База задач по процессам и аппаратам

В непрерывном реакторе смешения проводится жидкофазная сложная последовательная реакция типа A=R=S. k1 = 2,5 мин-1. Начальная концентрация реагента A, CA0=1,5 моль/дм3. Объем реактора 12 м3. Продолжительность процесса для достижения максимальной производительности по R равна 2 минуты. Рассчитать k2, объемный расход реагента V0A, степень превращения xA, производительность по веществу R NR, концентрацию вещества R на выходе CR, селективность по веществу R SR

Расчёт материального баланса реактора оксирования пропилена
Исходные данные:
- часовая производительность установки по суммарным спиртам - 25000 кг/ч;
- выход спиртов из альдегидов – 0,96;
- конверсия пропилена – 0,95;
- состав исходной пропан-пропиленовой фракции (% масс): C2H4 – 0,2; С3Н6 - 99; С3Н8 – 0,8;
- состав концентрированного оксида углерода (% масс): СО – 89,54; СО2 – 2,09; СН4 – 0,13; Н2 – 0,91; N2 – 7,33;
- состав технического водорода (% масс): Н2 – 67,67; СО – 7,84; N2 – 24,49;
- массовое соотношение растворитель: пропиленовая фракция – 1:1;
- соотношение альдегидов нормального и изостроения – 2:1;
- массовая доля масляных альдегидов, подвергающихся гидрированию до спиртов на стадии гидроформилирования – 0,1;
- потери катализатора в расчете на кобальт – 0,008 % масс.;
- концентрация кобальта в реакционной массе – 0.2 % масс.;
- степень превращения оксида углерода – 93 % масс.;
- степень превращения водорода – 97 % масс.;
- массовое соотношение потоков оксида углерода и технического водорода на входе в реактор 1:
Протекающие реакции:
1) С3Н6 + СО + Н2 ↔ С3Н7–СНО
2) С3Н7–СНО + Н2 ↔ С4Н9ОН

В реакторе идеального смешения непрерывного действия объемом 120 м3 протекает в жидкой фазе реакция по схеме: A + B → R + S Константа скорости прямой реакции k1 = 0,12 м3кмоль-1с-1; обратной k2 = 0,05 м3кмоль-1с-1.В реактор поступают непрерывно с одинаковыми объемными скоростями два потока жидкости w(A) и w(B), в одном из которых содержится 1,6 кмоль/м3 вещества А, а в другом 2,8 кмоль/м3 вещества В. Плотность смеси в ходе химического превращения не меняется. Необходимо определить, с какой объемной скоростью необходимо подавать каждый реагент, чтобы за условное время в аппарате прореагировало 75 % исходного вещества А.

** вариант 1
=======================================================

Рассчитать местную вентиляцию при следующих условиях:
- размер источника вредных выделений 2a x 2b = 1.8 м x 1.6 м:
- производительность источника по теплоте Q = 1400 Вт:
- скорость движения воздуха в помещении Wb = 0.2 м/с:
- высота размещения зонта над источником h = 1.4 м:
- производительность источника по выбросам G = 110 мг/с:
- количество аэрозольных выбросов на один зонт Gp = 10 мг/с:
- расход воздуха, приходящегося на один зонт Lв = 0.2 м^3/с:
- предельно допустимая концентрация вредных веществ Lв = 26 мг/м^3:
- концентрация вредных веществ в приточном воздухе Cпр = 24 мг/м^3:
- схема зонта: 1

Для охлаждения нефти от t1 до t2 с подачей G1 и предварительного подогрева водонефтяной эмульсии от температуры 1 с обводненностью W2 и подачей G2 в блоке регенерации теплоты на установки промысловой под-
Для охлаждения нефти от t1 до t2 с подачей G1 и предварительного подготовки нефти УПН выбрать теплообменный аппарат типа «труба в трубе» с индексом противоточности р =1. Исходные данные приведены в таблице

t1=94°C
t2=59°C
G1=27.9кг/с
изменение температуры холодной жидкости=47°C
G2=29.7кг/с

При плавке 100 кг никелевого концентрата образуется 53 м3 газа (при нормальных условиях), состоящего, % (об): SO2 - 29, O2 - 2, N2 - 69.Найти количество теплоты, уносимое отходящими газами, если температура их равна 1150 °С

В скруббере производится очистка газа от CO2 водой под давлением 2 ати и температуре в 30 градусов. Начальная концентрация Co2 в газе 21% (об), степень поглощения 93%. Орошение абсорбера производится регенерированной водой, содержащей 35 мг/л CO2. Концентрация газа в отработанной воде может достигать 5,25 кг/м3. Производительность скруббера пол очищенному газу 16000 нм3/ч. Определить количество абсорбируемого вещества и общий расход воды.

