Общая химическая технология

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(Технический университет)
Кафедра технологии катализаторов
Е.А. Власов, А.Ю. Постнов, С.А. Лаврищева
ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Учебное пособие для студентов 4-го курса
Заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2009

Нами выполнены по ОХТ все 25 вариантов по данной методичке (контрольные работы 1, 2, 3)

Контрольная работа 1
Задание 1. Рассчитайте состав воздуха в массовых процентах, условно принимая, что в нем 21об% кислорода, остальное - азот
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 60000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля аммиака составляет 0,02. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,48; азот 0,16; аммиак 0,17; остальное метан. Дополнительно рассчитать степень превращения азота.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 500⁰С. Температура входной смеси 450⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 1% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,9. Производительность 12000м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,13; кислород 0,07; оксид серы(VI) 0,01, остальное азот. Дополнительно рассчитать фактические расходные коэффициенты по сырью. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 420⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 40% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние давления на смещения равновесия реакции 2H₂ + O₂ = 2H₂O(г)
Задание 2. HJ получают по реакции: H₂+J_2(газ)⇔2HJ_(газ)
Концентрация водорода, газообразного йода и йодистого водорода в исходной смеси равны, соответственно (моль.доли): а) Z_I2 = 0.30; Z_H2 = 0.45; остальное – азот; б) Z_I2 = 0.30; Z_H2=0.45; Z_HI=0.05; остальное – азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 302.4 / T – 1.448∙lg(T) + 0.21∙10^-3∙T + 0.054∙10⁵ / T² + 5.29
а) Рассчитать равновесную степень превращения йода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=600K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения йода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=1000K и P=1ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения йода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=600K и P=5ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения йода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=1000K и P=5ат.
Задание 3. Конверсия монооксида углерода водяным паром.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(Z_CO – Z_CO2∙Z_H2 / (Z_H2O∙Kp)) (моль СО/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =(9000/22,4)∙exp((40000/8.31)∙(1/498-1/T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 2485,5/T +1,565∙lgT -0,066∙10^-3∙T – 0,207∙10⁵/T² - 6,946
Исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,15; водяной пар 0,5, водород 0,1; диоксид углерода 0,05; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения монооксида углерода 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и степени превращения монооксида углерода 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и степени превращения монооксида углерода 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Дайте определение катализа.
Задание 2. Конверсию монооксида углерода водяным паром проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(ZCO – ZCO₂ ∙ ZH₂ / (ZH₂O∙Kp)) (моль CO/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊=(9000/22.4)∙exp((40000/8.31)∙(1/498 – 1/T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= 2485.5/T +1.565∙lgT – 0.066∙10^-3∙T – 0.207∙10⁵/T² – 6.946
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CO=0.7 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,15; водяной пар 0,5; водород 0,1; диоксид углерода 0,05; остальное – азот; расход смеси 10000м³/ч; температура смеси на входе в реактор 700К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Как получают исходное сырье: азот и водород, для синтеза аммиака?

Контрольная работа 1
Задание 1. Рассчитайте массу азота в 150м³ воздуха.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 50000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля водорода составляет 0,60. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,50; азот 0,13; аммиак 0,18; остальное метан. Дополнительно рассчитать выход аммиака по азоту.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 700⁰С. Температура входной смеси 550⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,88. Производительность 8000м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,13; кислород 0,07; оксид серы(VI) 0,01, остальное азот. Дополнительно рассчитать фактические расходные коэффициенты по сырью. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 420⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 40% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние давления на смещения равновесия реакции N₂ + 3H₂ = 2NH₃
Задание 2. Окисление оксида углерода кислородом воздуха проходит по реакции: 2CO+O₂⇔2CO₂
Исходная концентрации оксида углерода, кислорода и диоксида углерода равны (моль.доли): а) ZN_CO= 0.25, остальное– воздух; б) ZN_CO= 0.25, ZN_CO2= 0.05 остальное– воздух.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= 29791/T+0.169·10^-3·T-0.324·10⁵/T²-9,495.
а) Рассчитать равновесную степень превращения окси углерода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=800K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения окси углерода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=1000K и P=1ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения окси углерода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=800K и P=5ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения окси углерода (XE) и равновесный состав (Z_iE) при T=1000K и P=5ат.
Задание 3. Разложение метанола.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙((Z_CH3OH/Z_CO)^0.25*K_p^0.5 –Z_H2 ∙ (Z_CO/Z_CH3OH)^0.25)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ = 0.041∙exp(44000/(8.31∙573)-44000/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры: lgKp= -3886/T +8,142∙lgT -2,47∙10^-3∙T +0,27∙10^-6∙T² + 0,014∙10⁵/T² - 10,826 Исходный состав (мольные доли): метанол 0,3; монооксид углерода 0,01, водород 0,01; остальное – водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения метанола 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения метанола 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и степени превращения метанола 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализа в химической промышленности.
Задание 2. Разложение метанола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
U=K₊·P·((Z_CH3OH/Z_CO)0.25*K_p^0.5–Z_H2 ·(Z_CO/Z_CH3OH)^0.25)) (мольCH₃OH/м³·с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊= 0.041·exp(44000/(8.31·573)-44000/(8.31·T))
Зависимость константы равновесия  от температуры:lgKp= -3886/T +8,142·lgT -2,47·10^-3·T +0,27·10^-6·T²+ 0,014·10⁵/T²- 10,826
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CH3OH=0.6 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): метанол 0,3; монооксид углерода 0,01; водород 0,01; остальное – водяной пар; расход смеси 8000м³/ч; температура смеси на входе в реактор 1000К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Обоснуйте выбор давления для синтеза аммиака?

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите мольные, объемные и массовые доли газообразных азота и водорода, если в смеси их соотношение N₂:H₂ = 1 : 3 (моль)
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 55000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля азота составляет 0,20. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,56; азот 0,15; аммиак 0,17; остальное метан. Дополнительно рассчитать выход аммиака по водороду.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 650⁰С. Температура входной смеси 450⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, уходящей с потоком продуктов.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,94. Производительность 10500м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,13; кислород 0,07; оксид серы(VI) 0,01, остальное азот.
Дополнительно рассчитать фактические расходные коэффициенты по сырью. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 420⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 40% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние давления на смещения равновесия реакции CO + H₂O(г) = H₂ + CO₂
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции 2Cl₂ + 2H₂O(г) = 4HCl + O₂ при следующих исходных данных:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgK_p= -6019,9 / T + 0,423·lg(T) - 0.025·10^-3·T + 0.147·10⁵/ T²+ 5.672
- состав исходной смеси(мольные доли): хлор– 0,3; водяной пар– 0,65; остальное– азот.
а) температура 600⁰С, давление0,1МПа.
б) температура 800⁰С, давление0,1МПа.
в) температура 600⁰С, давление0,2МПа.
г) температура 800⁰С, давление0,2МПа.
Задание 3. Дегидрирование бутана.
Кинетическое уравнение
U=K₊·(P_С4H10/ P_C4H8)·(1-P_C4H8·P_H2/ (P_C4H10·K_p)) (м³C₄H₁₀/м³·с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgK+= 9.6 – 9050/T
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -6700/T + 7.574
Исходный состав (мольные доли): бутан 0,27; бутен 0,01; водород 0,01; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения бутана 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения бутана 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и степени превращения бутана 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Какие специфические свойства имеет катализатор?
Задание 2. Дегидрирования бутана проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊·(P_С4H10/ P_C4H8)·(1-P_C4H8·P_H2/ (P_C4H10·K_p)) (м³C₄H₁₀/м³·с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgK₊= 9.6 – 9050/T
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -6700/T + 7.574
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения бутана X_C4H10=0.75 и производительность по бутену, если исходный состав (мольные доли): бутан 0,32; бутен 0,02; водород 0,01; остальное – азот; расход смеси 15000м3/ч; температура смеси на входе в реактор 1200К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Обоснуйте выбор температурного режима синтеза аммиака?

