Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
Кафедра общей химической технологии и катализа
Химические реакторы
Санкт-Петербург
2012

Стоимость выполнения заданий 1, 2 уточняйте при заказе

Готовы следующие варианты: 0, 5, 6, 7, 8, 9(только задание 1)

Задание 1
Цель: рассчитать оптимальное время пребывания в реакторе идеального вытеснения с целью получения указанного целевого компонента. В расчетах использовать закон действующих масс.

Задание 2
Цель: определить оптимальное время пребывания в реакторе для проведения химических реакций с целью получения бензола из метилциклопентана. Температура на входе в реактор не должна превышать 500С.
Реакция: Метилциклопентан → Бензол + 2•Н2
Расчет константы скорости проводить по уравнению Аррениуса.

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
Кафедра общей химической технологии и катализа
Ю.В. Александрова, Е.А. Власов, С.А. Лаврищева, А.Ю. Постнов
Химические реакторы
Методические указания и контрольные задания для студентов
заочной формы обучения
Санкт-Петербург
2014

Стоимость выполнения контрольных работ 1, 2 по химическим реакторам уточняйте при заказе.

Готовы следующие варианты:

Вариант 01

Контрольная работа №1.
Задание 1.
Технологические критерии: степень превращения и выход продукта. Управление степенью превращения и выходом продукта для обратимых и необратимых реакций.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов. При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора Co(NO3)2 (раствор 1) объемом 1 м3, полученного растворением кристаллогидрата Co(NO3)2∙6H2O и 30 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,3; степень превращения нитрата кобальта – 80%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V1, м3/ч) состава (об%): CH4 – 98; N2 – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZNCH4/ZNH2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH4 + H2O = 3H2 + CO (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2 (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V1) от степени конверсии (X): V1=f(X)
Дополнительные данные для расчета:
Х-степень конверсии метана с водяным паром (Х= 0,5 - 0,9);
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2);
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т1=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т2=430-1250°С);
V2 – расход сжигаемого природного газа в печи (V2 = 15000-80000 м3/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH1 =206000 кДж; ΔH2 = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м3•градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа №2.
Задание 1.
Каскад реакторов полного смешения. Принцип расчета.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,10, кислород -0,12, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Расход исходной газовой смеси 40000 нм3/ч.
Температура на входе в реактор 560 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,8 от равновесного значения. Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,13; водяной пар – 0,70; водород – 0,05; углекислый газ -0,02; остальное-метан. Расход исходной смеси 40000 м3/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 550 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м3.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 6 м3.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 550 К составляет 0,964
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 05/06/2014

Вариант 02

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Технологические критерии: производительность и интенсивность. Управление производительностью и интенсивностью для обратимых и необратимых реакций.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов. При взаимодействии 20% (масс.) водного раствора Ni(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.2 м³, полученного растворением кристаллогидрата Ni(NO₃)₂∙6H₂O и 22 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля(II). Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения нитрата никеля – 85%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZNCH₄/ZNH₂O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₁) от температуры газовой смеси на входе в реактор (T₁): V₁=f(T₁)
Дополнительные данные для расчета: Х-степень конверсии метана с водяным паром (Х= 0,5 - 0,9);
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2);
Т₁ – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т₂ - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м³/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Каскад реакторов идеального вытеснения с промежуточным теплообменом. Оптимальный температурный режим.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,07, кислород -0,13, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры: ...
Зависимость константы равновесия от температуры: ...
Кинетическое уравнение: ...
Расход исходной газовой смеси 45000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 570 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,85 от равновесного значения. Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,13; водяной пар – 0,7; водород – 0,05; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры: ...
Зависимость константы равновесия от температуры: ...
Кинетическое уравнение: ...
Расход исходной смеси 60000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 600 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 600 К составляет 0,947
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 23/05/2014

