 ступені конденсації, атм:
;
об'єм інертних газів, що розчиняються в рідкому аміаку відповідно з 1 і 2 ступені конденсації, м3 газу/м3 NH3:
V1ін=;
V2ін =.
3) Рішення системи 13 рівнянь з 13 невідомими
Розташувати наступні 13 рівнянь між операторами Given та Find, при цьому використати знак рівності «=» (одночасно Ctrl та =).
; (1)
; (2)
V1ін=;(3)
V2ін =.(4)
Витрати свіжого Vсв , продувного Vпр і циркуляційного газу Vц, м3/год.:
; (5)
; (6)
. (7)
Конденсується аміаку на 2 ступені конденсації А2 - точка 4, м3/год:
. (8)
Конденсується аміаку на 1 ступені конденсації А1 - точка 3, м3/год:
. (9)
Частка метану в циркуляційному газі - точка 5:
[CH4]1 = . (10)
Об'ємна частка аргону в циркуляційному газі:
[Ar]1 = . (11)
Частка метану в газі на вході в колону синтезу -точка 8:
[CH4]2 = . (12)
Частка аргону в газі на вході в колону синтезу:
[Ar]2 = . (13)
Вектор коренів системи рівнянь Find слід присвоїти проміжній матриці Z:=Find (Р1,Р2,… [CH4]2,[Ar]2), далі Z= (отримують матрицю значень). Скопіювати і вставити результати рішення системи рівнянь, що реалізовано в середовищі Excel. Порівняти результати.
Вказівки щодо пошуку помилок: а) виявити в першу чергу найбільше розходження і перевірити запис формулт; б) перевірити регістри запису змінних; в) відключити Given заміною, наприклад, на nGiven; г) послідовно замінити в рівняннях «=» на «:=» . Помилки в написанні рівняння або відсутність початкових наближень фіксуються червоним коліром. Після виправлень відмінити пункти в та г.
4) Складання таблиць матеріального балансу
Привласнити значення кожній з 13 невідомій:
Р1:=Z0 , Р2:=Z1 ,… [CH4]2:= Z11 [Ar]2:=Z12 .
Представити матеріальний баланс за вихідними і розрахованими даними у вигляді таблиці для дев‘яти точок схеми матеріальних потоків (дивись роботу 12) - компонент, кг/год., м3/год., %об.
Перевірити продуктивність за аміаком, кг/год., що дорівнює сумі мас аміаку з 1-ї і 2-ї ступені конденсації і аміаку, що виводиться з продувкою.
Розрахунок об'ємів H2, N2 в точці 2 ведеться з урахуванням об'ємних часток метану , аргону [Ar]1 і аміаку в циркуляційному газі (відповідає складу продувного): ;
.
Розрахунок об'ємів компонентів в точці 3 ведеться з урахуванням розчинності АВС, метану і аргону - ; об'єму аміаку, який видається з 1-ї ступені конденсації - А1; тиску - Р1, Р і об'ємних часток компонентів в даній точці: ; ;
; ;.
Розрахунок об'ємів компонентів в точці 4 ведеться з урахуванням розчинності - ; об'єму аміаку, який видається з 2-ї ступені конденсації – А2; тиску - Р2, Р і об'ємних часток компонентів в даній точці: ;;
; ; .
Розрахунок об'ємів компонентів в точці 9 ведеться з урахуванням кількості аміаку на вході в колону синтезу (точка 8) і його синтезу в колоні в кількості Ro*1000, кг/год і V, м3/год. Витрата водню і азоту на синтез Ro*1000, кг/год і V, м3/год аміаку визначається згідно стехіометрії реакції синтезу аміаку. Перевірка: об‘ємна частка аміаку дорівнює Скс.
Приклад організації таблиці в MathCad.
Далі для виводу таблиці з відповідними числами: Point2= .
У випадку не видачі результатів: меню Format, Result, Display Options, встановити Matrix.
Індивідуальна самостійна робота
1. Вивчити вплив вмісту інертних газів Iін (від Iін = 0,105 до Iін = 0,165; крок 0,02) на показники процесу. Побудувати діаграму залежності витрати свіжого, продувного і циркуляційного газу від Іін. Побудувати діаграму залежності концентрації інертних газів на вході в колону синтезу від Iін. Зробити висновки щодо впливу Iін на показники процесу.
2. Вивчити вплив об'ємної частки NH3 на виході з колони (від Скс = 0,15 до Скс = 0,18; крок 0,01) на показники процесу (багатоваріантним розрахунком визначити ці показники).