Министерство образования и науки республики казахстан

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахстанско-Британский технический университет

Научно - образовательный центр химической инженерии

«Кафедра химической инженерии»

СРС №1

по дисциплине «Общая химическая технология»

Тема: «Расчет материального баланса»

Приняла: д.х.н. профессор

Бишимбаева Г. К.

Подготовил: Тастайбеков А.Т.

Алматы 2013

17 вариант

ЗАДАЧА -1.

Задача 17. В реакторе протекают следующие простые реакции:

2CH₄ ¾® CH≡CH + 3H₂

CH₄ + O₂ ¾® CO + H₂O + H₂

2CH₄ ¾® CH₂=CH₂ + 2H₂

CH₂=CH₂ ¾® CH≡CH + H₂

CH₂=CH₂ + 0,5O₂ ¾® CH≡CH + H₂O

H₂ + 0,5O₂ ¾® H₂O

CH≡CH ¾® 2C + H₂

Записать уравнения суммарных независимых реакций образования ключевых продуктов из исходных веществ; по суммарным реакциям рассчитать материальный баланс процесса, если в реактор подают 100 кмоль/ч метана и 62 кмоль/ч кислорода. Степень конверсии метана составляет 98%, выходы ацетилена, этилена, углерода по метану равны соответственно 0,5; 0,01 и 0,15. Вычислить селективности по ключевым продуктам относительно метана. Правильность решения проверить по сумме селективностей ключевых продуктов относительно метана.

1. Записываем уравнения суммарных независимых реакций образования ключевых продуктов:

2CH₄ ¾® CH≡CH + 3H₂ (1)

2CH₄ ¾® CH₂=CH₂ + 2H₂ (2)

CH₄¾® C + 2H₂ (3)

CH₄ + 1,5O₂ ¾® CO + 2H₂O (4)

А₁ - CH₄

А₂ - CH≡CH

А₃ - CH₂=CH₂

А₄ - C

А₅ - CO

А₆ - H₂O

А₇ - H₂

А₈- O₂

2. Определяем конечный мольный поток метана:

F_A1= F_{A1, 0} ×(1- X_A1) = 100(1 – 0,98)= 2 кмоль\ч

3. Определяем мольные конечные потоки ацителена, этилена и углерода

F_A2= υ_А2,1: υ_А1,1 × F_{A1, 0} × X ^А1_А2 = 0,5×100 × 0,5 = 25 кмоль\ч

F_A3= υ_А3,2: υ_А1,2 × F_{A1, 0} × X ^А1_А3 = 0,5×100× 0,01 =0,5 кмоль\ч

F_A4= υ_А4,3: υ_А1,3 × F_{A1, 0} × X ^А1_А4 = 100× 0,15 = 15 кмоль\ч

4. Определяем выход CO:

X ^А1_А5 = 0,98 – (0,5 + 0,01+ 0,15) = 0,32

5. Определяем конечные мольный потоки CO:

F_A5= υ_А5,4: υ_А1,4 × F_{A1, 0} × X ^А1_А5 = 100 × 0,32= 32 кмоль/ч

6. Находим полноту суммарных независимых реакций образования ключевых продуктов:

F₁ = F_A2,1: υ_А2,1= 25/1=25

F₂ = F_A3,2: υ_А3,2= 0,5/1=0,5

F₃ = F_A4,3: υ_А4,3= 15/1=15

F₄ = F_A5,4: υ_А5,4= 32/1=32

7. Определяем конечные мольный потоки воды, водорода и кислорода:

F_A6 = F_A6,0 + (- υ_А6,4× F₄ ) = 2×32 = 64 кмоль/ч

F_A7 = F_A7,0 + (- υ_А7,1× F₁ - υ_А7,2× F₂ - υ_А7,3× F₃ ) = 3×25 + 2×0,5 + 2×15 = 106 кмоль/ч

F_A8 = F_A8,0 + (- υ_А8,4× F₄ ) = 62 – 1,5×32= 14 кмоль/ч

8. Определяем селективность для ацителена, этилена, углерода и СО:

Ф₁ = 25/(100×0,98) = 0,26

Ф₂ = 0,5/(100×0,98) = 0,005

Ф₃ = 15/(100×0,98) = 0,153

Ф₄ = 32/(100×0,98) = 0,33

∑ Ф^А_i = 0,26+ 0,005+ 0,153+ 0,33= 0,75

Материальный баланс

ПРИХОД	РАСХОД
Наименование продукта	Молекулярная масса	кмоль/ч	кг/ч	кмоль/ч	кг/ч
А1 - CH4
А2 - CH≡CH
А3 - CH2=CH2				0,5
А4 - C
А5 - CO
А6 - H2O
А7 – H2
А8 - O2
Итого

Задача 2. Для последовательных реакций

Имеем n_A,0 = 4 моль; n_B = n_C = 1 моль; n_B,0 = n_C,0 = 0 моль. Рассчитать , , и . Правильность решения проверить по и .

Решение:

1) Определяем полноту реакции 1 и 2:

2) Количество вещества или его мольный поток в сложных реакциях:

3) Степень конверсии:

4) Селективность:

5) Определяем :

6) Химический выход:

=1/8+1/4=3/8

Дата добавления: 2015-11-04