Вариант 03

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Технологические критерии: селективность интегральная и дифференциальная. Управление селективностью, интенсивностью для параллельных и последовательных реакций.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора Mn(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.4 м³, полученного растворением кристаллогидрата Mn(NO₃)₂∙6H₂O и 20 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид марганца(II). Коэффициент избытка осадителя составляет 1,2; степень превращения нитрата марганца – 90%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₁) от температуры газовой смеси на выходе в реактор (T₂): V₁=f(T₂)
Дополнительные данные для расчета:
Х-степень конверсии метана с водяным паром (Х= 0,5 - 0,9);
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2);
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м3/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Особенности работы и конструкции реакторов с внутренним теплообменом при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,09, кислород -0,11, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 55000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 580 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,7 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,13; водяной пар – 0,7; водород – 0,05; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 45000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 575 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 3 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 7 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 575 К составляет 0,956
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 08/12/2014

Вариант 04

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Общие принципы составления материального баланса химического реактора. Уравнения материальных потоков.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора Al(NO₃)₃ (раствор 1) объемом 1.6м³, полученного растворением Al(NO₃)₃, и 16 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид алюминия. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,1; степень превращения нитрата алюминия – 94%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₁), поступающего на конверсию, от расхода природного газа (V₂), идущего на сжигание в печи: V₁=f(V₂)
Дополнительные данные для расчета:
Х-степень конверсии метана с водяным паром (Х= 0,5 - 0,9);
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2);
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м3/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Особенности работы и конструкции реакторов с внешним теплообменом при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,08, кислород -0,14, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 60000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 590 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,75 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,13; водяной пар – 0,7; водород – 0,05; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 55000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 650 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 4 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 650 К составляет 0,927
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 11/03/2015

Вариант 05

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Общие принципы составления теплового баланса химического реактора. Уравнения расчета тепловых потоков.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов. При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора Mg(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.8 м³, полученного растворением кристаллогидрата Mg(NO₃)₂∙6H₂O и 32 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид магния. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,05; степень превращения нитрата магния – 96%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,35.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₂), идущего на сжигание в печи, от степени конверсии (X): V₂=f(X)
Дополнительные данные для расчета:
X – степень конверсии метана с водяным паром (X=0.5-0.9)
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2)
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Особенности работы и конструкции реакторов с холодным байпасированием при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,11, кислород -0,13, триоксид серы -0.01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...  моль SO₂/(c∙м³)
где  P_i - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 70000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 600 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,9 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,13; водяной пар – 0,7; водород – 0,05; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...моль СО/(c∙м³)
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...моль СО/(c∙м³)
Расход исходной смеси 65000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 625 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 570 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 625 К составляет 0,937
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 18/04/2016

Вариант 06

Контрольная работа 1.
Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 20% (масс.) водного раствора CoSO₄ (раствор 1) объемом 2 м³, полученного растворением CoSO₄ и 28 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта(II). Коэффициент избытка осадителя составляет 1,3; степень превращения сульфата кобальта – 98%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₂), идущего на сжигание в печи, от температуры газовой смеси на входе в реактор (T₁): V₂=f(T₁) Дополнительные данные для расчета:
X – степень конверсии метана с водяным паром (X=0.5-0.9)
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2)
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Особенности работы и конструкции реакторов с внутренним теплообменом при проведении эндотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,10, кислород -0,12, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры: ...
Зависимость константы равновесия от температуры: ...
Кинетическое уравнение:
... моль SO₂/(c∙м³)
где P_i - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 40000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 610 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,8 от равновесного значения. Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,17; водяной пар – 0,65; водород – 0,07; углекислый газ -0,03; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:
моль СО/(c∙м³)
Зависимость константы равновесия от температуры: ...
Кинетическое уравнение:
... моль СО/(c∙м³)
Расход исходной смеси 40000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 550 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³. Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 6 м³. Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 550 К составляет 0,944
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 19/05/2016