Контрольная работа 1
Задание 1. Рассчитайте какой объем занимает смесь азота с водородом при н.у., если масса смеси 200кг, а массовая доля водорода 0,6.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 65000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля метана составляет 0,15. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,48; азот 0,17; аммиак 0,18; остальное метан. Дополнительно рассчитать выход аммиака по азоту.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 750⁰С. Температура входной смеси 550⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, уходящей с потоком продуктов.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,9. На окисление диоксида серы пошло 5000 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,13; кислород 0,07; оксид серы(VI) 0,01. Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 400⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 70% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние давления на смещения равновесия реакции 2C + O₂ = 2CO
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции при следующих исходных данных
-зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 5835/T + 0,206∙lg(T) - 0,19∙10^-3∙T + 0.15∙10⁵/T²– 8.032
-состав исходной смеси (мольные доли): монооксид углерода – 0,4; хлор – 0,45; остальное азот.
а) температура 450⁰С, давление 0,3МПа
б) температура 550⁰С, давление 0,3МПа
в) температура 450⁰С, давление 0,1МПа
г) температура 550⁰С, давление 0,1МПа
Задание 3. Дегидрирование этилбензола
Исходный состав (мольные доли): этилбензол 0,17; остальное – водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения этилбензола 0,3.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения этилбензола 0,3.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения этилбензола 0,4.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Что такое селективный катализ?
Задание 2. Дегидрирование этилбензола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения
C₆H₅-C₂H₅⇒C₆H₅-C₂H₃+H₂
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_C6H5C2H5 – P_C6H5C2H3∙P_H2 / K_p)/(1 + K_C ∙ (P_C6H5C2H3)²) (моль С₆H₅C₂H₅/м³с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =exp(31,303-192740/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
Kp=exp( -13.069 - 13127/T - 3.077∙10^-3∙T +3.6∙10^-7∙T²+ 4.28∙ln(T))
Зависимость константы адсорбционного равновесия от температуры
KС =exp(58241/(8.31∙T)-3,8258)
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения этилбензола X_C6H5C2H5=0.65 и производительность по стиролу, если исходный состав (мольные доли): этилбензол 0,21; остальное – водяной пар; расход смеси 5000м³/ч; температура смеси на входе в реактор 900К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Какие методы выделения аммиака из циркуляционного газа применяют в установках среднего давления?

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите мольные проценты всех компонентов смеси диоксида серы с воздухом в соотношении 1:10 (по массе).
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 60000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,65; азот 0,21; аммиак 0,04; остальное метан. В конечной смеси объемная доля аммиака составляет 0,20. Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 5500С. Температура входной смеси 500⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, уходящей с потоком продуктов.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,93. На окисление диоксида серы пошло 5500 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,13; кислород 0,07; оксид серы(VI) 0,01. Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 425⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 70% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние давления на смещения равновесия реакции CH4 + H2O = CO2 + 3H2
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции 2H2 + O2 = 2H2O (г) при следующих исходных условиях:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 24820/T – 3,13 lg(T) + 0,301∙10^-3∙T + 0,09∙10⁵ / T² + 4,397
- состав исходной смеси (мольные доли): водород – 0,2, остальное – воздух.
а) температура 2250⁰С, давление 0,2МПа
б) температура 2500⁰С, давление 0,2МПа
в) температура 2250⁰С, давление 0,1МПа
г) температура 2500⁰С, давление 0,1МПа.
Задание 3. Синтез метанола.
Кинетическое уравнение:
U=K₊∙P∙( Z_H2∙(Z_CO / Z_CH3OH)^0,25 – (Z_CH3OH / Z_CO)^0,25 / Kp^0,5 )
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =0.045∙exp(44000/(8.31∙633) – 44000/(8,31∙T))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp=3148/T – 9.2833∙lgT + 3.145∙10^-3∙T – 4.2613∙10^-7∙T² + 13.8144
Исходный состав (мольные доли): CO 0,16; водород 0,59; метанол – 0,01; остальное – метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и степени превращения монооксида углерода 0,3.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 30МПа и степени превращения монооксида углерода 0,3.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и степени превращения монооксида углерода 0,4.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализатора в производстве серной кислоты
Задание 2. Синтез метанола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙( Z_H2∙(Z_CO / Z_CH3OH)^0,25 – (Z_CH3OH / Z_CO)^0,25 / Kp^0,5 ) (моль СО/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ =0.045∙exp(44000/(8.31∙633) – 44000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp=3148/T – 9.2833∙lgT + 3.145∙10^-3∙T – 4.2613∙10^-7∙T² + 13.8144
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_NH3=0.5 и производительности по метанолу, если исходный состав (мольные доли): СO 0,21; H₂ 0,57; метанол 0,01; остальное – метан; расход смеси 50000м³/ч; температура смеси на входе в реактор 550К, давление 25МПа.
Задание 3. Обосновать использование циркулярной схемы в синтезе метанола.

Контрольная работа 1
Задание 1. Какие вы знаете технологические критерии эффективности химико-технологического процесса? Дайте их определения.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 75000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,61; азот 0,20; аммиак 0,03; остальное метан. В конечной смеси объемная доля водорода составляет 0,50. Дополнительно рассчитать фактические расходные коэффициенты по сырью.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 450⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 1% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 40% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,9. На окисление диоксида серы пошло 5000 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,07; оксид серы(VI) 0,01.
Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 435⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 70% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние температуры на смещение равновесия реакции С₂Н₄ + Н₂О(г) = С₂Н₅ОН(г)
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции при следующих исходных данных:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgK_p = 29791/T +0,169∙10^-3∙T-0.324∙10₅ / T² -9.495
- состав исходной смеси (мольные доли): монооксид углерода – 0,1; диоксид углерода – 0,01, остальное воздух
а) температура 2000⁰С, давление 0,1МПа
б) температура 2200⁰С, давление 0,1МПа
в) температура 2000⁰С, давление 1МПа
г) температура 2200⁰С, давление 1МПа
Задание 3. Разложение аммиака.
Кинетическое уравнение:
U=(K₊ / P)∙((P_NH3 / P_H2^1.5)^0,25 – P_N2 ∙ P_H2^1.5 / (P_NH3 ∙ K_p))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =18.56∙10¹⁵∙exp(– 142630/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= - 2078/T + 2.4943∙lgT + 1.256∙10^-4∙T – 1.8564∙10^-7∙T² - 2,206
Исходный состав (мольные доли): аммиак 0,27; азот 0,01; водород – 0,01; остальное – метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения аммиака 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения аммиака 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения аммиака 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализа в производстве минеральных удобрений
Задание 2. Разложение аммиака проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P)∙((P_NH3/(P_H2)^1,5)^0,25-P_N2∙(P_H2)^1,5/(P_NH3∙Kp)) (моль N_H3/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊=18.56∙10¹⁵∙exp(-142630/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= -2078/T + 2.4943∙lgT + 1.256∙10^-4∙T – 1.8564∙10^-7∙T² – 2.206
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения XNH3=0.8 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): аммиак 0,27; азот 0,01; водород 0,01; остальное – метан; расход смеси 6000м3/ч; температура смеси на входе в реактор 1000К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Обоснуйте оптимальные условия синтеза аммиака

Контрольная работа 1
Задание 1. Каковы пределы изменения степени превращения, выхода продукта, селективности?
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 65000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,60; азот 0,24; аммиак 0,02; остальное метан. В конечной смеси объемная доля азота составляет 0,18. Дополнительно рассчитать массовую производительность реактора.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 550⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 80% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,92. На окисление диоксида серы пошло 4500 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное азот.
Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 390⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние температуры на смещение равновесия реакции.
N₂+O₂=2NO
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции паровой конверсии монооксида углерода при следующих исходных данных:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 2485,5/T + 1,565∙lg(T) – 0,066∙10^-3∙T – 0,207∙10⁵/T²– 6,946.
- состав исходной смеси (мольные доли): монооксид углерода – 0,2; водяной пар – 0,5;
водород – 0,1; диоксид углерода – 0,05; остальное – азот.
А) температура 500⁰С, давление 0,1 МПа
Б) температура 600⁰С, давление 0,1 МПа
В) температура 500⁰С, давление 0,3 МПа
Г) температура 600⁰С, давление 0,3 МПа
Задание 3. Окисление диоксида серы.
Кинетическое уравнение:
U=K₊ ∙ P_O2∙P_SO2/(P_SO2 + 0.8∙P_SO3) ∙( 1 –  P_SO3²/ (P_SO2²∙P_O²∙Kp²))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ =52∙exp(37000/(8.31∙813)– 37000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 4905/T – 4,6455
Исходный состав (мольные доли): диоксид серы 0,13; триоксид серы – 0,01; остальное - воздух.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения диоксида серы 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,5МПа и степени превращения диоксида серы 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения диоксида серы 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализа в нефтепереработке.
Задание 2. Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение:
U=K₊ ∙ P_O2∙PSO2/(P_SO2 + 0.8∙P_SO3) ∙( 1 –  P_SO3²/ (P_SO2²∙P_O²∙Kp²)) (моль S_O²/(м³∙с))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =52∙exp(37000/(8.31∙813)– 37000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 4905/T – 4,6455
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения диоксида серы X_SO2=0.7 и производительность по триоксиду серы, если исходный состав (мольные доли): диоксид серы 0,12; триоксид серы - 0,01; остальное – воздух; расход смеси 60000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 650К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Проанализируйте влияние температуры и давления на выход аммиака.

