- •Введение
- •1. Расчет материального баланса ХТП
- •1.1. Расчет приходной части баланса
- •1.1.1. Расчет состава и расхода потока
- •1.1.2. Газы и их смеси
- •1.1.3.Способы выражения концентрации растворов
- •1.1.4.Степень превращения и выход продуктов
- •1.2. Расчет по уравнению химической реакции
- •1.4. Расчет расходной части баланса
- •1.5. Сводная таблица материального баланса
- •1.6. Примеры решения задач
- •1.6.1. Простейшие упражнения
- •1.6.2.Расчет состава равновесной смеси и степени превращения
- •1.6.3. Расчет материального баланса обратимых реакций
- •1.6.6. Расчет материального баланса при одновременном протекании нескольких реакций
- •2. РАСЧЕТ теплового баланса хТП
- •2.1. Основные расчетные соотношения
- •2.2. Примеры решения задач
- •3. Расчет химических реакторов
- •3.1. Основные расчетные соотношения
- •3.2. Примеры решения задач
- •4. Расчеты на персональных компьютерах
- •4.2. Расчет равновесной степени превращения ХА*
- •2. При решении системы уравнений следует ввести начальные условия по искомым компонентам, команду <Given> и получить результаты командой <Find>, введя искомые величины в круглых скобках через запятую.
- •4.3.1. Программа расчета реактора средствами Mathcad
- •Литература
- •Приложения
- •Приложение 1. Термодинамические свойства веществ
- •Приложение 2. Средняя мольная теплоемкость веществ
- •Приложение 3. Соотношения размерностей физических величин
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 1
- •Раздел 2
- •Раздел 3
- •Раздел 4
- •Раздел 5
- •Раздел 6
- •Задачи
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Задание 3
- •Задание 4
- •Задание 5
- •Задание 6
- •Задание 7
- •Задание 8
- •Задание 9
- •Задание 10
- •Задание 11
- •Задание 12
- •Задание 13
- •Задание 14
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
|
0,45 |
|
0,90 |
|
0,65 |
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
130 кг/ч |
|
600 кмоль/ч |
700 м3/ч |
|
1000 кг/ч |
|
200 кг/ч |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
В-во |
|
ni |
В-во |
gi |
В-во |
gi |
В-во |
ni |
Вещест- |
gi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO |
|
0,3 |
CH4 |
0,4 |
H2S |
0,3 |
C2H6 |
0,4 |
NH3 |
0,3 |
|
H2O |
|
0,5 |
H2O |
0,3 |
O2 |
0,5 |
O2 |
0,4 |
O2 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
|
0,1 |
H2 |
0,2 |
SO2 |
0,1 |
C2H5OH |
0,1 |
NO |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2 |
|
0,0,5 |
CO |
0,05 |
H2O |
0,05 |
CH4 |
0,1 |
H2O |
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH4 |
|
0,05 |
CH4 |
0,05 |
N2 |
0,05 |
|
|
N2 |
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
|
1 |
Всего |
1 |
Всего |
1 |
Всего |
1 |
Всего |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 7
Рассчитать материальный баланс процесса Y при фактической степени превращения Х; на вход реактора поступает два потока: W1 состава S1 и W2 состава S2.
Пара- |
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
||
метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Y |
2NO+O2 2NO2 |
N2+3H2 2NH3 |
2SO2+O2 2SO3 |
CO+2H2 |
2CO+O2 2CO2+ |
|||||||
|
+Q |
|
+Q |
|
+Q |
|
|
CH3 O H +Q |
Q |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
0,45 |
|
0,90 |
|
|
0,65 |
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
30000 кг/ч |
2000 кмоль/ч |
120000 м3/ч |
|
20000 кг/ч |
|
30000 м3/ч |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1 |
В-во |
gi |
В-во |
ni |
В-во |
ni |
|
В-во |
|
ni |
Вещест- |
gi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NO |
0,3 |
N2 |
0,4 |
SO2 |
0,2 |
|
CO |
|
0,3 |
CO |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O2 |
0,5 |
H2 |
0,3 |
O2 |
0,1 |
|
H2 |
|
0,6 |
O2 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NO2 |
0,1 |
NH3 |
0,2 |
SO3 |
0,1 |
|
CH3OH |
|
0,05 |
CO2 |
0,1 |
|
N2 |