Вариант 07

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор идеального вытеснения. Вывод уравнения материального баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора NiSO₄ (раствор 1) объемом 1 м³, полученного растворением NiSO₄ и 20 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения сульфата никеля – 80%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₂), идущего на сжигание в печи, от температуры газовой смеси на выходе из реактора (T₂): V₂=f(T₂)
Дополнительные данные для расчета:
X – степень конверсии метана с водяным паром (X=0.5-0.9)
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2)
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Особенности работы и конструкции реакторов с внешним теплообменом при проведении эндотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,07, кислород -0,13, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 45000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 620 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,85 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,17; водяной пар – 0,65; водород – 0,07; углекислый газ -0,03; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 60000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 600 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 600 К составляет 0,92
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 05/09/2014

Вариант 08

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор идеального вытеснения. Адиабатический температурный режим. Вывод уравнения теплового баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора MnSO₄ (раствор 1) объемом 1,2 м³, полученного растворением MnSO₄ и 12 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид марганца. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,2; степень превращения сульфата марганца – 85%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость расхода природного газа (V₂), идущего на сжигание в печи, от расхода природного газа, поступающего в реактор конверсии (V₁): V₂=f(V₁)
Дополнительные данные для расчета:
X – степень конверсии метана с водяным паром (X=0.5-0.9)
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2)
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Многополочные реакторы. Различные способы регулирования температурного режима: байпас, теплообмен, промежуточный отвод продуктов.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,09, кислород -0,11, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 55000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 630 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,7 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,17; водяной пар – 0,65; водород – 0,07; углекислый газ -0,03; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 45000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 575 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 3 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 7 м³.

Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 575 К составляет 0,933

Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 11/12/2014

Вариант 09

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор идеального вытеснения. Изотермический температурный режим. Вывод уравнения теплового баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора MgSO₄ (раствор 1) объемом 1.4 м³, полученного растворением кристаллогидрата MgSO₄∙7H₂O и 30 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид магния. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,1; степень превращения сульфата магния – 90%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени конверсии (X) от расхода природного газа V₁, идущего в реактор конверсии: X=f(V₁)
Дополнительные данные для расчета:
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции (2);
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м3/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Сравнение работы адиабатических реакторов идеального вытеснения и полного смешения при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,08, кислород -0,14, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 60000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 640 K.
Давление в реакторе 2 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,75 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,17; водяной пар – 0,65; водород – 0,07; углекислый газ -0,03; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 55000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 650 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 4 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 650 К составляет 0,893
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 08/12/2014

Вариант 10

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор идеального вытеснения. Политермический температурный режим. Вывод уравнения теплового баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 20% (масс.) водного раствора CoCl₂ (раствор 1) объемом 1.6 м³, полученного растворением CoCl₂ и 26 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,05; степень превращения хлорида кобальта – 94%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,35.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени конверсии (X) от температуры газовой смеси на входе в реактор (T₁): X=f(T₁)
Дополнительные данные для расчета:
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);

V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м³/ч)

Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.

Дата выполнения: 02/04/2015

Вариант 11

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Конструкции и характеристика реакторов, работающих в адиабатическом температурном режиме.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора NiCl₂ (раствор 1) объемом 1.8 м3, полученного растворением NiCl₂ и 20 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения хлорида никеля – 96%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)

Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени конверсии (X) от температуры газовой смеси на выходе из реактора (T₂), идущего для сжигания в печи: X=f(T₂)
Дополнительные данные для расчета:
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м³/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Сравнение работы изотермических реакторов идеального вытеснения и полного смешения при проведении экзотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,1, кислород -0,12, триоксид серы -0.01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 40000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 550 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,8 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2. Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,22; водяной пар – 0,55; водород – 0,08; углекислый газ -0,05; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 40000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 550 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 550 К составляет 0,842
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 03/04/2015