Контрольная работа 1
Задание 1. Что означает выражение: «реагенты взяты в стехиометрическом соотношении»
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 72000 м³/ч. Концентрация 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 веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,94. На окисление диоксида серы пошло 4300 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное азот.
Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 395⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние температуры на смещение равновесия реакции 2СО + 2Н₂ = СН₃СООН_(г)
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции 2NO + O2 = 2NO2 при следующих исходных данных:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 6017,2/T – 0,998∙lg(T) + 0,302∙10^-3∙T + 0,237∙10⁵ / T² – 5,175
- состав исходной смеси (мольные доли): NO – 0,15, остальное – воздух.
а) температура 450⁰С, давление 0,15МПа
б) температура 550⁰С, давление 0,15МПа
в) температура 450⁰С, давление 0,1МПа
г) температура 550⁰С, давление 0,1МПа.
Задание 3. Дегидрирование бензола
Кинетическое уравнение:
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =2.16∙10¹⁵∙exp(– 118000/(8,31∙T))
Зависимость константы скорости обратной реакции от температуры
K- =1,35∙10⁸∙exp(– 46000/(8,31∙T))
Исходный состав (мольные доли): бензол 0,4; остальное – водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения бензола 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения бензола 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения бензола 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализа в получении синтез-газа
Задание 2. Дегидрирование бензола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения 2С₆Н₆ = С₁₂Н₁₀ + Н₂
Кинетическое уравнение: U = ...(моль С6H6 / м3с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =2.16∙10¹⁵∙exp(– 118000/(8,31∙T))
Зависимость константы скорости обратной реакции от температуры
K_- =1,35∙10⁸∙exp(– 46000/(8,31∙T))
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_C6H6=0.7 и производительность по дифенилу, если исходный состав (мольные доли): бензол 0,25; остальное – водяной пар; расход смеси 12000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 950К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Обоснуйте с позиции термодинамики и кинетики параметры синтеза метанола

Контрольная работа 1
Задание 1. Выведите уравнение связи между степенями превращения двух реагентов, вступающих в реакцию 2А + B = 2C если известно, что для проведения реакции взято N_A1 моль реагента А и N_B1 моль реагента В.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход исходной смеси 60000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля аммиака составляет 0,02. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,48; азот 0,17; аммиак 0,17; остальное метан.
Дополнительно рассчитать объемную производительность реактора. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 400⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 50% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,89. На окисление диоксида серы пошло 4400 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное азот.
Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 390⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние температуры на смещения равновесия реакции 2NO + O₂ = 2NO₂
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции синтеза метанола при следующих исходных данных:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 3886/T – 8,142∙lg(T) + 2,47∙10^-3∙T - 0,27∙10^-6∙ T2- 0,014∙10⁵/ T²+ 10.826
- состав исходной смеси (мольные доли): монооксид углерода – 0,2, водород 0,52, метанол
0,01, остальное – метан.
а) температура 550⁰С, давление 30МПа
б) температура 450⁰С, давление 30МПа
в) температура 550⁰С, давление 25МПа
г) температура 450⁰С, давление 25МПа.
Задание 3. Синтез аммиака
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P )∙(P_N2∙(P_H2)^1.5/P_NH3 – P_NH3/(P_H2)^1.5/ Kp)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K+ = 205/3.6∙exp(59000/(8.31∙773)-59000/(8.31∙T))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp=2078/T – 2.4943∙lgT – 1.256∙10^-4∙T + 1.8564∙10^-7∙T²+ 2.206
Исходный состав (мольные доли): азот 0,21; водород 0,63; аммиак 0,02; остальное – метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и
степени превращения азота 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 30МПа и
степени превращения азота 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и
степени превращения азота 0,6
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализа в очистке синтез-газа от кислородсодержащих соединений.
Задание 2. Синтез аммиака проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P )∙(P_N2∙(P_H2)^1.5/P_NH3 – P_NH3/(P_H2)^1.5/ Kp) (моль N_H3/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ = 205/3.6∙exp(59000/(8.31∙773)-59000/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp=2078/T – 2.4943∙lgT – 1.256∙10^-4∙T + 1.8564∙10^-7∙T²+ 2.206
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_N2=0.5 и производительность по аммиаку, если исходный состав (мольные доли): азот 0,21; водород 0,63; аммиак 0,04; остальное – метан; расход смеси 45000м³/ч; температура смеси на входе в реактор 650К, давление 25МПа.
Задание 3. Энергетическая подсистема ХТС.

Контрольная работа 1
Задание 1. Выведите уравнение связи между степенями превращения двух реагентов, вступающих в реакцию А + 2B = C если известно, что для проведения реакции взято N_A1 моль реагента А и N_B1 моль реагента В.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход исходной смеси 50000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля водорода составляет 0,61. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,50; азот 0,13; аммиак 0,18; остальное метан.
Дополнительно рассчитать массовую долю аммиака в конечной смеси. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 450⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, в реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,85. На окисление диоксида серы пошло 4700 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,1; остальное азот.
Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 390⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Проанализируйте на основании принципа Ле-Шателье влияние температуры на смещения равновесия реакции C + 2H₂O = CO₂ + 2H₂
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции паровой конверсии метана при следующих исходных условиях:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = - 9874/T + 7,14∙lg(T) – 1,88∙10^-3∙T + 0,094∙10^-6 ∙ T² – 8,64
- состав исходной смеси (мольные доли): природный газ – 0,2, остальное – водяной пар.
- состав природного газа (мольные доли): метан – 0,9; остальное – азот.
а) температура 850⁰С, давление 2,0МПа
б) температура 950⁰С, давление 2,0МПа
в) температура 850⁰С, давление 1,0МПа
г) температура 950⁰С, давление 1,0МПа.
Задание 3. Разложение аммиака.
Кинетическое уравнение:
U=(K+ / P)∙((P_NH3 / P_H2^1.5)^0,25 – P_N2 ∙ P_H2^1.5 / (P_NH3 ∙ Kp))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =18.56∙10¹⁵∙exp(– 142630/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= - 2078/T + 2.4943∙lgT + 1.256∙10^-4∙T – 1.8564∙10^-7∙T² - 2,206
Исходный состав (мольные доли): аммиак 0,19; азот 0,01; водород – 0,01; остальное – метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения аммиака 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения аммиака 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения аммиака 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Роль катализатора в защите окружающей среды.
Задание 2. Конверсию метана водяным паром проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K+∙P_CH4∙P_H2O – P_CO∙P_H23 / Kp (моль CH₄/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K+=(exp(38.02 - 11994/T)) / T³
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= 8.64 - 9871/T +7.14 / lgT + 1.88∙10^-3∙T – 9.4∙10^-7∙T²
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CH4=0.9 и производительности по водороду, если исходный состав (мольные доли): метан 0,2; водяной пар 0,75; остальное – азот; расход смеси 35000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 1100К, давление 1МПа.
Задание 3. Особенности синтеза метанола при низком давлении.

