Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 72000 м3/ч. (Решение → 25791)
Заказ №38738
Задание 2 Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 72000 м3/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,61; азот 0,21; аммиак 0,03; остальное метан. В конечной смеси объемная доля метана составляет 0,17. Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 5000С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
Решение:
Составим уравнение химической реакции: 3H2 + N2 → 2NH3 (CH4) Исход. 0,61 0,21 0,03 Прореаг. 0,21 0,07 0,14 Конеч. 0,40 0,14 0,17 3A + B → 2C (I) Молярные массы компонентов равны: МА = 2 кг/кмоль; Мв = 28 кг/кмоль; Мс = 17 кг/кмоль; МI = 16 кг/кмоль; ZAI = 0,61 мольные доли; ZB2 = 0,14 мольные доли; ZCI = 0,03 мольные доли; ZB1 = 0,21 мольные доли; VO2 = 72000 м3 /ч. Составим балансовые уравнения по каждому веществу и суммарное уравнение мольных потоков: NA1 – 3/2·Y = NA2 (1), где Y – количество молей аммиака, которое образовалось в ходе реакции NB1 – 1/2·Y = NB2 (2) NC1 + Y = NC2 (3) NI1 = NI2 (4) NA1 + NB1 + NC1 + NI1 – Y = NA2 + NB2 + NC2 + NI2 (5) Или N01 – Y = N02 (6) Преобразуем уравнение (3), выразив количество молей аммиака в начальной и конечной смеси через мольную (объемную) долю и суммарные мольные потоки: ZC1·N01 + Y = ZC2·N02 (7) Из уравнения (6) следует: N01 = N02 + Y (8) Подставим (8) в (7) и выразим Y: Y = N02(ZC2 – ZC1)/(ZC1 + 1) (9) Рассчитаем Y, подставив исходные данные: Y = 72000/22,4·(0,17 – 0,03)/(0,03 + 1) = 436,9 (кмоль/ч) Определим суммарный мольный поток исходной смеси по уравнению (8): N01 = 72000/22,4 + 436,9 = 3651,2 (кмоль/ч) Количество молей каждого вещества в исходной смеси: NA1 = ZA1 ·N01 = 0,61·3651,2 = 2227,2 (кмоль/ч) NВ1 = ZВ1 ·N01 = 0,21·3651,2 = 766,8 (кмоль/ч) NС1 = ZС1 ·N01 = 0,03·3651,2 = 109,5 (кмоль/ч) Количество инертного вещества можно рассчитать по уравнению: NI1 = ZI1 · N01 = (1 – ZA1 – ZB1 – ZC1)·N01 Или NI1 = N01 – NA1 – NB1 – NC1 = 547,7 (кмоль/ч) Количество вещества в конечной смеси рассчитывают из уравнений (1-4), соответственно: NA2 = NA1 – 3/2·Y = 2227,2 – 3/2 · 436,9 = 1571,9 (кмоль/ч) NВ2 = NВ1 – 1/2·Y = 766,8 – 1/2 · 436,9 = 548,4 (кмоль/ч) NС2 = NС1 +Y = 109,5 + 436,9 = 546,4 (кмоль/ч) Для проверки правильности расчета определим количество инерта в конечной смеси по формуле: NI2 = N02 – NA2 – NB2 – NC2 = 72000/22,4 – 1571,9 – 548,4 – 546,4 = 547,6 (кмоль/ч) Значения NI1 и NI2 совпадают. Таким образом, известны количества всех веществ в начальной и конечной смеси (кмоль/ч), теперь расчитаем массы, объёмы и мольные доли.
- В газовой смеси, состоящей из 1 моль СО, 1 моль Н2О, 1 моль Н2 и 1 моль СО2 протекает реакция СО + Н2О = СО2 + Н2.
- Задание 67 Рассчитать и построить кривую титрования 100мл раствора указанного вещества. Разбавление раствора при титровании не учитывать. Использовать данные таблицы 2. Указать величину скачка и значение рН в точке эквивалентности.
- Составьте химические и графические формулы соединений. Напишите уравнения диссоциации. Сульфат висмута, нитрат магния, перманганат калия, цинкат натрия, гидроортофосфат никеля (III)
- Молярная теплота испарения этилового спирта при 15 оС равна 27636 Дж/моль. Средние удельные теплоемкости жидкого спирта и его паров в пределах от 0 до 78 оС соответственно 2,219 и 1,507 Дж/г*К.
- Найти стандартный тепловой эффект восстановления 1 моль Fe2O3 с помощью металлического Al, используется стандартные теплоты образования.
- К подкисленному раствору Н2О2 прибавили избыточное количество KI и несколько капель раствора соли молибдена в качестве катализатора. Выделившийся I2 оттитровали 22,40 мл 0,1010 н Na2S2O3 (fэкв.=1). Какая масса Н2О2 содержалась в растворе
- Определить, какой вклад при подсчёте ВВП вносит следующее событие: а) Рыбоперерабатывающий комбинат купил у рыбаков 50 т минтая по цене 12 тыс. руб. за тонну для производства рыбных консервов, которые реализовал через свой магазин за 1100 тыс. руб.
- Электролиз раствора MgSO4 проводили при силе тока 2А в течение 5,8 часов. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, вычислите теоретическую массу выделяющихся на электродах веществ при 100% выходе по току
- 158.Молярный показатель погашения иона никеля (II) в растворе при λ=445нм найден равным 15000 л·моль-1 ·см-1 . Рассчитайте удельный и молярный показатели погашения азотнокислого никеля Ni(NO3)2 в том же растворе при той же длине волны.
- Из навески руды массой m г, содержащей ниобий, после соответствующей обработки получили 100,0 мл раствора. В мерные колбы вместимостью 25,00 мл поместили 2,00; 3,00 и 3 00 мл
- Рассчитайте содержание ингредиентов лекарственной формы состава: Бромкамфоры 0,3 г Глюкозы 0,5 г Если показатель преломления спиртового раствора, полученного обработкой навески порошка массой 0,25 г 2 мл 95% этанола, равен 1,3687, водного извлечения, полученного последующей обработкой 2 мл воды той же навески, равен 1,3441. Показатель преломления спирта – 1,3634, воды – 1,333. Факторы показателя преломления спиртового раствора бромкамфоры - 0,001070, водного раствора глюкозы безводной – 0,00142.
- Составьте электронные уравнения теоретически возможных процессов, происходящих при электролизе водного раствора вещества А, водного раствора вещества В, при условии, что электроды растворимые и не растворимые Вещество А – CaSO3 Вещество В – AgNO3 Нерастворимые платиновые электроды
- Потенциал ионизации калия 4,32 эВ. Рассчитайте, имеются ли в атомноэмиссионном спектре калия линии с длиной волны меньше 300 нм. Объясните свой ответ.
- Задание 97 В следующих примерах (табл.4) рассчитать и построить кривую титрования 100мл указанного вещества. Разбавление раствора при титровании в расчетах можно не учитывать. Концентрацию ионов водорода принять равной 1моль/л (молярная концентрация эквивалента).