Вариант 12

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Конструкции и характеристика реакторов, работающих в изотермическом температурном режиме.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора MnCl₂ (раствор 1) объемом 2 м3, полученного растворением MnCl₂ и 14 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид маоганца. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,3; степень превращения хлорида марганца – 98%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В смеситель поступает природный газ (V₁, м³/ч) состава (об%): CH₄ – 98; N₂ – 2; и водяной пар в соотношении исходных концентраций ZN_CH4/ZN_H2O равной 1/2, а затем газовая смесь направляется в каталитический реактор, где протекает реакция конверсии метана с водяным паром по реакции:
CH₄ + H₂O = 3H₂ + CO  (1)
Так как реакция конверсии эндотермическая, то для поддержания температурного режима в реактор подают теплоноситель, получаемый сжиганием природного газа кислородом воздуха в печи по реакции:
CH₄ + 2O₂ = 2H₂O + CO₂ (2)
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени конверсии (X) от расхода природного газ (V₂), идущего для сжигания в печи: X=f(V₂)
Дополнительные данные для расчета:
Степень окисления метана кислородом воздуха в печи равна 1; кислород взят в соответствии со стехиометрией реакции
Т1 – температура газовой смеси на входе в реактор (Т₁=50-250°С);
Т2 - температура проконвертированной газовой смеси на выходе из реактора (Т₂=430-1250°С);
V₁ – расход природного газа, направленный в реактор на конверсию с водяным паром (V₁=10000 до 60000 м³/ч);
V₂ – расход сжигаемого природного газа в печи (V₂ = 15000-80000 м³/ч)
Изменение энтальпии реакций: ΔH₁ =206000 кДж; ΔH₂ = - 805000 кДж.
Изменением объема газовой смеси и теплоемкости в результате протекания реакции конверсии пренебречь. Средние теплоемкости исходной и проконвертированной газовой смеси равны: 2,34 кДж/м³·градус.
Тепловые потери в реакторе конверсии составляют 3% от тепловой энергии, приносимой газовой смесью в реактор; тепловые потери в печи сжигания составляют 5% от энергии, выделяющейся от сжигания природного газа.

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Сравнение работы изотермических реакторов идеального вытеснения и полного смешения при проведении эндотермических реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,07, кислород -0,13, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение: ...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 45000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 560 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,85 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,22; водяной пар – 0,55; водород – 0,08; углекислый газ -0,05; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 60000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 600 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 600 К составляет 0,807
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 26/05/2014

Вариант 13

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Конструкции и характеристика реакторов, работающих в политермическом температурном режиме.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора MgCl₂ (раствор 1) объемом 1 м3, полученного растворением MgCl₂ и 34 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид магния. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения хлорида магния – 98%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO₂ (Х) от температуры газового потока на выходе из реактора (T2): Х=f(T2).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F =15-155 м²);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Сравнение работы единичного реактора полного смешения и каскада реакторов полного смешения.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,09, кислород -0,11, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 55000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 570 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,7 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,22; водяной пар – 0,55; водород – 0,08; углекислый газ -0,05; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 45000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 575 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 3 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 7 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 575 К составляет 0,825
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 23/05/2014

Вариант 14

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Модель проточного реактора полного смешения. Основные положения. Промышленные реакторы, приближающиеся к модели полного смешения.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 20% (масс.) водного раствора CaCl₂ (раствор 1) объемом 1.2м³, полученного растворением CaCl₂, и 22 % (масс.) раствора гидроксида аммония (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кальция. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,2; степень превращения хлорида кальция – 85%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO₂ (Х) от расхода смеси на входе в реактор (V1): Х=f(V1).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F =15-155 м²);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Выбор модели реактора при проведении параллельных реакций.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,08, кислород -0,14, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 60000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 580 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,75 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,22; водяной пар – 0,55; водород – 0,08; углекислый газ -0,05; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 55000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 650 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 650 К составляет 0,772
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 11/03/2015