0,1 |
CH4 |
0,1 |
N2 |
0,6 |
|
CH4 |
|
0,05 |
N2 |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
1 |
Всего |
1 |
Всего |
1 |
|
Всего |
|
1 |
Всего |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W2 |
5000 кмоль/ч |
40000 м3/ч |
3000 кмоль/ч |
|
10000 кг/ч |
|
50000 кмоль/ч |
|||||
УГХТУ, кафедра общей химической технологии
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
Воздух |
|
Водород |
|
Воздух |
|
|
Водород |
|
Воздух |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара- |
|
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
||
метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Y |
СH4+H2O |
N2+3H2 2NH3 |
2H2S+3O2 |
|
CO+2H2 |
2CO+O2 2CO2+ |
|||||||
|
CO + 3H2-Q |
+Q |
|
2SO2+2H2O+Q |
|
CH3OH +Q |
Q |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
0,40 |
|
|
0,99 |
|
|
0,65 |
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
30000 кг/ч |
20000 кг/ч |
160000 м3/ч |
|
20000 кг/ч |
|
30000 м3/ч |
|
|||||
S1 |
В-во |
gi |
В-во |
|
ni |
В-во |
ni |
|
В-во |
|
gi |
Вещест- |
gi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СH4 |
0,3 |
N2 |
|
0,4 |
H2S |
0,2 |
|
CO |
|
0,3 |
CO |
0,5 |
|
H2O |
0,3 |
H2 |
|
0,3 |
O2 |
0,05 |
|
H2 |
|
0,6 |
O2 |
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO |
0,2 |
NH3 |
|
0,2 |
SO2 |
0,05 |
|
CH3OH |
|
0,05 |
CO2 |
0,1 |
|
H2 |
0,1 |
CH4 |
|
0,1 |
H2O |
0,6 |
|
CH4 |
|
0,05 |
N2 |
0,1 |
|
N2 |
0,1 |
- |
|
- |
N2 |
0,1 |
|
- |
|
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
1 |
Всего |
|
1 |
Всего |
1 |
|
Всего |
|
1 |
Всего |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W2 |
5000 кмоль/ч |
40000 м3/ч |
3000 кмоль/ч |
|
10000 кг/ч |
|
1000 кмоль/ч |
||||||
S2 |
Вода |
|
Водород |
|
Воздух |
|
|
Водород |
|
Воздух |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара- |
|
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
|
|
метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
12 |
|
|
13 |
|
|
14 |
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Y |
CH4+2O2 |
4NH3+5O2 |
SO3+H2O |
|
2C2H6+O2 |
CH4 |
|
||||||
|
CO2+2H2O+Q |
4NO+6H2O+Q |
H2SO4+Q |
|
|
2C2H5OH+Q |
C+2H2-Q |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
0,95 |
|
|
0,95 |
|
|
0,65 |
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W1 |
30000 кг/ч |
2000 кмоль/ч |
120000 м3/ч |
|
20000 кмоль/ч |
30000 кг/ч |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1 |
В-во |
gi |
В-во |
|
ni |
В-во |
ni |
|
В-во |
|
ni |
Вещест- |
gi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УГХТУ, кафедра общей химической технологии |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
91 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH4 |
0,3 |
NH3 |
|
0,4 |
SO3 |
|
0,7 |
|
C2H6 |
|
0,3 |
CH4 |
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O2 |
0,5 |
O2 |
|
0,3 |
H2O |
|
0,1 |
|
O2 |
|
0,2 |
C |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO2 |
0,1 |
NO |
|
0,2 |
H2SO4 |
|
0,1 |
|
C2H5OH |
|
0,4 |
H2 |
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2O |
0,05 |
H2O |
|
0,1 |
N2 |
|
0,1 |
|
CH4 |
|
0,1 |
H2O |
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N2 |
0,05 |
N2 |
|
0,0 |
- |
|
- |
|
- |
|
- |
- |
|
-- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
1 |
Всего |
|
1 |
Всего |
|
1 |
|
Всего |
|
1 |
Всего |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
W2 |
90000 кг/ч |
60000 м3/ч |
6000 кмоль/ч |
|
63000 кг/ч |
|
500 кмоль/ч |
|
|||||||
S2 |
Воздух |
|
Воздух |
|
Вода |
|
|
Кислород |
|
Воздух |
|
||||
Пара- |
|
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
|
|||
метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
17 |
|
|
18 |
|
|
|
19 |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Y |
СH4+H2O |
O2+2H2 |
2H2S+3O2 |
|
CO+2H2 |
2CO+O2 2CO2+ |
|||||||||