Контрольная работа 1
Задание 1. Выведите уравнение связи между производительностью и степенью превращения вещества А для реакции 2А+B=2C если известно, что для проведения реакции взято N_A1 моль реагента А.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход исходной смеси 60000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,72; СО 0,18; метанол 0,01; остальное метан. В конечной смеси объемная доля метанола составляет 0,04. Дополнительно рассчитать степень превращения водорода.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 450⁰С. Температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,94. На окисление диоксида серы пошло 4150 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное азот. Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 390⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Выведите уравнения для расчета равновесных мольных долей компонентов реакции С₂H₄ + H₂O_(г) = C₂H₅OH_(г)
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции при следующих исходных условиях:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = - 9581/T – 0,022∙lg(T) + 0,237∙10⁵/T² + 1,38
- состав исходной смеси (мольные доли): воздух (21% О₂ и 79% N₂).
а) температура 2500⁰С, давление 0,15МПа
б) температура 2500⁰С, давление 0,1МПа
в) температура 2300⁰С, давление 0,15МПа
г) температура 2300⁰С, давление 0,1МПа.
Задание 3. Окисление диоксида серы.
Кинетическое уравнение:
U=K₊ ∙ P_O2∙P_SO2/(P_SO2 + 0.8∙P_SO3) ∙( 1 – P_SO3² / (P_SO2² ∙P_O2∙Kp₂))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K+ =52∙exp(37000/(8.31*813)– 37000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 4905/T – 4,6455
Исходный состав (мольные доли): диоксид серы 0,12; остальное - воздух.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения диоксида серы 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,5МПа и степени превращения диоксида серы 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения диоксида серы 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Где может быть использован теплоноситель, получаемый при сжигании топлива?
Задание 2. Конверсию монооксида углерода водяным паром проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(Z_CO – Z_CO2 ∙ Z_H2 / (Z_H2O∙K_p)) (моль C_O/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K+=(9000/22.4)∙exp((40000/8.31)∙(1/498 – 1/T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= 2485.5/T +1.565∙lgT – 0.066∙10^-3∙T – 0.207∙10⁵/T² – 6.946
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CO=0.7 и производительности по водороду, если исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,15; водяной пар 0,5; водород 0,1; диоксид углерода 0,05; остальное – азот; расход смеси 10000м³/ч; температура в реактор 800К, давление 0,2МПа.
Задание 3. Обоснуйте с позиции термодинамики и кинетики параметры синтеза аммиака.

Контрольная работа 1
Задание 1. Выведите уравнение связи между производительностью и степенью превращения вещества B для реакции А+2B=C если известно, что для проведения реакции взято N_B1 моль реагента B.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход исходной смеси 75000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,60; СО 0,14; метанол 0,01; остальное метан. В конечной смеси объемная доля водорода 0,58. Дополнительно рассчитать степень превращения оксида углерода.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 400⁰С. Температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,88. На окисление диоксида серы пошло 4000 м³/ч кислорода. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,1; кислород 0,1; остальное азот.
Дополнительно рассчитать мольную производительность реактора. Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 420⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Выведите уравнения для расчета равновесных мольных долей компонентов реакции N₂ + O₂ = 2NO
Задание 2. Рассчитать равновесную степень превращения и равновесные мольные доли компонентов реакционной смеси при проведении реакции 2CO+2H₂=CH₃COOH_(г) при следующих исходных данных:
- зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 10050/T – 11,614∙lg(T) + 4,752∙10^-3∙T – 0,676∙10^-6∙T²– 0.002∙10⁵/T²+ 11.6
- состав исходной смеси (мольные доли): ZNCO=0.3, ZNH2=0.5, остальное – азот.
а) температура 180⁰С, давление 0,1МПа.
б) температура 180⁰С, давление 0,5МПа.
в) температура 250⁰С, давление 0,5МПа.
г) температура 250⁰С, давление 0,1МПа.
Задание 3. Дегидрирование бензола
2C₆H₆=C₁₂H₁₀+H₂
Кинетическое уравнение:
U=k₊·P²_C6H6-k_-·P_C12H10·P_H2
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =2.16∙10¹⁵∙exp(– 118000/(8,31∙T))
Зависимость константы скорости обратной реакции от температуры
K_- =1,35∙10⁸∙exp(– 46000/(8,31∙T))
Исходный состав (мольные доли): бензол 0,2; остальное – водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения бензола 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и
степени превращения бензола 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения бензола 0,6
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Какие катализаторы используются при получении азотных соединений и удобрений?
Задание 2. Разложение метанола проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение:
U=K₊∙P∙((Z_CH3OH/Z_CO)^0.25*Kp^0.5–Z_H2 ∙ (Z_CO/Z_CH3OH)_0.25) (моль C_H3OH/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ = 0.041∙exp(44000/(8.31∙573)-44000/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= -3886/T +8,142∙lgT -2,47∙10^-3∙T +0,27∙10^-6∙T²+ 0,014∙10⁵/T²- 10,826
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CH3OH=0.6 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): метанол 0,25; монооксид углерода 0,01; водород 0,01; остальное – водяной пар; расход смеси 8500м³/ч; температура в реакторе 950К, давление 0,15МПа.
Задание 3. Проанализируйте влияние температуры и давления на выход аммиака.

Контрольная работа 1
Задание 1. В химической реакции участвуют два реагента А и В, причем на каждый моль А взято по 2 моль реагента В. В каком случае будет справедливо утверждение, что степень превращения X_A реагента А больше степени превращения X_B реагента B.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход исходной смеси 95000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,64; СО 0,16; метанол 0,01; остальное метан. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид углерода(II) 0.13; остальное водород, метанол и метан. Дополнительно рассчитать выход метанола по оксиду углерода.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 500⁰С. Температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, уходящей с потоком продуктов.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,93. Объемный расход исходной смеси 105000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.11; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в конечной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 50% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Выведите уравнения для расчета равновесных мольных долей компонентов реакции 2CO + 2H₂ = CH₃COOH_(г)
Задание 2. Синтез фосгена протекает по реакции:
CO+Cl₂=COCl₂
Исходные концентрации оксида углерода, хлора и фосгена равны,
соответственно(моль.доли): ZN_CO=0.35, ZN_Cl2=0.45, ZN(фосген)=0; остальное – азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 5835,1/T + 0,206∙lg(T) + 0,19∙10^-3∙T – 0.15∙10⁵/T²– 8.032
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZE) при T=550K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZE) при T=550K и P=10ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZE) при T=850K и P=1ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZE) при T=850K и P=10ат.
Задание 3. Синтез аммиака
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P )∙(P_N2∙(P_H2)^1.5/P_NH3 – P_NH3/(P_H2)^1.5/ K_p)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ = 205/3.6∙exp(59000/(8.31∙773)-59000/(8.31∙T))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp=2078/T – 2.4943∙lgT – 1.256∙10^-4∙T + 1.8564∙10^-7∙T²+ 2.206
Исходный состав (мольные доли): азот 0,19; водород 0,6; аммиак 0,03; остальное – метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и
степени превращения азота 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 30МПа и
степени превращения азота 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и
степени превращения азота 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Какие катализаторы используются в нефтепереработке?
Задание 2. Дегидрирования бутана проводят в изтермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_С4H10 / P_C4H8 )∙(1-P_C4H8∙P_H2 / (P_C4H10∙K_p)) (м³C₄H₁₀/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgK₊ = 9.6 – 9050/T
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -6700/T + 7.574
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения бутана X_C4H10=0.8 и производительность по бутену, если исходный состав (мольные доли): бутан 0,27; бутен 0,02; водород 0,01; остальное – азот; расход смеси 15000м³/ч; температура смеси на входе в реактор 1100К, давление 0,15МПа.
Задание 3. Обоснуйте оптимальные условия синтеза метанола.