Вариант 15

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор полного смешения. Вывод уравнения материального баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора Co(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.4 м³, полученного растворением кристаллогидрата Co(NO₃)₂∙6H₂O и 20 % (масс.) раствора гидроксида натрия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,1; степень превращения нитрата кобальта – 90%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,35.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO₂ (Х) от температуры газового потока на входе в реактор (T₁): Х=f(T₁).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F =15-155 м²);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Выбор модели реактора при проведении последовательных реакций

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,11, кислород -0,13, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 70000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 590 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,9 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,22; водяной пар – 0,55; водород – 0,08; углекислый газ -0,05; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 65000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 625 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 570 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 625 К составляет 0,790
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 23/05/2014

Вариант 16

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор полного смешения. Адиабатический температурный режим. Вывод уравнения теплового баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора Ni(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.6 м³, полученного растворением кристаллогидрата Ni(NO₃)₂∙6H₂O и 16 % (масс.) раствора гидроксида натрия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля(II). Коэффициент избытка осадителя составляет 1,05; степень превращения нитрата никеля – 94%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO₂ (Х) от температуры внутренней стенки теплообменника (T_ст): Х=f(T_ст).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F =15-155 м²);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Реакторы для процесса паровой конверсии метана. Основные конструкции и характеристики.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,10, кислород -0,12, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 40000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 600 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,8 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,19; водяной пар – 0,62; водород – 0,03; углекислый газ -0,01; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 40000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 550 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 550 К составляет 0,92
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 23/05/2014

Вариант 17

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор полного смешения. Изотермический температурный режим. Вывод уравнения теплового баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора Mn(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 1.8 м³, полученного растворением кристаллогидрата Mn(NO₃)₂∙6H₂O и 30 % (масс.) раствора гидроксида натрия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид марганца(II). Коэффициент избытка осадителя составляет 1,3; степень превращения нитрата марганца – 96%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции: 2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO₂ (Х) от поверхности теплообмена холодильника (F): Х=f(F).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);

Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F =15-155 м²);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;

Дата выполнения: 08/04/2015

Вариант 18

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реактор полного смешения. Политермический температурный режим. Вывод уравнения теплового баланса.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора Mg(NO₃)₂ (раствор 1) объемом 2 м3, полученного растворением кристаллогидрата Mg(NO₃)₂∙6H2O и 24 % (масс.) раствора гидроксида натрия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид магния. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения нитрата магния – 98%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от степени окисления диоксида серы (Х): F=f(X).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=400-550 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=550-800°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=50-220°С);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,04-0,16 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,73, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2
Задание 1.
Реакторы для процесса синтеза аммиака. Основные конструкции и характеристики.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,09, кислород -0,11, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры: ...
Зависимость константы равновесия от температуры: ...
Кинетическое уравнение:
  моль SO₂/(c∙м³)
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 55000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 620 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,7 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,19; водяной пар – 0,62; водород – 0,03; углекислый газ -0,01; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры: ...
Зависимость константы равновесия от температуры: ...
Кинетическое уравнение: ...
Расход исходной смеси 45000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 575 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 3 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 7 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 575 К составляет 0,908
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 16/05/2014

Вариант 19

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реакторы с кипящим слоем катализатора. Особенности работы и конструкции

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов. При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора CoSO₄ (раствор 1) объемом 1.0 м³, полученного растворением CoSO₄ и 20 % (масс.) раствора гидроксида натрия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,2; степень превращения сульфата кобальта – 80%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость степени окисления SO₂ (X) от начальной концентрации диоксида серы (Z_SO0): X=f(Z_SO0).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
F – поверхность теплообменника (F=15-155 м²)
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Реакторы для процесса контактного окисления диоксида серы. Основные конструкции и характеристики.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,08, кислород -0,14, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...  моль SO₂/(c∙м³)
где P_i  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 60000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 630 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,75 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,19; водяной пар – 0,62; водород – 0,03; углекислый газ -0,01; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...моль СО/(c∙м³)
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...моль СО/(c∙м³)
Расход исходной смеси 55000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 650 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 4 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 650 К составляет 0,869
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 04/05/2016

