4.4 Определим количество N2 на выходе

Так, как азот присутствует в исходном газе в качестве балласта, то его количество в ходе химической реакции не меняется.

5 Сведём данные по расчётам в таблицу:

Таблица 3 - Итоговый баланс контактного аппарата

Так, как реакция протекает с уменьшением объёма, то объёмные расходы отличаются, а массовые совпадают.

Задача 4

Добавим к предыдущей задаче следующие условия:

Температура газовой смеси на входе в аппарат , а на выходе из него . Средняя теплоёмкость смеси (условно считать постоянной) равна 2,052 .

Потери теплоты в окружающую среду составляют 5% от прихода теплоты

(SO2+1/2О2 SO3+94207 кДж)

Определить количество теплоты, отводимой от аппарата.

1 Изобразим процесс на схеме:

Q1 - теплота, вносимая в контактный аппарат реакционной смесью; Q2 - теплота химической реакции; Q3 - теплота, выводимая из контактного аппарата реакционной смесью; Q4-потери теплоты в окружающую среду; Q5- количество теплоты, отводимое в аппарате

Рисунок 4 - Схема входящих и выходящих потоков в контактном аппарате

2 Определим Q1

;

кВт

3 Определим Q2

,

где n-число молей полученного SO3

973 кВт

4 Определим Q3

;

3168 кВт

5 Определим Q4

;

180 кВт

6 Определим Q5:

;

кВт

7 Сведём данные по расчётам в таблицу

Таблица 4 - Приход теплоты в контактном аппарате

Таблица 5 - Расход теплоты в контактном аппарате

Задача 5

В реакторе протекает реакция: : А+В R . Определить степень превращения ХА и ХВ, при условии А и В взяты в стехиометрическом соотношении; если вещества В в 2 раза больше ( то есть 2 моля вещества на 1 моль вещества А); если вещества В в 3 раза больше.

1 Определим степень превращения, если реагенты взяты в стехиометрическом соотношении

Принимаем: моль, моль

По условию известно, что

Можно определить степень превращения вещества А:

;

Поскольку вещества А и В взяты в стехиометрическом соотношении, то ,

Можно определить степень превращения вещества В:

;

2 Определим если в 2 раза больше

По условию известно, что ,

Можно определить степень превращения вещества А:

Поскольку реагирует половина вещества А, то

Можно определить степень превращения вещества В:

3 Определим если в 3 раза больше

По условию известно, что ,

Можно определить степень превращения вещества А:

Поскольку реагирует половина вещества А, то

Можно определить степень превращения вещества В:

Задача 6

Определить состав смеси и степень превращения для реакции: А+2В 2R+S. Если ;;. Определить

1 Степень превращения реагента В можно определить следующим образом:

;

;

2 Концентрацию реагента А можно определить следующим образом:

3 Концентрацию реагента В можно определить следующим образом:

4 Из стехиометрических коэффициентов определим :

Задача 7

Определить Х SO2 в реакции 2SO2 + O2 > 2SO3, если реакционная смесь имеет состав в начале процесса [% (об.)]: С SO2-7,5; С O2-10,3; С N2-82,2. Содержание SO2 в конце процесса равна 2,5% об.

Замечание:

1. реакция протекает с уменьшением объема, следовательно, необходимо учитывать - относительное изменение объема реакционной смеси.

2. формализуем задачу, т.е. переведем ее в привычные понятия:

аА+вВrR,

где а=2 в=1 r=2

СА.0=7,5% об. СА.е=2,5% об. СВ.0=10,3% об.

3. реагенты взяты не в стехиометрическом соотношении, т.е. О2 в избытке.

4. в реакционной смеси присутствует балластный азот, т.е. для окисления используется О2 воздуха.

1 Определим относительные изменения объема

,

где - первоначальный объем смеси

- объем смеси в конце реакции.

Отношение определим по формуле [2,с.22]:

,

где в - доля стехиометрической смеси исходных реагентов в реакционной смеси.

В нашем случае

,

.

.

.

2 Определим равновесные степени превращения по формуле [2, с.22]:

;

.

Задача 8

В реакторе протекает реакция: А+2В 2R+S. Начальные количества ; . В реакционной смеси, выходящей из реактора . Известно, что в равновесной смеси содержится . Определить выход продукта .

1 Выход продукта можно определить из следующего соотношения:

2 Степень превращения реагента А можно определить следующим образом:

;

3 Равновесную степень превращения реагента А можно определить из выражения:

;

4 Определим выход продукта:

Задача 9

Определить необходимое время пребывания ф в РИС-П для достижения ХА = 0,9.В реакторе проводится изотермическая необратимая реакция второго порядка, реактор заполнен частично веществом А, мольная масса 110кг/кмоль, плотность исходного раствора и продукта 1100кг/м3 и1320кг/м3, константа химической реакции К =0,8м3/моль ч.

Задачу решаем двумя способами без учета плотности и с учетом плотности.

1 Определим фрис-п без учета изменений плотности:

1.1 Изобразим схему расчета:

Рисунок 5 - Расчетная схема

2 Определим фрис-п с учетом изменения плотности( объема):

2.1 Изобразим схему расчета

Рисунок 6 - Схема расчета

2.2 Определим степень изменения объема :

[мет. 2 с.30]

Принимаем , что объем и плтности взаимосвязаны следующим образом.

где это объем и плотность смеси в данный, объем и плотность в начальный момент времени.

По условию, если ХА =1, то

2.3 Определим СА.О:

2.4 Определим концентрацию СА :

Примечание: задачу решаем в общем виде.

2.5 Определим скорость химической реакции:

2.6 Определим фрис-п :

Подставим значение скорости и получим:

Проинтегрируем и получим:

Подставим численные значения:

Задача 10

Рассчитать объём реактора идеального вытеснения (РИВ) при проведении в нём реакции: А R+SО.

Условия:

1 Объёмный расход исходного компонента ;

2 Начальная концентрация ;

3 Константа скорости химической реакции

4 Степень превращения .

Примечания:

1 Данная реакция второго порядка (это следует из уравнения реакции и размерности константы скорости химической реакции);

2 Размерность величин переведём в систему СИ , так как объёмный расход и константа скорости химической реакции приведены в разных размерностях.

Рассчитаем объём реактора идеального вытеснения:

;

.

Задача 11

Определить какое количество вещества А можно переработать в РИС-П за сутки при проведении реакции : , если

объём РИС-П ;