Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Молярні маси компонентів реакції становлять

М (NH₃) = 17 г/моль,

М (О₂) = 32 г/моль,

М (NO) = 30 г/моль,

М (Н₂О) = 18 г/моль.

Р (NH₃) = 17 / 22,4 = 0,76;

Р (О₂) = 32 / 22,4 = 1,42;

Р (NO) = 30 / 22,4 = 1,34,

P (Н₂О) = 18 /22,4 = 0,8.

Тоді V (NH₃) = 40000 / 1,34 = 29850,7 м³,

m⁰ _NH3 =

V⁰(NH₃) =

V⁰ =

V⁰_O2 = 268285.8 * 0.21 = 56340 м³

m⁰_O2 = 56340 * 1,42 = 80002,8 кг

V⁰_NO = 268285.8 * 0.66 = 177068.6 м³

m⁰_NO = 177068.6 * 1,34 = 237271.9 кг

Результати розрахунків заносимо до таблиці до статті „Прихід”. Після закінчення реакції у суміші залишається:

m_NO = 23367,7 (1 - 0,9) = 2336,77 кг;

V_NО = 268285.8 * (1 – 0.9) = 26828.58 м³

Матеріальний баланс перетворення аміаку в оксид азоту (ІІ)

Компонент	Прихід				Витрати
	кг	% мас.	м3	% об.	кг	% мас.	м3	% об.
Аміак (NH3)	23367,7	6,85	34877,16	13	2336,77	0,68	26828,58	64.31
Кисень (O2)	80002,8	45,48	56340	21	12703.8	32,67	8531,64	20.44
Оксид азоту (ІІ) NO	237271,9	47,67	17706.86	66	23727.19	61,2	6366,9	15.25
Разом	340642,4	100	268285,7	100	38767,78	100	41727,12	100

m_O2 = 80002,8 -

V_O2 = 56340 – 17706.86 * 0.9 * 3 = 8531.64 м³

m^x NO = 237271,9 + 40000 = 277271.9 кг

V_NO = 8531,64 / 1,34 = 6366,9 м³

Стадія окиснення оксиду азоту(П) до оксиду азоту(ІV) у виробництві азотної кислоти

Для реакції: 2NO + О₂ ↔ 2ΝО₂; ∆Н =-112 * 10⁵ кДж/моль

скласти матеріальний баланс на N тонн оксиду азоту(ІV) за годину.

Ступінь досягнення рівноваги становить 0,97; початкова концентрація [молярна частка, %]: NO - 9 + 0,l*N; O₂ - 17 + 0,1*N; решта - азот, температура газу на виході з реактора (К): Т = 380 + N.

Розрахувати і критично оцінити початкову температуру газової суміші, якщо процес відбувається адіабатично. Обґрунтувати конструкцію реактора і розрахувати його об'єм, якщо його інтенсивність дорівнює 1000 м³/(м³ год).

Враховуючи вихідні концентрації [молярна частка, %]

аміаку - 9 + 0,1*40 = 13%

кисню - 17 + 0,1 *40 = 21%

азот – 56 %

Молярні маси компонентів реакції становлять

М (NO) = 30 г/моль,

М (О₂) = 32 г/моль,

М (NО₂) = 46 г/моль.

Р (NO) = 30 / 22,4 = 1,34,

Р (О₂) = 32 / 22,4 = 1,42;

P (NО₂) = 46 /22,4 = 2.05.

Тоді V (NO) = 40000 / 1,34 = 29850,7 м³,

m⁰ _NO =

V⁰(NO) =

V⁰ =

V⁰_O2 = 362974.97 * 0.21 = 76224.7 м³

m⁰_O2 = 76224.7 * 1,42 = 108239.1 кг

V⁰_NO2 = 362974.97 * 0.56 = 203265,98 м³

m⁰_NO2 = 203265,98 * 2.05 = 416695,25 кг

Результати розрахунків заносимо до таблиці до статті „Прихід”. Після закінчення реакції у суміші залишається:

m_NO = 63230.2 * (1 - 0,97) = 1896,9 кг;

V_NО = 47186.7 * (1 – 0.97) = 1415,6 м³

m_O2 = 108239,1 -

V_O2 = 76224,7 – 23956,348 * 0.97 = 52987,04 м³

m^x NO₂ = 416695,25 + 40000 = 456695,25 кг

V_NО2 = 456695,25 / 2,05 = 222778,0 м³

Матеріальний баланс перетворення оксиду азоту (ІІ) в оксид азоту (ІV)

Компо-нент	Прихід				Витрати
	кг	% мас.	м3	% об.	кг	% мас.	м3	% об.
Оксид азоту (ІІ)	63230,2	10,0	29850,7	9,65	6323,02	1,15	4718,67	1,68
Кисень (O2)	108239.1	17,23	76224.7	24,64	12703.8	2,3	52987,04	18,89
Оксид азоту (ІV) NO2	456695,25	72,7	203265,98	65,7	531105,1	96,54	222778,0	79,43
Разом	628164,55	100	309341,38	100	550131,92	100	280483,71	100

3.2 Теплові розрахунки хімічного реактора

За рівнянням проводимо розрахунок ентропії та енергії Гіббса даного процесу.