Вариант 20

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реакторы с кипящим слоем катализатора. Гидродинамический и температурный режимы.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора NiSO₄ (раствор 1) объемом 1.2 м³, полученного растворением NiSO₄ и 18 % (масс.) раствора гидроксида калия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,1; степень превращения сульфата никеля – 85%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,35.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от температуры газового потока на выходе из реактора(T₂): F=f(T₂).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9)
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Шахтные промышленные реакторы. Особенности работы и применение.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,11, кислород -0,13, триоксид серы -0.01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 70000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 640 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,9 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,19; водяной пар – 0,62; водород – 0,03; углекислый газ -0,01; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 65000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 625 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 6 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 570 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 625 К составляет 0,882
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 06/06/2014

Вариант 21

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Реакторы с кипящим слоем катализатора. Область использования. Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами реакторов.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора MnSO₄ (раствор 1) объемом 1.4 м³, полученного растворением MnSO₄ и 30 % (масс.) раствора гидроксида калия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид марганца. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,05; степень превращения сульфата марганца – 90%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от температуры газового потока на входе в реактор (T₁): F=f(T₁).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9)
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Трубчатые контактные аппараты. Особенности работы и применение.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,10, кислород -0,12, триоксид серы -0.01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 40000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 650 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,8 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,20; водяной пар – 0,70; водород – 0,04; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 40000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 550К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 6 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 550 К составляет 0,915

Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 14/04/2015

Вариант 22

Контрольная работа 1.
Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 20% (масс.) водного раствора MgSO₄ (раствор 1) объемом 1.6 м³, полученного растворением кристаллогидрата MgSO₄∙7H₂O и 28 % (масс.) раствора гидроксида калия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид магния. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,3; степень превращения сульфата магния – 94%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,2.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃

Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от температуры внутренней стенки теплообменника (T_ст): F=f(T_ст).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);

V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9)
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,07, кислород -0,13, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 45000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 570 K.
Давление в реакторе 3 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,85 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,20; водяной пар – 0,70; водород – 0,04; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 60000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 600К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 4 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 5 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 600 К составляет 0,903
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 30/03/2015

Вариант 23

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Сравнение работы реакторов периодического и непрерывного действия.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 25% (масс.) водного раствора CoCl₂ (раствор 1) объемом 1.8 м³, полученного растворением CoCl₂ и 20% (масс.) раствора гидроксида калия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид кобальта. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,25; степень превращения хлорида кобальта – 96%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от степени окисления диоксида серы(X): F=f(X).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9)
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Реакторы с фильтрующим слоем катализатора. Особенности работы и применение.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,09, кислород -0,11, триоксид серы -0.01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 55000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 590 K.
Давление в реакторе 1 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,7 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,20; водяной пар – 0,70; водород – 0,04; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 45000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 575К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 3 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 550 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 7 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 575 К составляет 0,89
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 19/06/2014

Вариант 24

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Выбор реактора периодического или непрерывного действия при проведении параллельных реакций по селективности.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 30% (масс.) водного раствора NiCl₂ (раствор 1) объемом 2 м³, полученного растворением NiCl₂ и 14 % (масс.) раствора гидроксида калия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид никеля. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,2; степень превращения хлорида никеля – 98%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,3.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от расхода газовой смеси на входе в реактор(V₁): F=f(V1).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);
X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9)
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Каскад реакторов полного смешения. Аналитический метод расчета.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,08, кислород -0,14, триоксид серы -0, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 60000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 610 K.
Давление в реакторе 1 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,75 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,20; водяной пар – 0,70; водород – 0,04; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 55000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 650 К.
Объём катализатора, загруженного на первую полку, составляет 5 м³.
Температура реакционной смеси на входе на вторую полку реактора 500 К
Объём катализатора, загруженного на вторую полку, составляет 4 м³.
Равновесная степень превращения СО при температуре на входе в реактор 650 К составляет 0,877
Рассчитать суммарную производительность по водороду.

