Индивидуальное задание №4

Задача №1

В реакторе протекает реакция: 3H₂+N₂↔2NH₃. В реактор поступает 15,625м³ технического H₂ состава: H₂ – 96%_об , CH₄ – 4%_об и 5м³ N₂. Конверсия H₂=24%. Определить состав реакционной смеси и выразить его в кг, %_масс , кмолях, %_моль , м³, %_об , кмоль/м³. Определить конверсию азота.

Решение:

1. Реакция: 3H₂+N₂↔2NH₃

2. Рассчитать молекулярную массу реагентов: 3H₂+N₂↔2NH₃

^{2 28 17}

3. Осмыслить исходные данные:

1. Объем технического H₂: V_т(H₂)=15,625м³

C(H₂)=96%_об

C(N₂)=4%_об

2. V(N₂)=5м³

3. α(H₂)=24%

4. Составляем схему материальных потоков:

реактор

H₂ NH₃

H_2(тех) CH_{4(примеси)}

CH₄ H_{2(не превращенный)}

N₂ N_{2(не превращенный)}

5. Произведем расчет состава исходной и реакционной смеси:

Таблица №1 Состав исходной и реакционной смеси.

компоненты	Исходная смесь, кг	Реакционная смесь, кг
H2	1,34	1,018
CH4	0,476	0,476
N2	6,244	4,741
NH3	-	1,825
итого	8,06	8,06

1. Определим количество поданного H₂ , CH₄

   	C, %об	V, м3	, кмоль	m, кг
   H2	96
   CH4	4

2. Определим количество поданного N₂

   	V, м3	, кмоль	m, кг
   N2

3. Отмечаем компоненты переходящие в реакционную смесь без изменения.

Таким является CH₄ .

4. Определяем превращенного H₂ (α(H₂)=24%)

1,34кг – 100%

x кг – 24%

x= кг

5. Определяем не превращенного H₂ .

1,34кг-0,322кг=1,018кг

6. Определяем количество превращенного N₂ по уравнению реакции:

_{0,322 X y} 0,322 – x

3H₂+N₂↔2NH₃ 3*2 – 28

^{2 28 17}

x= =1,503кг

7. Определяем количество не превращенного N₂:

6,244кг-1,503кг=4,741кг

8. Определяем количество образовавшегося NH₃:

y= =1,825кг

9. Определяем конверсию N₂:

6. Состав реакционной смеси.

Таблица №2 Состав реакционной смеси газовых компонентов.

компоненты	M, кмоль/л	m, кг	С, %масс	ν, кмоль	С, %мольн	V, м3	С, %об.	Сi, кмоль/м3
H2	2	1,018	12,63	0,51	62,2	11,42	62,2	0,028
CH4	16	0,476	5,91	0,03	3,66	0,67	3,66	0,002
N2	28	4,741	58,82	0,17	20,73	3,81	20,73	0,009
NH3	17	1,825	22,64	0,11	13,41	2,46	13,41	0,006
итого		8,06	100	0,82	100	18,36	100	0,045

С_i= %_масс ν_i= кмоль С= %_мол

V_i= *22,4=м³ С_i= %_мол С_i= кмоль/м³

Задача №2

В реакторе протекает реакция: С₂H₄+H₂O↔C₂H₅OH. В реактор поступает 140кг технического этилена состава: С₂H₄ – 99%_масс , C₂H₂ – 1%_масс и 60кг воды. Конверсия С₂H₄=5%. Определить состав реакционной смеси и выразить его в кг, %_масс , кмолях, %_моль , м³, %_об , кмоль/м³. Определить конверсию H₂O.

Решение:

1. Реакция: С₂H₄+H₂O↔C₂H₅OH

2. Рассчитать молекулярную массу реагентов: С₂H₄+H₂O↔C₂H₅OH

^{28 18 46}