Примеры расчетов

Пример 1. Определить степень превращения и расход известняка (на 1 т готового продукта) при получении извести, которая содержит, %: СаО – 87; СаСО₃ – 8; примеси – 5.

СаСО₃ ® СаО + СО₂.

Молярная масса (г/моль или кг/кмоль): СаСО₃ – 100; СаО – 56.

Решение. Расчет ведем на 100 кг технической извести, получаемой при обжиге известняка и содержащей 87% СаО. Тогда известь содержит 87 кг СаО и 8 кг СаСО₃. Для образования 87 кг СаО требуется масса СаСО₃, равная:

87 × 100 / 56 = 155,4 кг.

Следовательно, на обжиг поступило СаСО₃ в количестве

155,4 + 8 = 163,4 кг.

Степень превращения составит

х = 155,4 / 163,4 × 100 = 95,1%.

Рассчитаем расходный коэффициент

Рк = 163,4 / 100 = 1,634 кг/кг.

Таким образом, для получения 1 т извести указанного состава необходимо 1,634 т известняка.

Пример 2. Рассчитать выход аммиака, если на производство 1 т NH₃ расходуется 2 800 м³ (н. у.) азотоводородной смеси, содержащей 0,2 об. % СН₄. Мольное соотношение N₂: Н₂ в азотоводородной смеси составляет 1: 3.

N₂ + 3H₂ ® 2NH₃.

Молярная масса NH₃ – 17 (г/моль или кг/кмоль).

Решение.

Химическое количество аммиака составляет

n = 1000 / 17 = 58,8 кмоль.

Поскольку из 1 кмоль азота образуется 2 кмоль аммиака, теоретический объем азота равен

= 58,8 × 22,4 / 2 = 658,8 м³.

Исходя из того, что в азотоводородной смеси содержится 25 об. % азота, ее расход составит

V _авс = 658,8 × 4 = 2 653,2 м³.

С учетом содержания метана, равного 0,2 об. %, объем аммиачно-воздушной смеси составит

V ₁ = 2 653,2 / (1 – 0,002) = 2 658,5 м³.

Тогда выход NH₃ составит

α = V ₁ / V ₂ × 100 = (2 658,5 / 2 800) × 100 = 94,3%.

Пример 3. Рассчитать селективность процесса производства ССl₄ по Сl₂, если продукты реакций имеют следующий состав, об. %: ССl₄ – 94, СНСl₃ – 6.

4Cl₂ + СН₄ = ССl₄ + 4НСl;

3Cl₂ + СН₄ = СНСl₃ + 3НСl.

Решение.

Расчет ведем на 1 м³ конечной смеси. Исходя из ее состава, объемы продуктов равны: ССl₄ – 0,94 м³, СНСl₃ – 0,06 м³.

Исходя из уравнения реакции, на образование 0,94 м³ ССl₄ израсходовано 0,94 × 4 = 3,76 м³ Сl₂, а на образование 0,06 м³ СНСl₃ – 0,06 × 3 = 0,180 м³ Сl₂. Тогда селективность по хлору составит

j = 3,76 / (3,76 + 0,18) = 0,954, или 95,4%.

Пример 4. Сколько можно получить 35%-ной соляной кислоты из 1 т NaCl, влажность которого 1,2%, если степень превращения NaCl составляет 93,5%, а потери NaCl – 0,8%.

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2НCl.

Молярная масса (г/моль или кг/кмоль): NaCl – 58; НCl – 36,5.