Реши задачу :
в скруббере производится очистка газа от co2 водой под давлением 2 аати и 30 градусов. Начальная концентрация co2 в газе 21% об степень очистки 93%. Орошение адсорбера проводится регенерированрой водой, содержащей 35 мг/л CO2. Концентрация газа в отработанной воде может достигать 5.25 кг/м3. Производительность скруббера по очищенному шазу 16000 нм3/ч. Определить количество абсорбируемго вещества и общий расход воды.

: Расчитать обьем базы для хранения твердых химических материалов при расходе противогололедных материалов за весь зимний период 13000 тонн, плотность хлористых солей составляет 1,6 тонн на куб.м.

Имеется однослойный каталитический реактор, работающий при режиме идеального вытеснения. В реакторе осуществляется обратимая экзотермическая реакция окисления SО2 в фильтрующем слое ванадиевого катализатора
SО2 + 0.5О2 ↔ SО3
Температура в слое катализатора равна 4300С (считаем ее постоянной во всем слое), состав исходного газа: SО2 – 15% (об); О2 –12% (об); N2 – 73% (об). Расход газа 18600м3•ч. Скорость газа в аппарате 1,2 м/с. Константа скорости реакции окисления SО2 в SО3 определится по формуле: lgКр = (4905/Т) – 4.6455. Энергия активации Е =87800 кДж/моль. Коэффициент запаса с = 1.3.
Определить: реакционный объем реактора, т.е. объем катализатора, который следует загрузить в реактор, чтобы обеспечить степень превращения SО2 в SО3, равную 0.5; диаметр реактора и высоту слоя катализатора.

Задача 5. Сравнить объем Рив и каскада Рис, состоящего из m реакторов, если в результате реакции первого порядка в них достигается одна и та же степень превращения ХА.

Вариант ХА1 ХА2 ХА3 m1 m2 m3
8 0,2 0,5 0,8 1 3 5

Задача 4. В какой последовательности установить реакторы Рив и Рис
Н для проведения реакции второго порядка, если известны значения k и CA0 .
Выбор последовательности установки реакторов необходимо обосновать (т.е. задача требует развернутого ответа).

Вариант k CA0 , кмоль/м3
8 6,8 1,8

Обеспечение безопасности хранилищ со сжиженным водородом будет непрерывно
увеличиваться.
В связи с развитием водородной энергетики ожидается, что количество хранилищ сжиженным водородом будет непрерывно жидкое агрегатное состояние водорода, с низкой плотностью - 0,07 г/см3, Жидкий и криогенными свойствами с точкой замерзания 14,01 К (-259,14°C) и точкой кипения 20,28 K (252,87°C) Обычно газ при сжижении уменьшает свой объем примерно в 600 раз.
сложными
Технологические схемы жидководородных резервуаров являются более И многоэлементными по сравнению CO схемами криогенных резервуаров. Они обеспечивают заправку жидким водородом и его других типов выдачу, безопасную эксплуатацию резервуара, замещение в нём газовой среды и др. функции. Система предохранительных клапанов и разрывных мембран позволяет безопасно эксплуатировать резервуар в соответствии с требованиями отечественных и европейских норм. Для производства используются высококачественные стали, предназначенные для требуемых температурных диапазонов. Резервуары оснащены фильтрами тонкой очистки жидкого водорода и пробоотборником специальной конструкции, имеют высокоэффективную теплоизоляционную систему.
Какой бы хорошей ни была изоляция, потери на испарение водорода существуют. Они особенно заметны для небольших резервуаров с высоким отношением поверхности к объему. Сжиженный газ хранится, заполняя огромные баки. Однако такие огромные баки с газом небезопасны, особенно в аварийных и пожарных ситуациях. Разгерметизация хранилищ грозит взрывообразным расширением и разрушением конструкции, что недопустимо.
Какие решения смогут минимизировать риски при повреждениях корпуса?
При решении сформулировать:
1. Техническое противоречие.
2. Задачу в инженерном изложении.
3. Идеальный конечный результат.
4. Изобразить веполь до и после изменений системы.
5. Выделить исследуемый фактор и применить оператор РВС.
6. Использовать «метод маленьких человечков».
7. На основании пунктов 4-6 дать предложения по решению задачи, для каждого
оценить идеальность. Выбрать наилучшее из предложенных решений.

Решить задачу Задача 5. Определить время достижения максимального выхода промежуточного продукта и его концентрацию в этот момент при проведении реакции АРS, если через время  от начала реакции достигнута концентрация СS и степень превращения исходного вещества XA. Вариант СА0 , кмоль/м3 СS, кмоль/м3 XA , мин 8 0,28 0,48 0,68 10 Ответить на теоретические вопросы: 8.Определение константы скорости интегральным методом для реакции n-го порядка типа nАР. 18.Кинетика некаталитических гетерогенных реакций в случае, если лимитирующей стадией является химическая реакция.