Контрольная работа 1
Задание 1. С какой целью при проведении химических процессов в промышленных условиях один из реагентов берут в избытке по отношению к стехиометрии реакции? Каковы пути использования реагента, взятого в избытке и не вступившего в реакцию?
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход исходной смеси 90000 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,64; оксид углерода(II) 0,16; метанол 0,01; остальное метан. В конечной смеси объемная доля метана составляет 0,2. Дополнительно рассчитать выход метанола по водороду.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 5500С. Температура входной смеси 400⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 6% от теплоты, уходящей с потоком продуктов.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,91. Объемный расход исходной смеси 120000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.11; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в конечной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 50% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Выведите уравнения для расчета равновесных мольных долей компонентов реакции 2NO + O₂ = 2NO₂
Задание 2. Конверсию метана природного газа, мольная доля метана в котором равна 0,9, остальное – азот, проводят водяным паром для получения водорода при ZNCH4/ZNH2O = 1/2
CH₄+H₂O⇔CO+3H₂
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp =8364 - 9871/T + 7.14/lg(T) + 1.88∙10^-3∙T – 9.4∙10^-7∙T²
а) Рассчитать равновесную степень превращения метана (XE) и равновесный состав (ZE)
при T=850K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения метана (XE) и равновесный состав (ZE)
при T=850K и P=10ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения метана (XE) и равновесный состав (ZE)
при T=1050K и P=1ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения метана (XE) и равновесный состав (ZE)
при T=1050K и P=10ат
Задание 3. Конверсия метана водяным паром
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P_CH4∙P_H2O – P_CO∙(P_H2)3/ Kp
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ = exp(38.02-11994/T)/T³
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp=8.64-9871/T+7.14/lgT+1.88∙10^-3∙T-9.4∙10^-7∙T²
Исходный состав (мольные доли): метан 0,15; водяной пар 0,7; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и
степени превращения метана 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 2МПа и
степени превращения метана 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и
степени превращения метана 0,7
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Какие основные и побочные продукты получаются при каталитическом риформинге?
Задание 2. Дегидрирование этилбензола проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
C₆H₅-C₂H₅⇒C₆H₅-C₂H₃+H₂
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_C6H5C2H5 – P_C6H5C2H3∙P_H2 / Kp)/(1 + KC ∙ (P_C6H5C2H3)²) (моль С_6H5C2H5/м³с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K+ =exp(31,303-192740/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
Kp=exp( -13.069 - 13127/T - 3.077∙10^-3∙T +3.6∙10^-7∙T²+ 4.28∙ln(T))
Зависимость константы адсорбционного равновесия от температуры
KС =exp(58241/(8.31∙T)-3,8258)
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения этилбензола X_C6H5C2H5=0.7 и производительность по стиролу, если исходный состав (мольные доли): этилбензол 0,19; остальное – водяной пар; расход смеси 5500м³/ч; температура в реакторе 1050К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Обосновать использование циркуляционной схемы в синтезе аммиака.

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите состав конечной смеси в мольных процентах и степень превращения B для реакции А + 2B = 2C + D, если X_A=0.6, N_A1=1кмоль, N_B1=1,5 кмоль.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 60000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля метанола составляет 0,01; остальное – водород, оксид углерода(II) и метан. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,68; оксид углерода(II) 0,13; метанол 0,04; остальное метан. Дополнительно рассчитать массовую производительность. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 4500С. Температура входной смеси 300⁰С, потери тепла в окружающую среду составляет 3% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,89. Объемный расход исходной смеси 110000 м3/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.11; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в конечной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 50% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Выведите уравнения для расчета равновесных мольных долей компонентов реакции CO + H₂O_(г) =H₂ + CO₂
Задание 2. С целью очистки технологического газа от следов оксида углерода проводят метанирование по реакции:
CO+3H₂⇔CH₄+H₂O
Исходные концентрации оксида углерода, водорода, метана и водяного пара равны,
соответственно (моль.доли): Z_CO=0.10, Z_H2=0.52, остальное – азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 9874/T - 7,14∙lg(T) + 9.
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 500К, давление 1 ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 550К, давление 10 ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 750К, давление 1 ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 750К, давление 10 ат.
Задание 3. Конверсия монооксида углерода водяным паром.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(Z_CO – Z_CO2∙Z_H2 / (Z_H2O∙Kp)) (моль СО/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =(9000/22,4)∙exp((40000/8.31)∙(1/498-1/T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 2485,5/T +1,565∙lgT -0,066∙10^-3∙T – 0,207∙10⁵/T²- 6,946
Исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,13; водяной пар 0,5, водород 0,1;
диоксид углерода 0,05; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения монооксида углерода 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и
степени превращения монооксида углерода 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и
степени превращения монооксида углерода 0,6

 

Контрольная работа 3
Задание 1. Значение процесса изомеризации в нефтепереработке?
Задание 2. Синтез метанола проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙( Z_H2∙(Z_CO / Z_CH3OH)^0,25– (Z_CH3OH / Z_CO)^0,25/ Kp^0,5) (моль СО/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ =0.045∙exp(44000/(8.31∙633) – 44000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp=3148/T – 9.2833∙lgT + 3.145∙10^-3∙T – 4.2613∙10^-7∙T²+ 13.8144
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CO=0.4 и производительности по метанолу, если исходный состав (мольные доли): СO 0,17; H2 0,58; метанол 0,01; остальное – метан; расход смеси 52000 м³/ч; температура в реакторе 580К, давление 25МПа.
Задание 3. Дайте характеристику каталитического реактора поверхностного контакта.

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите степень превращения вещества А для реакции А+B=2С, если N_A1=3кмоль, N_B1=3,5кмоль, N_B2=1,5кмоль.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 50000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля водорода 0,72; остальное – оксид углерода(II); метанол и метан. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,70; оксид углерода(II) 0,16; метанол 0,05; остальное метан. Дополнительно рассчитать фактические расходные коэффициенты по сырью.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 1% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 40% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,94. Объемный расход исходной смеси 108000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.11; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в конечной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 50% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте величины ΔH⁰, ΔS⁰, ΔG⁰ для реакции 2H₂ + O₂ = 2H₂O_(г)
Задание 2. Синтез метанола протекает по реакции СО + 2Н₂ - СН₃ОН
Исходные концентрации оксида углерода, водорода и метанола равны: Z_CO=0.15, Z_H20.65, остальное – азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 3148/T – 9.2833 lg(T)+3.145∙10^-3∙T – 4.2613∙10^-7∙T² + 13.8144.
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=400K и P=10ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=800K и P=10ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=400K и P=50ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=800K и P=50ат.
Задание 3. Конверсия метана водяным паром
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P_CH4∙P_H2O – P_CO∙(P_H2)³ / Kp
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ = exp(38.02-11994/T)/T3
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp=8.64-9871/T+7.14/lgT+1.88∙10^-3∙T-9.4∙10^-7∙T²
Исходный состав (мольные доли): метан 0,2; водяной пар 0,75; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и степени превращения метана 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 2МПа и степени превращения метана 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и степени превращения метана 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Селективность при окислении аммиака.
Задание 2. Разложение аммиака проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P)∙((P_NH3/(P_H2)^1,5)^0,25-P_N2∙(P_H2)^1,5/(P_NH3∙Kp)) (моль N_H3/м₃∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K+=18.56∙1015∙exp(-142630/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= -2078/T + 2.4943∙lgT + 1.256∙10^-4∙T – 1.8564∙10^-7∙T² – 2.206
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_NH3=0.85 и производительности по водороду, если исходный состав (мольные доли): аммиак 0,24; азот 0,01; водород 0,01; остальное – метан; расход смеси 6000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 1050К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Дайте характеристику печей с кипящим слоем материала.

