Министерство по образованию и науке РФ
Бийский технологический институт
(Филиал государственного образовательного учреждения высшего и профессионального образования)
"Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова" (БТИ Алт ГТУ)
Кафедра ТГВ ПАХТ
Контрольная работа
по курсу "Общая химическая технология"
Выполнила:
студентка группы ХТПК – 71
Диго Т.А.
Проверил:
доцент, к. т. н. Багров Г.В.
2010
Задача 1
Составить материальный баланс нитратора, производительностью 3 т/ч нитробензола. Выход нитробензола 98% от теоретического. Состав нитрующей смеси [%(мас)]: HNO3 – 20, H2SO4 – 60, H2O – 20. Расход нитруюшей смеси 4 кг на 1 кг бензола: С6Н6+НNI3=C6H5-NO2+H2O
1 Изобразим процесс на схеме
Рисунок 1- Схема входящих и выходящих материальных потоков
2 Определим молекулярные массы веществ
µ(С6Н6) = 78 кг/кмоль; µ(C6H5-NO2) = 125 кг/кмоль; µ(HNO3) = 63 кг/кмоль; µ(H2O) = 18 кг/кмоль.
3 Составим приходную часть материального баланса
3.1 Определим количество бензола необходимого для получения 3000 кг/ч C6H5-NO2
76 – 123
х – 3000
х = G С6Н6 теор = (3000*78)/123 = 1902 кг/ч
G С6Н6 действ = С6Н6 / 0,98
G С6Н6 действ = 1902 / 0,98= 1941 кг/ч
3.2 Определим количество нитрующей смеси
Gнитр смеси = 4 * G С6Н6 действ
Gнитр смеси = 4 * 1941= 7764 кг/ч
3.3 Определим количество азотной кислоты
G HNO3 вх = 0,2 * Gнитр смеси
G HNO3 вх = 0,2 * 7764 = 1553 кг/ч
3.4 Определим количество воды на входе
G H2O вх = 0,2 * Gнитр смеси
G H2O вх = 0,2 * 7764 = 1553 кг/ч
3.5 Определим количество серной кислоты
G H2SO4 вх = 0,6 * Gнитр смеси
G H2SO4 вх = 0,6 * 7764 = 4659 кг/ч
4 Составим расходную часть материального баланса
4.1 Определим количество бензола
G С6Н6 вых = G С6Н6 теор – G С6Н6 действ
G С6Н6 вых = 1941 – 1902 = 39 кг/ч
4.2 Определим количество азотной кислоты
G HNO3 вых = G HNO3 вх – G HNO3 хр
63 – 123
х – 3000
х = G HNO3 хр = 63 * 3000/123 = 1537 кг/ч
G HNO3 вых = 1553 – 1537 = 16 кг/ч
4.3 Определим количество воды
G Н2О вых = G Н2О вх + G Н2О хр
18 – 123
х – 3000
х = G Н2О хр = 18*3000/123 = 439 кг/ч
4.4 Определим количество серной кислоты
Серная кислота выступает в качестве водоотнимающего средства. Следовательно,
G Н2SO4 вых = G Н2SO4 вх
G Н2SO4 вых = 4659 кг/ч
5 Составим итоговую таблицу
Таблица 1 – Итоговый баланс нитратора
| Потоки | Приход, кг/ч | Расход, кг/ч |
| С6Н6 | 1941 | 39 |
| HNO3 | 1553 | 16 |
| H2O | 1553 | 1992 |
| H2SO4 | 4659 | 4659 |
| C6H5-NO2 | - | 3000 |
| Итого | 9706 | 9706 |
Задача 2
Рассчитать материальный баланс нейтрализатора для получения аммиачной селитры, производительностью 20 т/ч. В производстве применяется 47% азотная кислота HNO3 и 100% газообразный аммиак NH3. Потеря HNO3 и NH3 в производстве составляет 1% от теоретически необходимого количества, для обеспечения заданной производительности. Из нейтрализатора аммиачная селитра составляет 60% раствора NH4NO3 в воде. Определить количество влаги, испарившейся в результате экзотермической реакции нейтрализатора.
1 Изобразим процесс на схеме
Рисунок 2- Схема входящих и выходящих материальных потоков
2 Определим молекулярные массы веществ
µ(NH4NO3) = 80 кг/кмоль; µ(NH3) = 17 кг/кмоль; µ(HNO3) = 63 кг/кмоль; µ(H2O) = 18 кг/кмоль.
3 Составим приходную часть материального баланса
3.1 Определим количество аммиака, необходимого для получения аммиачной селитры
17 - 80
х – 20000
х = GNH3 хр = 17*20000/80 = 4250 кг/ч
GNH3 вх = GNH3 хр/0,99 = 4293 кг/ч
3.2 Определим количество азотной кислоты
63 – 80
х – 20000
х = GHNO3 хр = 63*20000/80 = 15750 кг/ч
GHNO3 вх = GHNO3 хр/0,99 = 15909 кг/ч
3.3 Определим количество воды
15909 – 0,47
х – 0,53
х = GH2O хр = 15909*0,53/0,47 = 17740 кг/ч
4 Составим расходную часть материального баланса
4.1 Определим количество азотной кислоты
G HNO3 вых = G HNO3 вх – G HNO3 хр
G HNO3 вых = 15909 – 15750 = 159 кг/ч
4.2 Определим количество аммиака
G NH3 вых = G NH3 вх - G NH3 хр
G NH3 вых = 4293 – 4250 = 43 кг/ч
4.3 Определим количество воды
20000 – 0,6; х – 0,4; х = GH2O вх = 20000*0,4/0,6 = 13333 кг/ч
GH2O вых = GH2O хр - GH2O вх
GH2Oвых = 17740 – 13333 = 4407 кг/ч
5 Составим итоговую таблицу
Таблица 2 – Итоговый баланс нейтрализатора
| Потоки | Приход, кг/ч | Расход, кг/ч |
| NH3 | 4293 | 43 |
| HNO3 | 15909 | 159 |
| H2O | 17740 | 13333 |
| H2Oпар | - | 4407 |
| NH4NO3 | - | 20000 |
| Итого | 37942 | 37942 |
Задача 3
Составить материальный баланс контактного аппарата для каталитического окисления SO2 в SO3 производительностью 10 000 м3/ч исходного газа следующего состава [%(об.)]: SO2-8,5; О2-12,5; N2-79 . Степень окисления SO2 в SO3 составляет 98%
(SO2+1/2О2 SO3).
1 Изобразим процесс на схеме
Рисунок 3 - Схема входящих и выходящих потоков в контактном аппарате
2 Определим молекулярные массы веществ
µ(SO2) = 64,06 г/моль; µ(О2) = 32 г/моль; µ(SO3) = 80,06 г/моль; µ(N2) = 28 г/моль.
3 Составим приходную часть материального баланса