|
CO + 3H2-Q |
2H2O+Q |
|
2SO2+H2O+Q |
|
CH3 O H+Q |
Q |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
0,40 |
|
|
0,99 |
|
|
|
0,65 |
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W1 |
30000 кг/ч |
20000 кг/ч |
160000 кг/ч |
|
20000 кг/ч |
|
30000 м3/ч |
|
|||||||
S1 |
В-во |
ni |
В-во |
|
ni |
В-во |
|
gi |
|
В-во |
|
gi |
Вещест- |
|
gi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СH4 |
0,3 |
H2 |
|
0,4 |
H2S |
|
0,2 |
|
CO |
|
0,3 |
CO |
|
0,5 |
|
H2O |
0,3 |
O2 |
|
0,3 |
O2 |
|
0,05 |
|
H2 |
|
0,6 |
O2 |
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO |
0,2 |
H2O |
|
0,2 |
SO2 |
|
0,05 |
|
CH3OH |
|
0,05 |
CO2 |
|
0,1 |
|
H2 |
0,1 |
N2 |
|
0,1 |
H2O |
|
0,6 |
|
CH4 |
|
0,05 |
N2 |
|
0,1 |
|
N2 |
0,1 |
- |
|
- |
N2 |
|
0,1 |
|
- |
|
- |
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
1 |
Всего |
|
1 |
Всего |
|
1 |
|
Всего |
|
1 |
Всего |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
W2 |
5000 кмоль/ч |
40000 кг/ч |
3000 кмоль/ч |
|
10000 м3/ч |
|
50000 кмоль/ч |
||||||||
S2 |
Вода |
|
Воздух |
|
Кислород |
|
|
Водород |
|
Кислород |
|
||||
Пара- |
|
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
|
|
||
метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
22 |
|
|
23 |
|
|
|
24 |
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УГХТУ, кафедра общей химической технологии
92
Y |
CH4+1,5O2 |
4NH3+5O2 |
SO3+H2O |
CO+2H2 |
C2H4 +Н2О |
|||||||
|
CO+2H2O+Q |
4NO+6H2O+Q |
H2SO4+Q |
|
CH3ОH+Q |
|
C2H5ОН+Q |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
0,95 |
|
0,95 |
|
0,65 |
|
|
0,95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
13000 кг/ч |
2000 кмоль/ч |
17000 м3/ч |
20000 кмоль/ч |
4000 кг/ч |
|
||||||
S1 |
В-во |
ni |
В-во |
ni |
В-во |
ni |
В-во |
|
gi |
Вещест- |
|
ni |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH4 |
0,3 |
NH3 |
0,4 |
SO3 |
0,7 |
CO |
|
0,3 |
C2H4 |
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O2 |
0,5 |
O2 |
0,3 |
H2O |
0,1 |
H2 |
|
0,2 |
H2O |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CO |
0,1 |
NO |
0,2 |
H2SO4 |
0,1 |
CHOО |
|
0,4 |
C2H5ОН |
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2O |
0,05 |
H2O |
0,05 |
N2 |
0,1 |
CH4 |
|
0,1 |
CH3ОН |
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N2 |
0,05 |
N2 |
0,05 |
- |
- |
- |
|
- |
- |
|
-- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего |
1 |
Всего |
1 |
Всего |
1 |
Всего |
|
1 |
Всего |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W2 |
5000 кг/ |
ч |
60000 м3/ч |
6000 кмоль/ч |
10000 кг/ч |
|
500 кмоль/ч |
|
||||
S2 |
Воздух |
|
Кислород |
Вода |
|
Водород |
|
Водa |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пара- |
|
|
|
|
№ варианта |
|
|
|
|
|
|
|
метр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
|
27 |
|
28 |
|
29 |
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Y |
3NO2+H2O |
H2+Cl2 2HCl |
2SO2+O2 2SO3 |
2C2H6+7O2 |
2CO+O2 2CO2+ |
|||||||
|
2HNO3+NO+Q |
-Q |
|
+Q |
|
|
|
|
Q |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
4CO2+6H2O+Q |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
0,99 |
|
0,45 |
|
0,90 |
|
0,99 |
|
|
0,98 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W1 |
30000 кг/ч |
2000 кмоль/ч |
120000 м3/ч |
20000 кг/ч |
|
30000 м3/ч |
|
|||||
S1 |
В-во |
gi |
В-во |
ni |
В-во |
gi |
В-во |
|
ni |
Вещест- |
|
gi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NO2 |
0,5 |
H2 |
0,4 |
SO2 |
0,2 |
C2H6 |
|
0,3 |
CO |
|
0,3 |
|
H2O |
0,3 |
Cl2 |
0,5 |
O2 |
0,1 |
O2 |
|
0,6 |
O2 |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NO |
0,1 |
HCl |
0,1 |
SO3 |
0,1 |
CH3OH |
|
0,05 |
CO2 |
|
0,1 |
|
HNO3 |
0,05 |
- |
- |
N2 |
0,5 |
CO2 |
|
0,05 |
N2 |
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УГХТУ, кафедра общей химической технологии