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите степень превращения вещества B для реакции А+2B=2С, если N_A1=2кмоль, N_B1=5кмоль, N_A2=0,5кмоль.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 55000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля оксида углерода (II) составляет 0,14. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,58; оксид углерода(II) 0,12; метанол 0,05; остальное метан. Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 300⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 80% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,94. Производительность 11000 м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,09; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.12; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в начальной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 380⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ. В реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте величины ΔH⁰, ΔS⁰, ΔG⁰ для реакции N₂ + 3H₂ = 2NH₃
Задание 2. Конверсию оксида углерода водяным паром проводят для очистки технологического газа, идущего на получение аммиака, по реакции:
CO+H₂O⇔CO₂+H₂
Концентрации оксида углерода, водяного пара, диоксида углерода и водорода в исходной
смеси равны, соответственно(мольные доли): Z_CO=0.20, Z_H2О=0.48, остальное– азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 2485,5/T + 1,565·lg(T) – 0,066·10^-3·T – 0,207·10⁵/T²– 6,946.
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода(XE) и равновесный
состав(ZiE) приT=400K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода(XE) и равновесный
состав(ZiE) приT=700K и P=1ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода(XE) и равновесный
состав(ZiE) приT=400K и P=10ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода(XE) и равновесный
состав(ZiE) приT=700K и P=10ат
Задание 3. Синтез аммиака
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P )·(P_N2·(P_H2)^1.5/P_NH3– P_NH3/(P_H2)^1.5/ Kp)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊= 205/3.6·exp(59000/(8.31·773)-59000/(8.31·T))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp=2078/T – 2.4943·lgT – 1.256·10^-4·T + 1.8564·10^-7·T²+ 2.206
Исходный состав(мольные доли): азот0,2; водород0,63; аммиак0,04; остальное– метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении25МПа и
степени превращения азота0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении30МПа и
степени превращения азота0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении25МПа и
степени превращения азота0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Методы очистки газовых выбросов от оксидов азота.
Задание 2. Дегидрирование бензола проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
2C₆H₆=C₁₂H₁₀+H₂
Кинетическое уравнение:
U=k₊·P²_C6H6-k_-·P_C12H10·P_H2(моль С₆H₆/ м³·с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K+=2.16·1015·exp(– 118000/(8,31·T))
Зависимость константы скорости обратной реакции от температуры
K-=1,35·108·exp(– 46000/(8,31·T))
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_C6H6=0.8 и производительность по дифенилу, если исходный состав (мольные доли): бензол 0,26; остальное – водяной пар; расход смеси 12000 м³/ч; температура в реакторе 1000К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Дайте характеристику печей обжига с распылением твердого материала.

Контрольная работа 1
Задание 1. В чем различие между полной (интегральной) и мгновенной (дифференциальной) селективностями?
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 65000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля метана составляет 0,25. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,58; оксид углерода(II) 0,12; метанол 0,04; остальное метан. Дополнительно рассчитать объемную производительность.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 20% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,91. Производительность 12000 м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,09; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.12; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в начальной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 380⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ. В реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте величины ΔH⁰, ΔS⁰, ΔG⁰ для реакции CO + H₂O_(г) = H₂ + CO₂
Задание 2. Синтез аммиака проводят по реакции:
N₂+3H₂⇔2NH₃
Исходные концентрации азота, водорода и аммиака равны (мольные доли): ZN2=0.18,
Z_H2=0.63; остальное – метан.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 2078/T – 2,4943∙lg(T)-1,256∙10^-4∙T +1,8564∙10^-7∙ T²+2,206
а) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE)
при T=500K и P=200ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE)
при T=800K и P=200ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE)
при T=500K и P=600ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE)
при T=800K и P=600ат
Задание 3. Дегидрирование бензола
2C₆H₆=C₁₂H₁₀+H₂
Кинетическое уравнение:
U=k₊·P²_C6H6-k_-·P_C12H10·P_H2
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =2.16∙10¹⁵∙exp(– 118000/(8,31∙T))
Зависимость константы скорости обратной реакции от температуры
K- =1,35∙10⁸∙exp(– 46000/(8,31∙T))
Исходный состав (мольные доли): бензол 0,3; остальное – водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения бензола 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и
степени превращения бензола 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения бензола 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Методы очистки газовых выбросов от оксида углерода.
Задание 2. Синтез аммиака проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=(K₊/P )∙(P_N2∙(P_H2)^1.5/P_NH3 – P_NH3/(P_H2)^1.5/ Kp) (моль N_H3/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ = 205/3.6∙exp(59000/(8.31∙773)-59000/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия  от температуры:
lgKp=2078/T – 2.4943∙lgT – 1.256∙10^-4∙T + 1.8564∙10^-7∙T²+ 2.206
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_N2=0.5 и производительность по аммиаку, если исходный состав (мольные доли): азот 0,20; водород 0,62; аммиак 0,04; остальное – метан; расход смеси 45000 м³/ч; температура в реакторе 700К, давление 25МПа.
Задание 3. Дайте характеристику реакторов с распылением жидкости.

Контрольная работа 1
Задание 1. Перечислите основные составляющие теплового баланса.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 60000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,70; оксид углерода (II)0,15; метанол 0,01; остальное метан. В конечной смеси объемная доля метанола составляет 0,04. Дополнительно рассчитать массовую долю метанола в конечной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 300⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 50% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,9. Производительность 11500 м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,09; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.12; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в начальной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 380⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ. В реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте величины ΔH⁰, ΔS⁰, ΔG⁰ для реакции 2C + O₂ = 2CO
Задание 2. Оксид азота окисляют кислородом воздуха по реакции:
2NO+O₂⇔2NO₂
Исходная концентрация оксида азота, кислорода и диоксида азота равны (мольные доли):
Z_NO=0.25, Z_NO2=0, остальное – воздух.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 6017,2/T – 0,998∙lg(T)+0,302∙10^-3∙T – 0.237∙10⁵/ T²– 5.175
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=350K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=550K и P=1ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=350K и P=10ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=550K и P=10ат.
Задание 3. Окисление диоксида серы.
Кинетическое уравнение:
U=K₊ ∙ P_O2∙P_SO2/(P_SO2 + 0.8∙P_SO3) ∙( 1 –  P_SO3²/ (P_SO2²∙P_O2∙Kp²))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ =52∙exp(37000/(8.31*813)– 37000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 4905/T – 4,6455
Исходный состав (мольные доли): диоксид серы 0,11; триоксид серы – 0,01; остальное -воздух.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения диоксида серы 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,5МПа и
степени превращения диоксида серы 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения диоксида серы 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Каталитические нейтрализаторы выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
Задание 2. Конверсию метана водяным паром проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P_CH4∙P_H2O – P_CO∙P_H2³/ Kp (моль CH₄/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊=(exp(38.02 - 11994/T)) / T³
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= 8.64 - 9871/T +7.14 / lgT + 1.88∙10^-3∙T – 9.4∙10^-7∙T²
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CH4=0.9 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): метан 0,15; водяной пар 0,80; остальное – азот; расход смеси 35000 м³/ч; температура в реакторе 1050К, давление 1МПа.
Задание 3. Дайте характеристику реакторов с разбрызгиванием жидкости.

Контрольная работа 1
Задание 1. В каких случаях теплоту химической реакции записывают в статью прихода, а в каких в статью расхода?
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 75000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,60; оксид углерода (II) 0,12; метанол 0,01; остальное метан. В конечной смеси объемная доля водорода составляет 0,58. Дополнительно рассчитать массовую долю метанола в начальной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 350⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, в реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,92. Производительность 12000 м³/ч оксида серы(VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,09; остальное оксид серы(VI), азот. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): оксид серы (VI) 0.12; остальное оксид серы(IV); кислород; азот. Дополнительно рассчитать массовую долю оксида серы(VI) в начальной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 380⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ. В реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте величины ΔH⁰, ΔS⁰, ΔG⁰ для реакции CH₄ +H₂O = CO + 3H₂
Задание 2. Формальдегид получают из оксида углерода и водорода по реакции:
CO+H₂⇔CH₂O
Концентрации оксида углерода, водорода и формальдегида в исходной смеси
равны(мольные доли): Z_СO=0.30, Z_H2=0.45, остальное – азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 3740/T – 4,43
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZiE) при T=500K и P=5ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZiE) при T=700K и P=5ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZiE) при T=500K и P=30ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав (ZiE) при T=700K и P=30ат
Задание 3. Разложение аммиака.
Кинетическое уравнение:
U=(K₊ / P)∙((P_NH3 / P_H2^1.5)^0,25– P_N2 ∙ P_H2^1.5/ (P_NH3 ∙ Kp))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =18.56∙10¹⁵∙exp(– 142630/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= - 2078/T + 2.4943∙lgT + 1.256∙10^-4∙T – 1.8564∙10^-7∙T²- 2,206
Исходный состав (мольные доли): аммиак 0,25; азот 0,01; водород – 0,01; остальное –
метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения аммиака 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и
степени превращения аммиака 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения аммиака 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Значение процесса гидроочистки природного газа и нефти.
Задание 2. Дегидрирования бутана проводят в изотермическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_С4H10 / P_C4H8 )∙(1-P_C4H8∙P_H2 / (P_C4H10∙Kp)) (м³C_4H10/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgK₊ = 9.6 – 9050/T
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -6700/T + 7.574
Рассчитать  объем  реактора,  необходимого  для  достижения  степени  превращения бутана X_C4H10=0.8 и производительность по бутену, если исходный состав (мольные доли):
бутан  0,22;  бутен  0,02;  водород  0,01;  остальное  –  азот;  расход  смеси  12000м3/ч;температура в реакторе 1100К, давление 0,15МПа
Задание 3. Дайте характеристику реакторов с пленочным режимом абсорбции.