Дата выполнения: 30/05/2014

Вариант 25

Контрольная работа 1.
Задание 1.
Температурная устойчивость реакторов полного смешения.

Задача 1.
Расчет реактора периодического действия для проведения жидкофазных процессов.
При взаимодействии 15% (масс.) водного раствора MnCl₂ (раствор 1) объемом 1.1м³, полученного растворением MnCl₂ и 20 % (масс.) раствора гидроксида калия (осадитель-раствор 2) образуется целевой продукт реакции – гидроксид марганца. Коэффициент избытка осадителя составляет 1,1; степень превращения хлорида марганца – 90%.
Составить материальный баланс реактора, рассчитать производительность за один цикл и расходные коэффициенты по сырью. Определить требуемый объем реактора периодического действия, если коэффициент запаса объема равен 1,35.

Задача 2.
В реакторе с внутренним теплообменником – холодильником протекает экзотермический процесс окисления диоксида серы кислородом воздуха по реакции:
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃
Задание: Составить тепловой баланс реактора и рассчитать зависимость поверхности теплообмена (F) от исходной концентрации диоксида серы(Zso0): F=f(Zso0).
Дополнительные данные для расчета:
Т₁ – температура газового потока на входе в реактор (Т₁=300-500 °С);
Т₂ - температура газового потока на выходе из реактора (Т₂=530-760°С);
Т_ст – температура стенки теплообменника (Т_ст=30-230°С);
V₁ – расход газовой смеси на входе в реактор (V₁ = 10000-100000 м³/ч);

X – степень окисления диоксида серы (X=0.5-0.9)
Zso0 – исходная концентрация диоксида серы (Zso0 = 0,03-0,15 мольная доля); Соотношение исходных концентраций диоксида серы и кислорода равно 1/0,75, остальное – азот;
Ср-теплоемкость газовой смеси принимается неизменной на входе и на выходе из реактора, С_р=1,24 кДж/ (м³∙ градус);
Удельная теплота химической реакции: ΔH=90000 кДж/кмоль;
Тепловые потери составляют 3% от теплоты химической реакции;
Коэффициент теплопередачи теплообменника: Кт=400 кДж/(м²∙ч∙градус)

Контрольная работа 2.
Задание 1.
Каскад реакторов полного смешения. Графический метод расчета.

Задача 1.
Окисление диоксида серы проводят в адиабатическом реакторе полного смешения. Состав исходной смеси (об. доли): диоксид серы-0,11, кислород -0,13, триоксид серы -0,01, остальное азот. Изменение равновесной степени превращения диоксида серы от температуры реакционной смеси представлено в справочной таблице.
Зависимость константы скорости от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
где  - текущие парциальные давления диоксида серы, триоксида серы и кислорода.
Расход исходной газовой смеси 70000 нм³/ч.
Температура на входе в реактор 630 K.
Давление в реакторе 1 атм.
Степень превращения диоксида серы составляет 0,90 от равновесного значения.
Рассчитать требуемый объём реактора, производительность по триоксиду серы и температуру на выходе из реактора.

Задача 2.
Конверсию СО водяным паром проводят в двухполочном реакторе полного смешения с теплообменом между полками. Состав исходной смеси (об. доли): СО – 0,20; водяной пар – 0,70; водород – 0,04; углекислый газ -0,02; остальное-метан.
Зависимость константы скорости реакции от температуры:...
Зависимость константы равновесия от температуры:...
Кинетическое уравнение:...
Расход исходной смеси 65000 м³/ч.
Давление в реакторе 1 атм.
Температура реакционной смеси на входе в реактор 625 К.

Дата выполнения: 03/04/2015