Общая химическая технология

Задача 21
Рассчитать расход реагентов на 1т фосфора при восстановлении его из фосфоритного концентрата, если процесс может быть описан следующим уравнением:
Са3(РО4)2 + 5С + 3SiO2 = 3 CaO*SiO2 +2P +5 CO
Содержание Са3(РО4)2 в концентрате 25%. Кокс содержит 90% углерода.
95% углерода.

Задача 22
При газификации кокса (содержащего 97% С и 3% Н2О по массе) с водяным паром полученный водяной газ содержит 10 % СО2 (по объему). Рассчитать состав полученного газа и составить материальный баланс процесса газификации на 1 т кокса указанного состава. При газификации протекают реакции:
С + Н2О = СО + Н2 (основная)
СО + Н2О = СО2 + Н2 (побочная )
Задача 23
Составить материальный баланс контактного аппарата для каталитического окисления SO2 в SO3 производительностью 10 000 м3/ час исходного газа следующего состава(% об): SO2 –9, О2 –12, N2 –79. Степень окисления SO2 в SO3 составляет 90%.
SO2 + 0,5 О2 = SO3
Задача 24
Составить материальный баланс нитратора производительностью 3 т/час. Нитробензола. Выход нитробензола 90 % от теоретического. Состав нитрующей смеси (%массю):HNO3- 80, H2O –20. Расход нитрующей смеси составляет 4 кг на 1 кг бензола:
С6Н6 + НNO3 =C6H5NO3 + H2O
Задача 25
Рассчитать материальный баланс нейтрализатора для получения аммиачной селитры производительностью 20 т NH4NO3 в час. В производстве применяется 50% азотная кислота и 100% газообразный аммиак. Потери азотной кислоты и аммиака 1 % от теоретически необходимого количества для обеспечения заданной производительности.
HNO3 + NH3 = NH4NO3
Задача 26
Рассчитать материальный баланс печи окислительного обжига в производстве ванадата натрия NaVO3 . Сырье: ванадиевый шлак, содержащий 15%масс. V2O5, воздух, NaCl (расход NaCl составляет 10% масс от массы шлака). Расчет вести на 1 т готового продукта.
Молекулярная масса : NaVO3 -122, V2O5 -182, NaCl –59.
1 стадия 2 NaCl + 0,5 О2 =Na2O + Cl2
2 стадия Na2O + V2O5 = 2 NaVO3
Задача 27
Составить материальный баланс окисления аммиака (на 1 т азотной кислоты). Степень окисления аммиака до оксида азота – 0,9, до азота – 0,1, оксида азота до диоксида азота — 1. Содержание аммиака в сухой аммиачновоздушной смеси 15 % масс.
NH3 + 2O2 =HNO3 + H2O
4NH3 + 5O2 = 4 NO + 6 H2O
4NH3 + 3O2 = 4N2 + 6 H2O
Задача 28
Составить материальный баланс сжигания колчедана в печи. Производительность печи по колчедану 200т/сут. Содержание, %: серы в колчедане – 41, диоксида серы в сухом печном газе –14.
4 FeS2 +11 O2 = 2Fe2O3 + 8 SO2
Задача 29
Составить материальный баланс реактора для каталитического окисления метанола в формальдегид. Производительность реактора 1 000 т метанола в год. Степень превращения метанола в формальдегид 0,6.
СН3ОН + 0,5 О2 = СН2О + Н2О
Задача 30
Составить материальный баланс реактора для каталитического дегидрирования изопропилбензола в альфа-метилстирол. Производительность реактора 20 000 т альфа-метилстирола в год. Степень превращения изопропилбензола в альфа-метилстирол 0,8.
С6Н5СН(СН3)2 = С6Н5ССН2СН3 + Н2

Задача 31. Подсчитать количество теплоты (кДж), выделяющееся при образовании 400 л ацетилена из карбида кальция.
Теплоты образования, кДж/кмоль: СаС2– 62 700; Н20 –241 840: СаО–635 100; С2Н2– 226 750.
Задача 32. Определить количество теплоты, образующееся при сгорании 1 м3 и 1 кг этана.
Теплота сгорания этана в стандартных условиях 1 559 880 кДж/кмоль. Мо лекулярная масса этана –30.
Задача 33. Определить теоретическую теплотворную способность чистого колчедана, содержащего 45% Sи 5% С.
1 кг чистого колчедана при сгорании дает 7060 кДж, а 1 кг чистого углерода–32700 кДж. Молекулярная масса: FeS2–120.
Задача 34. Вывести общую формулу для определения теплотворной способности колчедана в зависимости от содержания в нем серы п.
Теплоты образования (кДж/моль) реагентов и продуктов реакции: Fe203– 821,3; SO2– 296,90; FeS2–177,4. Чистый колчедан содержит 53,35% S.
Задача 35. Определить температуру горения цинковой обманки, содержащей 96% ZnS. Состав обжиговых газов [% (об.)]: SO2– 7; 02– 11 и N2– 82. Потери теплоты печью в окружающую среду (без дополнительного охлаждения) 13% от выделяющейся. В ходе обжига выгорает 98% ZnS.
Теплоемкость, кДж/(м3-сС): N2–1,382; 02–1,482; SO2–2,215. Молеку лярная масса ZnS– 97,4.
Задача 36. Вывести общую формулу для определения тепло творной способности цинковой обманки, содержащей п% серы.
Теплоты образования при 25 °С (кДж/моль): ZnO– 349; ZnS–201; O2– 297. Молекулярная масса: ZnS– 97,4; S– 32.
ZnS+ 1,5O2 = ZnO+ SO2+ Q:
Задача 37. Рассчитать теоретическую температуру горения эта на при избытке воздуха 20% (α = 1,2).
Теплота сгорания этана 1 560 997 кДж/кмоль.
реакция горения этана протекает по уравнению:
С2Н6 + 3,5O2 + 0,7O2 + 4,2 · 79/21N2= 2СО2 + ЗН2O(пар) + 0,7O2 + 4,2 ·3,76N2
Задача 38. Рассчитать теоретическую температуру горения метана природного газа при избытке воздуха 35%.
Теплота сгорания метана 890 310 кДж/моль.
Реакция горения метана:
СН4 + 2O2 + 0,5O2 + 2,5 ·3,76N2= СО2 + 2Н2O(пар) + 0,5O2 + 2,5 ·3,76N2
Задача 39. Степень окисления SO2 в SO3 составляет: х1= 0,5 и x2 = 0,9. Рассчитать изменение температуры в зоне реакции, если средняя теплоемкость газовой смеси, содержащей [% (об.)] SO2– 8, O2– 11 и N2 –81, условно принимается неизменной и равной 1,382 кДж/(м3·°С).

Задача 40. Рассчитать повышение температуры при окислении SO2 на 10% при 500°С для газовой смеси состава [(% (об.)]: SO2–7; O2– 12 и N2– 81.
Теплоемкость, кДж/(м3·°С): SO2– 2,082; O2–1,402; N2–1,343. Расчет вести на 1 м3 газа.