Контрольная работа 1
Задание 1. Как учитываются потери тепла в окружающую среду?
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход конечной смеси 66000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля аммиака составляет 0,02. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,48; азот 0,16; аммиак 0,17; остальное метан.
Дополнительно рассчитать степень превращения азота. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 500⁰С. Температура входной смеси 450⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 1% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,96. Объемный расход исходной смеси 100000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,1; остальное азот. Дополнительно рассчитать выход по кислороду.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 500⁰C. Температура входной смеси 4200C, потери тепла в окружающую среду составляют 5% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте константы равновесия реакции по нулевому приближению в интервале температур 300-700⁰C
С₂Н₄ + Н₂О_(г) = С₂Н₅ОН_(г)
Задание 2. Синтез сероводорода проводят по реакции:
S₂ + 2H₂ - 2H₂S
Концентрация газообразной серы, водорода и сероводорода в исходной смеси составляют (мольные доли): Z_S2=0.20, Z_H2=0.52, Z_H2S=0, остальное – азот. Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 8364/T – 3.84∙lg(T)+2.83
а) Рассчитать равновесную степень превращения серы (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=700K и P=5ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения серы (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=900K и P=5ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения серы (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=700K и P=30ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения серы (XE) и равновесный состав
(ZiE) при T=900K и P=30ат.
Задание 3. Синтез метанола
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(Z_H2∙(Z_CO/Z_CH3OH)^0.25 – (Z_CH3OH/Z_CO)^0.25 / Kp^0.5)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K+ =0.045∙exp(44000/(8.31∙633)-44000/(8.31∙T))
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgKp= 3148/T – 9.2833∙lgT + 3.145∙10^-3∙T – 4.2613∙10^-7∙T² + 13.8144
Исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,18; водород 0,53; метанол 0,01; остальное – метан.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и степени превращения метана 0,3.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 30МПа и степени превращения метана 0,3.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 25МПа и степени превращения метана 0,4.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Какие продукты химической промышленности получаются каталитическим путем
Задание 2. Синтез метанола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙( Z_H2∙(Z_CO / Z_CH3OH)^0,25 – (Z_CH3OH / Z_CO)^0,25 / Kp^0,5 ) (моль СО/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ =0.045∙exp(44000/(8.31∙633) – 44000/(8,31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp=3148/T – 9.2833∙lgT + 3.145∙10^-3∙T – 4.2613∙10^-7∙T² + 13.8144
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CO=0.5 и производительность по метанолу, если исходный состав (мольные доли):
СO 0,19; H₂ 0,54; метанол 0,01; остальное – метан; расход смеси 50000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 550К, давление 25МПа.
Задание 3. Дайте характеристику реакторов для гомогенных процессов

Контрольная работа 1
Задание 1. Как определить тепловой эффект реакции?
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза аммиака. Объемный расход исходной смеси 58000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля водорода составляет 0,61. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,50; азот 0,13; аммиак 0,18; остальное метан. Дополнительно рассчитать массовую долю аммиака в конечной смеси.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 450⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 4% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, в реакторе отсутствуют теплообменные устройства.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,88. Объемный расход исходной смеси 80000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; кислород 0,06; оксид серы (VI) 0.01; остальное азот. Дополнительно рассчитать выход по оксиду серы.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 600⁰C. Температура входной смеси 500⁰C, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте константы равновесия реакции по нулевому приближению в интервале температур 300-700⁰C
N₂ + 3H₂ = 2NH₃
Задание 2. Окисление паров соляной кислоты кислородом воздуха проводят по реакции: 4HCl + O₂ - 2Cl₂ + 2H₂O
Концентрация хлористого водорода, хлора и водяного пара в исходной смеси составляют (мольные доли): ZHCl=0.10, остальное – воздух.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 5881.7/T – 0.93∙lg(T)+1.37∙10^-4∙T-1.758∙10^-6∙T² - 4.1744
а) Рассчитать равновесную степень превращения хлористого водорода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=450K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения хлористого водорода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=650K и P=1ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения хлористого водорода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=450K и P=10ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения хлористого водорода (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=650K и P=10ат.
Задание 3. Дегидрирование этилбензола C6H5 - C2H5 = C6H5 - C2H3 +H2
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_C6H5C2H5 – P_C6H5C2H3∙P_H2 / Kp)/(1 + K_C ∙ (P_C6H5C2H3)²)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =exp(31,303-192740/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
Kp=exp( -13.069 - 13127/T - 3.077∙10^-3∙T +3.6∙10^-7∙T² + 4.28∙ln(T))
Зависимость константы адсорбционного равновесия от температуры
K_С =exp(58241/(8.31∙T)-3,8258)
Исходный состав (мольные доли): этилбензол 0,15; остальное – водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения этилбензола 0,3.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения этилбензола 0,3.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения этилбензола 0,4.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Какие продукты нефтепереработки получаются каталитическим путем?
Задание 2. Дегидрирование этилбензола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения
C₆H₅ - C₂H₅⇒ C₆H₅ - C₂H₃ +H₂
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_C6H5C2H5 – P_C6H5C2H3∙P_H2 / Kp)/(1 + K_C ∙ (P_C6H5C2H3)²) (моль С_6H5C2H5/м³с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =exp(31,303-192740/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
Kp=exp( -13.069 - 13127/T - 3.077∙10^-3∙T +3.6∙10^-7∙T² + 4.28∙ln(T))
Зависимость константы адсорбционного равновесия от температуры
K_С =exp(58241/(8.31∙T)-3,8258)
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения этилбензола X_C6H5C2H5=0.65 и производительность по стиролу, если исходный состав (мольные доли): этилбензол 0,18; остальное – водяной пар; расход смеси 5000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 900К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Дайте характеристику реакторов с фильтрующим слоем твердого реагента.

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите среднюю теплоемкость воздуха при нормальных условиях.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 52000 м³/ч. В исходной смеси объемная доля CO составляет 0,14. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,58; CO 0,12; метанол 0,05; остальное метан. Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 300⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 80% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Производительность 9500 м³/ч оксида серы (VI). Объемный расход исходной смеси 110000 м³/ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,11; оксид серы(VI) 0.01; остальное кислород, азот. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): азот 0,83; остальное оксид серы (IV), оксид серы (VI), кислород.
Дополнительно рассчитать степень превращения диоксида серы. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 650⁰С. Температура входной смеси 480⁰C, потери тепла в окружающую среду составляют 5% теплоты, поступающей с потоком исходных веществ.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте константы равновесия реакции по нулевому приближению в интервале температур 300-700⁰C
2CO+2H₂=CH₃COOH_(г)
Задание 2. С целью очистки технологического газа от следов оксида углерода проводят метанирование по реакции:
CO+3H₂⇔CH₄+H₂O
Исходные концентрации оксида углерода, водорода, метана и водяного пара равны,
соответственно (моль.доли): Z_CO=0.10, Z_H2=0.52, Z_CH4 = 0.05, Z_H2O=0.05, остальное – азот.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 9874/T - 7,14∙lg(T) + 9.
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 500К, давление 1 ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 550К, давление 10 ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 750К, давление 1 ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида углерода (XE) и равновесный
состав при температуре 750К, давление 10 ат.
Задание 3. Дегидрирование бутана.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_С4H10 / P_C4H8 )∙(1-P_C4H8∙P_H2 / (P_C4H10∙Kp))  (м³C₄H₁₀/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgK+ = 9.6 – 9050/T
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -6700/T + 7.574
Исходный состав (мольные доли): бутан 0,3; бутен 0,02; водород 0,01; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и
степени превращения бутана 0,6.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и
степени превращения бутана 0,6.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и
степени превращения бутана 0,7.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Дайте характеристику каталитическим процессам в химической промышленности.
Задание 2. Дегидрирования бутана проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙(P_С4H10 / P_C4H8 )∙(1-P_C4H8∙P_H2 / (P_C4H10∙Kp)) (м³C₄H₁₀/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
lgK₊ = 9.6 – 9050/T
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -6700/T + 7.574
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения бутана X_C4H10=0.75 и производительность по бутену, если исходный состав (мольные доли): бутан
0,32; бутен 0,02; водород 0,01; остальное – азот; расход смеси 15000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 1100К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Дайте характеристику каскада реакторов с механическими мешалками.