4NH₃ + 5О₂ = 4NO + 6H₂O: ∆Н = -946*10³ Дж /кмоль

∆S = 4 ∆S_NO + 6 ∆S_Н2О – (4∆S_ΝН3 + 5∆S_О2)

∆S = 4 * 210,6 + 6 * 188,7 – (4 * 192,0 + 5*205,0) = 181,6 Дж/моль*К

∆G = 4 ∆ G _NO + 6 ∆ G _Н2О – (4∆ G _ΝН3 + 5∆ G _О2)

∆G = 4 *86,6 + 6 * (-228,6) – (4* (-16,7) +5* 0) = -958,4 кДж/моль

Визначимо початкову температуру даного процесу

Т =

Початкова температура становить 68,28 К

Проведемо розрахунок маси каталізатора необхідного для одержання 400 т оксиду азоту на першій стадії добування азотної кислоти.

Визначимо інтенсивність роботи каталізатора за 1 годину.

3,84 т / 24 = 0,16 т

Маса каталізатора становитиме: 0,16 * 400 = 64 т

Розрахунок

За рівнянням проводимо розрахунок ентропії та енергії Гіббса даного процесу.

2NO + О₂ ↔ 2ΝО₂; ∆Н =-112 * 10³ кДж/моль

∆S = 2*∆S_NO2 – (2*∆S_ΝО + ∆S_О2)

∆S = 2 * 240,2 – (2 * 210,6 + 205,0) = -145,8 Дж/моль*К

∆G = 2 ∆ G _NO2 – (2∆ G _ΝО + ∆ G _О2)

∆G = 2 *51,5 – (2* 86,6 + 0) = -70,8 кДж/моль

Визначимо початкову температуру даного процесу

Т =

Початкова температура становить 282,5 К

Проведемо розрахунок об`єму каталізатора необхідного для одержання 400 т оксиду азоту (ІV) на другій стадії добування азотної кислоти.

Розділ 4 Оцінка екологічності виробництва

Всі відомі технологічні процеси хімічного виробництва супроводжуються утворенням великої кількості відходів у вигляді шкідливих газів та пилу, шлаків, шламів, стічних вод, що містять різні хімічні компоненти, які забруднюють атмосферу, воду та поверхню землі.

Виробництво азотної кислоти спричиняє значні забруднення кислотоутворюючими оксидами - азоту, сірки, а також вуглекислого газу, аміаком. Їх надходження в повітря помітно змінило склад сучасної атмосфери порівняно з доіндустріальним періодом [8].

В повітрі міститься значна кількість, концентрація значно перевищує ГДК в кілька разів. Однією з особливостей атмосфери є її здатність до самоочищення. Самоочищення атмосферного повітря відбувається внаслідок сухого та мокрого випадання домішок, абсорбції їх земною поверхнею, поглинання рослинами, переробки бактеріями, мікроорганізмами та іншими шляхами. Садіння дерев та кущів сприяє очищенню повітря від пилу, оксидів вуглецю, діоксидів сірки та інших речовин. Найкращі поглинальні властивості стосовно діоксиду сірки має тополя, липа, ясен. Одне доросле дерево липи може акумулювати протягом доби десятки кілограмів діоксиду сірки, перетворюючи його в нешкідливу речовину. Велика роль в очищенні атмосферного повітря належить ґрунтовим бактеріям та мікроорганізмам. При температурі 15-35 °С мікроорганізми переробляють на 1 м² до 81 т на добу оксидів та діоксидів вуглецю. Однак можливості природи щодо самоочищення мають обмеження, що слід враховувати при розробці нормативів ГДВ.

Після очищення газові викиди містять гранично допустиму концентрацію шкідливих речовин ГДК (NH₃) = 20 мг/м³, ГДК (NO₂) = 5 мг/м³.

Сучасні вимоги до якості та ступеня очищення викидів досить високі. Для їх дотримання необхідно використовувати технологічні процеси та обладнання, які знижують або повністю виключають викид шкідливих речовин в атмосферу, а також забезпечують нейтралізацію утворених шкідливих речовин; експлуатувати виробниче та енергетичне обладнання, котре виділяє мінімальну кількість шкідливих речовин; закрити невеликі котельні та підключити споживачів до ТЕЦ; застосовувати антитоксичні присадки, перевести теплоенергетичні установки з твердого палива на газ.

Способи очищення викидів в атмосферу від шкідливих речовин можна об'єднати в такі групи:

— очищення викидів від пилу та аерозолів шкідливих речовин;

— очищення викидів від газоподібних шкідливих речовин;

— зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згоряння транспортних засобів та стаціонарних установок;

— зниження забруднення атмосфери при транспортуванні, навантаженні і вивантаженні сипких вантажів.

Для очищення викидів від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні та комбіновані методи.

Методи очищення викидів від газоподібних речовин за характером фізико-хімічних процесів з очищуваними середовищами поділяються таким чином:

— промивання викидів розчинниками, що не сполучаються із забруднювачами (метод абсорбції);

Характеристики

Список файлов курсовой работы