2 Расходный коэффициент. Выход продукта
2.1. Определите расходные коэффициенты сырья в производстве карбида кальция, содержащего 90% CaC2, если сырье – антрацит марки АК с содержанием углерода 96%, негашеная известь с содержанием CaO 85%.
2.2. Рассчитайте выход этанола на пропущенный этилен при условии многократной циркуляции этилена, если практический расходный коэффициент этилена равен 0,65 т на 1 т этанола.
2.3. Вычислите теоретические расходные коэффициенты для получения 1 т 30%-ной хлороводородной кислоты сульфатным методом. Брутто-уравнение реакции:
2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl.
2.4. Определите расходный коэффициент технического этаналя (99%-ной)чистоты) для получения 1т уксусной кислоты по уравнению:
CH3CHO + 0,5O2 = CH3COOH,
если выход кислоты по альдегиду равен 93,5%.
2.5. Определите расходные коэффициенты сырья для производства 1 т ортофосфата аммония (NH4)3PO4, если исходные продукты 55%-ная ортофосфорная кислота и 9%-ный аммиак, содержащий 2% влаги.
2.6. Вычислите расходные коэффициенты на 1 т диоксида серы, если содержание серы в руде серного колчедана 45%, влаги – 1,5%, воздух на обжиг колчедана подают с избытком в 1,5 раза. Обжиг серного колчедана осуществляется по уравнению:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2.
2.7. Рассчитайте расход серного колчедана, содержащего 40% серы, на 1 т серной кислоты, если потери серы и оксида серы (IV) в процессе обжига руды (см. задачу 2.6) составляют 3%, а степень абсорбции оксида серы (VI) по реакции SO3 + H2O = H2SO4 равна 99%.
2
2.8. Определите расходный коэффициент фосфорита с массовой долей Ca3(PO4)2 80% для получения 1 т двойного суперфосфата с массовой долей Ca(H2PO4)2 90%. Брутто-уравнение реакции:
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4.
2.9. Рассчитайте расходный коэффициент известняка с массовой долей CaCO3 89% для получения негашеной извести с массовыми долями: CaO – 94%, CaCO3 (недопал) – 1,2%, примеси – 4,8%.
2.10. Химический состав оконного стекла Na2O·CaO·6SiO2. Оксид натрия образуется при разложение соды, оксид кальция – при разложении известняка, оксид кремния – из песка. Рассчитайте теоретические расходные коэффициенты сырья для производства 1 т стекла, если используется сода с массовой долей Na2CO3 93,8%, известняк с массовой долей CaCO3 90,5%, песок с массовой долей SiO2 99%. Брутто-уравнение реакции, протекающей при варке стекла:
Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O·CaO·6SiO2 + 2CO2.
2.11. Чугун выплавляется из бурого железняка Fe2O3·H2O, магнитного железняка Fe3O4, лимонита 2Fe2O3·3H2O или гетита 2Fe2O3·2H2O. Вычислите теоретические расходные коэффициенты этих руд, если массовая доля железа в чугуне 92%. Допускаем, что пустая порода в рудах отсутствует.
2.12.Определите расходные коэффициенты сырья для производства 1 т технического карбида кальция, имеющего следующий состав в массовых долях: CaC2 – 0,78, CaO – 0,15%, C – 0,03, другие примеси – 0,04. Массовая доля CaO в негашеной извести составляет 0,965. Массовые доли примесей в коксе: зола – 0,04, летучие вещества – 0,04, влага – 0,03. Брутто-уравнение реакции:
CaO + 3C = CaC2 + 5CO.
2.13. Рассчитайте расход аммиака и воздуха на 1 т моногидрата азотной кислоты HNO3·H2O. Степени превращения аммиака в оксид азота (II) и оксида азота (II) в оксид азота (IV) равны 0,96, а степень абсорбции оксида азота (IV) водой – 0,98. Расход воздуха учитывается без избытка.
2.14. Определите расход технического карбида кальция, содержащего 83% CaC2, для получения 1000м3 (н.у.) ацетилена C2H2, если степень использования карбида кальция по уравнению:
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
составляет 88%.
2.15. Рассчитайте расходный коэффициент природного газа, содержащего 97% (об.) метана, при получении 1 т уксусной кислоты. Процесс протекает в три стадии: 1) электро-термический крекинг метана; 2) гидратация ацетилена по реакции Кучерова; 3) окисление этаналя. Уравнения соответствующих реакций:
2CH4 = C2H2 + 3H2;
C2H2 + H2O = CH3COH;
CH3COH + 0,5O2 + CH3COOH.
Выход ацетилена из метана составляет 15% от теоретически возможного, этаналя из ацетилена – 60%, уксусной кислоты из этаналя – 90% (масс.).
2.16. При обжиге 1 т известняка образуется 168м3 диоксида углерода. Содержание карбоната кальция в известняке равно 94,5%. Определите степень диссоциации и расход известняка при заданных условиях. Определите расход известняка при полном разложении карбоната кальция.
2.17. Рассчитайте расход реагентов на 1 т фосфора при восстановлении его из фосфоритного концентрата, если процесс может быть описан следующим суммарным уравнением:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = 3СaSiO3 + 2P + 5CO.
Содержание Ca3(PO4)2 в концентрате 54,6%. Кокс содержит 94,5% углерода. Выход фосфора составляет 85%.
2.18. Рассчитайте расход сульфата натрия (содержание Na2SO4 95%) и электро-литического водорода (содержание Н2 97% по массе) на 1т технического сульфида натрия (содержание Na2S 96%).
Реакция протекает по уравнению:
Na2SO4 + 4Н2 = Na2S + 4 H2O.
На побочные реакции расходуется 2% сульфата натрия и водорода от теоретически необходимого количества для получения 1 т технического продукта.
2.19. Сколько можно получить 20%-ной аммиачной воды из 1 т угля при его коксовании, если содержание азота в угле 1%, а до аммиака восстанавливается только 20% этого количества?
2.20. В производстве гипохлорита кальция Ca(ClO)2 используется газ, содержащий 8% (об.) хлора. Давление газа 0,1МПа, температура 250С. Определите выход гипохлорита кальция, отнесенный к 100м3(н.у.) исходного газа, считая абсорбцию хлора полной. Реакция протекает по уравнению:
2Ca(OH)2 + 2Cl2 = CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O.