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите среднюю теплоемкость смеси газообразных азота и водорода, если их объемы соотносятся N₂:H₂ = 1:3 при нормальных условиях.
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход исходной смеси 56500 м³/ч. Концентрация компонентов в исходной смеси (объемные доли): водород 0,72; оксид углерода(II) 0,18; метанол 0,01; остальное метан. В конечной смеси объемная доля метанола составляет 0,04. Дополнительно рассчитать степень превращения водорода.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 450⁰С. Температура входной смеси 300⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 2% от теплоты, поступающую с потоком исходных веществ.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Производительность 10500 м³/ ч оксида серы (VI). Объемный расход исходной смеси 90000 м³/ ч. Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): азот 079; остальное оксид серы(IV), оксид серы(VI), кислород. Концентрации компонентов в конечной смеси (объемные доли): кислород 0,01; оксид серы (VI) 0,13; остальное оксид серы(IV); азот. Дополнительно рассчитать степень превращения кислорода.
Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 550⁰С. Температура входной смеси 450⁰C, потери тепла в окружающую среду составляют 4% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте константы равновесия реакции по нулевому приближению в интервале температур 300-700⁰C
2NO + O₂ = 2NO₂
Задание 2. Синтез аммиака проводят по реакции по реакции: N₂ + 3H₂ = 2NH₃
Исходные концентрации азота, водорода и аммиака равны (мольные доли): Z_N2=0.18, Z_H2=0.63, Z_NH3=0.02; остальное – метан.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 2078/T – 2,4943∙lg(T-1,256∙10^-4∙T +1,8564∙10^-7∙ T² +2,206
а) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=500K и P=200ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=800K и P=200ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=500K и P=600ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=800K и P=600ат.
Задание 3. Разложение метанола.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙((Z_CH3OH / Z_CO)^0,25 ∙ Kp^0.5 – Z_H2∙(Z_CO / Z_CH3OH)^0.25)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =0.041∙exp(440000/(8.31∙573)-44000/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= -3886/T +8.142∙lgT -2.47∙10^-3∙T +0.27∙10^-6 ∙T² +0.014∙10⁵ / T² – 10.826 Исходный состав (мольные доли): метанол 0,25; монооксид углерода 0,02; водород 0,01; остальное - водяной пар.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения метанола 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,2МПа и степени превращения метанола 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и степени превращения метанола 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Дайте характеристику каталитическим процессам в нефтепереработке.
Задание 2. Разложение метанола проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙((Z_CH3OH / Z_CO)^0,25 ∙ Kp^0.5 – Z_H2∙(Z_CO / Z_CH3OH)^0.25) (моль CH₃OH /м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊ =0.041∙exp(440000/(8.31∙573)-44000/(8.31∙T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= -3886/T +8.142∙lgT -2.47∙10^-3∙T +0.27∙10^-6 ∙T² +0.014∙10⁵ / T² – 10.826
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CH3OH=0.6 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): метанол 0,3; монооксид углерода 0,01; водород 0,01; остальное – водяной пар; расход смеси 8000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 900К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Структура связей ХТС

Контрольная работа 1
Задание 1. Определите среднюю теплоемкость смеси воздуха и диоксида серы, если диоксида серы 13 об.% при нормальных условиях
Задание 2. Рассчитать материальный баланс реактора синтеза метанола. Объемный расход конечной смеси 51500 м³/ч. В исходной смеси объемная доля CO составляет 0,14. Концентрация компонентов в конечной смеси (объемные доли): водород 0,58; CO 0,12; метанол 0,05; остальное метан. Дополнительно рассчитать теоретические расходные коэффициенты по сырью.
Рассчитать температуру смеси на выходе из реактора, если температура входной смеси 310⁰С, потери тепла в окружающую среду составляют 3% от теплоты, поступающей с потоком исходных веществ, а с помощью теплообменных устройств отводят 80% теплоты химической реакции.
Задание 3. Рассчитать материальный баланс реактора окисления оксида серы(IV). Степень превращения диоксида серы 0,94. Производительность 11000 м³ / ч оксида серы (VI). Концентрации компонентов в исходной смеси (объемные доли): оксид серы(IV) 0,12; кислород 0,09; остальное азот.
Дополнительно рассчитать выход по кислороду. Рассчитать количество теплоты, которое необходимо отвести из реактора, чтобы температура на выходе составляла 550⁰С. Температура входной смеси 420⁰C, потери тепла в окружающую среду составляют 3% теплоты химической реакции.
 

Контрольная работа 2
Задание 1. Рассчитайте константы равновесия реакции по нулевому приближению в интервале температур 300-700⁰C
CO + H₂O_(г) = H₂ + CO₂
Задание 2. Оксид азота окисляют кислородом воздуха по реакции: 2NO + O₂ = 2NO₂
Исходная концентрация оксида азота, кислорода и диоксида азота равны (мольные доли): Z_NO=0.25, Z_NO2=0.03, остальное – воздух.
Дана зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp = 6017,2/T – 0,998∙lg(T)+0,302∙10^-3∙T – 0.237∙10⁵ / T² – 5.175
а) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=350K и P=1ат.
б) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=550K и P=1ат.
в) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=350K и P=10ат.
г) Рассчитать равновесную степень превращения оксида азота (XE) и равновесный состав (ZiE) при T=550K и P=10ат.
Задание 3. Конверсия монооксида углерода водяным паром.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(Z_CO – Z_CO2∙Z_H2 / (Z_H2O∙Kp)) (моль СО/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры
K₊ =(9000/22,4)∙exp((40000/8.31)∙(1/498-1/T))
Зависимость константы равновесия от температуры
lgKp= 2485,5/T +1,565∙lgT -0,066∙10^-3∙T – 0,207∙10⁵/T² - 6,946
Исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,18; водяной пар 0,56, водород 0,1; диоксид углерода 0,05; остальное – азот.
а) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0,1МПа и степени превращения монооксида углерода 0,5.
б) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 1МПа и степени превращения монооксида углерода 0,5.
в) Построить зависимость скорости реакции от температуры при давлении 0.1МПа и степени превращения монооксида углерода 0,6.
 

Контрольная работа 3
Задание 1. Дайте характеристику каталитическим процессам, применяемым в водородной энергетике.
Задание 2. Конверсию монооксида углерода водяным паром проводят в адиабатическом реакторе полного смешения.
Кинетическое уравнение
U=K₊∙P∙(Z_CO – Z_CO2 ∙ Z_H2 / (Z_H2O∙Kp)) (моль CO/м³∙с)
Зависимость константы скорости прямой реакции от температуры:
K₊=(9000/22.4)∙exp((40000/8.31)∙(1/498 – 1/T))
Зависимость константы равновесия от температуры:
lgKp= 2485.5/T +1.565∙lgT – 0.066∙10^-3∙T – 0.207∙10⁵/T² – 6.946
Рассчитать объем реактора, необходимого для достижения степени превращения X_CO=0.7 и производительность по водороду, если исходный состав (мольные доли): монооксид углерода 0,15; водяной пар 0,5; водород 0,1; диоксид углерода 0,05; остальное – азот; расход смеси 10000 м³/ч; температура смеси на входе в реактор 800К, давление 0,1МПа.
Задание 3. Сырьевая подсистема ХТС