Жидкофазный процесс, описываемый обратимой реакцией второго
порядка А + В = R + S с константами скорости прямой k1 = 22 л/(моль∙ч) и
обратной k-1 = 2 л/(моль∙ч) реакций, проводится в РИС-H объемом 0,5 м3.
Потоки веществ А и В подаются в реактор раздельно с равными
концентрациями: САисх = Св исх. После взаимного разбавления потоков
концентрация СА0 = 1,6 кмоль/м3, а соотношение концентраций СА0 : Сво = 1
: 1,5. Процесс проводится до Хв = 0,6 хв,равн. Определить объемные потоки
исходных веществ и производительность по продукту R.

Умягчение воды

В аппарат попадает исходная вода \( G \) кг/ч с содержанием \( \mathrm{CaCl}_{2}\left(\mathrm{X}_{1}\right) \) так же подается реагент. Смесь поступает в следующий аппарат, где из раствора выделяют осадок (влажность осадка 10\%), а подготовленная вода подается потребителю. Расчитать необходимую дозу реагента, если требуется снизить содержание \( \mathrm{CaCl}_{2} \) в водном растворе до ( \( \mathrm{X}_{2} \) ). Составить материальный баланс.

Вариант G, кг/ч Х \( _{1} \), мг/л Х \( _{2} \), мг/л Реагент
\( \begin{array}{lllll}1 & 90 & 270 & 80 & \mathrm{Na}_{2} \mathrm{CO}_{3}\end{array} \)

если расходомер переменного перепада давления используется для измерения расхода газа, дифманометр относительно сужающего устройства должен быть расположен: 1) выше, 2) ниже, 3) расположение не имеет значение, 4) это зависит от значения измеряемого расхода

В первую поступает раствор серной кислоты с концентрацией ω1, во вторую раствор каустической соды с концентрацией ω 2. В процессе использования ванн в производстве происходит потеря активного компонента П1 и П2 соответственно для первой и второй ванны. После использования растворы попадают в общий резервуар 3, в котором происходит нейтрализация отработанных растворов. Для нейтрализации используют раствор (Х) извести с концентрацией ω 3 или раствор серной кислоты с концентрацией ω1.
G1, т/сут = 10 ; ω1, % = 18 ; G2, т/сут = 8 ; ω 2, % = 18 ; П1, % = 15 ; П2, % = 16 ; ω 3, % = 15

\( \)
\( \)Оценить величину константы ингибирования\( \left(\mathrm{C}_{2}\right) \), если известно, что при полимеризации \( 2,0 \mathrm{M} \) раствора мономера в присутствии 0,005 моль/л ингибитора предельная величина среднечисловой степени полимеризации составляет 42 .

В насадочном абсорбере диаметром 1 м диоксид серы поглощается водой из воздуха. Начальное содержание SО2 в поступающей смеси 7% (об.). Степень поглощения 0,9. На выходе из абсорбера вода содержит 0,0072 кг SО2/кг воды. Коэффициент массопередачи в абсорбере К.у = 0,005 кг SО2 /(м2-с кмоль SО2/кмоль воздуха)

Насадка из керамических колец 50x50x5 мм. Коэффициент смоченкости насадки φ = 1. Высота единицы переноса hоу = 1,17 м. Определить расход воды в абсорбере.

Определить теоретическое и действительное число тарелок в колонне непрерывного действия для разделения бинарной смеси. Содержание низкокипящего компонента в смеси 0.49, в дистиляторе 0.9, в кубовом остатке 0.06. Коэффициент избытка флегмы 1.9, кпд тарелки 0.7. Давление в колонне атмосферное. Построить равновесную кривую на диаграмме

Рассчитать насадочный абсорбер для улавливания аммиака из воздуха .
Газ : расход -6м^3/с
Содержание аммиака
Начальное -13 г/м^3
Конечное -0,03 7/м^3
Поглотитель -вода
Начальное содержание -0,02 г/м^3
Температура 20 градусов Цельсия
Тип насадки -кольца Рашига

Расчет гидроциклонного аппарата для пивоваренного производства мощностью 5 млн. дал в год. Плотность сусла 12%; 10 варок; 300 рабочих дней

Метанол получают из синтез-газа в колонне синтеза на катализаторе по реакции:
Co + 2H2 → CH3OH
Составьте материальный и тепловой баланс для колонны синтеза на основе почасовой производительности. Исходные данные:
расход синтез-газа 10 м3/с; Состав синтез-газа (объёмные проценты): CO - 33, H2 - 66, N2 - 1; Степень конверсии синтез-газа 25%; температура синтез-газа на входе в реактор — 220 °С; Температура газов на выходе из реактора составляет 280 °С. Потери тепла в окружающую среду составляют 1% от поступившего тепла. Температура в реакторе регулируется холодными байпасными потоками. Найти недостающие данные (теплоемкость, плотность и т. д.) в литературных источниках.