• ВАРИАНТЫ 5-10
• ВАРИАНТЫ 10-15
• ВАРИАНТЫ 15-20

Вариант 1

1. Производство серной кислоты из сероводорода «мокрым способом», технологическая схема.
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы печи для сжигания сероводорода.

Исходные данные

- на сжигание подается газ следующего состава в расчете на сухой газ, % объемные:

H₂S – 91,3;

SO₂ – 5,5;

Н₂ – 0,8;

СН₄ – 0,9;

С₂Н₆ – 0,5;

С₃Н₈ – 0,5;

С₄Н₁₀ – 0,5;

- газ поступает в количестве 2250 м³/час , при температуре 28 ⁰С и избыточном давлении 0,1 ·10⁵ н/м²;

- газ полностью насыщен водяными парами воды;

- в целях сохранения конструкционных свойств материалов печи допускается нагрев не выше 1200 ⁰С, поэтому температуру горения H₂S принимаем за 1200 ⁰С;

- коэффициент избытка воздуха равен 2,5;

- температура воздуха 20 ⁰С;

- относительная влажность воздуха φ = 60 %.

 

Вариант 2

1. Получение сернистого газа из колчедана, технологическая схема.
2. Составить материальный и тепловой балансы конвертора второй ступени и определить необходимый объем катализатора для конверсии 100 м³ сухого газа. Исходные данные

- в качестве окислителей используется водяной пар и кислород воздуха;

- отношение (СО + Н₂ ): N₂ в конвертированном газе должно быть 3,2;

- состав сухого газа поступающего в конвертор, м³ :

СН₄ – 32,9;

Н₂ – 232,6;

СО – 33,6;

СО₂ – 33,1;

N₂ –1,4;

- температура газа после трубчатой печи 690 ⁰С;

- температура воздуха, поступающего на окисление 18 ⁰С;

- температура газа на выходе из конвектора 850 ⁰С;

- содержание метана в сухом конвертированном газе 0,3 % объемные;

- соотношение между объемами СО и СО₂ в конвертированном газе принять равным по реакции:

 

СО + Н₂О ↔  СО + Н₂  + 40,9 кдж/моль, при 850 ⁰С;

 

- объемная скорость в конверторе 1100 ч^-1;

- коэффициент запаса при определении объема катализатора принять равным 1,2.

 

Вариант 3

1. Синтез аммиака при среднем давлении, технологическая схема
2. Составить материальный и тепловой балансы трубчатой печи для конверсии природного газа.

Исходные данные

- состав  природного газа, % объемные :

СН₄ – 97,8;

С₂Н₆ – 0,5;

С₃Н₈ – 0,2;

С₄Н₁₀ – 0,1;

N₂ -1,4;

-отношение пар – газ в исходной смеси 2,5;

- степень конверсии газа по углероду – 67 %;

- гомологи метана разлагаются нацело;

- соотношение СО и СО₂ в конвертированному газе соответствует равновесию реакции

 

СО + Н₂О ↔ СО + Н₂ + 40,9 кдж/моль,

 

при температуре газа у выхода из печи;

- температура паро-газовой смеси на входе впечь 380 ⁰С, на выходе из нее 700 ⁰С;

- температура дымовых газов на выходе 800 ⁰С;

- теплопотери в окружающую среду принять равными 4 % от прихода теплоты;

- давление в конверторе 1·10⁵ Па (1 атм).

Расчет ведем на 100 м³ природного газа (при нормальных условиях).

                                                                                                               

Вариант 4

1. Получение технологического газа из природного газа.
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы контактного аппарата окисления аммиака

Исходные данные

Производительность агрегата моногидрата НNO3,  кг/ч	5000
Выход по окислению аммиака ηк , доли единицы	0,975
Выход по абсорбции ηа , доли единицы	0,985
Общий выход η = ηк ηа	0,96
Содержание аммиак в аммиачно-воздушной смеси , % объем.	11
Разрежение в промывателе воздуха, н/м2	2500
Температура поступающей в контактный аппарат аммиачно-воздушной смеси, 0С	70

 

Воздух насыщен водяными парами при 31 ⁰С в результате прохождения  пенного промывателя воздуха

 

Вариант 5

1. Получение карбамида с полным жидкостным рециклом
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы печи КС для обжига колчедана.

Исходные данные

Производительность печи в расчете на условный 45 % колчедан, кг/сутки	220000
Влажность колчедана, %	4
Средняя годовая температура внешнего воздуха	4
Влажность воздуха, %	82
Концентрация SO2 в сухом обжиговом газе, % объем.	14,2
Концентрация SO3 в сухом обжиговом газе, % объем.	0,5
Содержание серы в пыли и огарке, %	0,9
Температура поступающего колчедана, 0С	10
Температура кипящего слоя, 0С	840
Температура газов при выходе из печи, 0С	810
Температура огарка при выгрузке из слоя, 0С	810

Вариант 6

1. Производство азота и кислорода методом ректификации жидкого воздуха.
2. Составить материальный баланс цикла синтеза аммиака

Исходные данные

Давление	304× 105
Температура	500 0С
Состав свежего газа, % объем: Н2 N2 Инертные газы	74,85 % 24,95 % 0,2 %
Содержание инертных газов в продувочном газе не более, % объем.	3 %
Степень достижения равновесных условий	0,6

 

Расчет ведем на 1000 м³ свежей АВС

На основании материального баланса произвести тепловой расчет колонны синтеза аммиака

- температура поступающей АВС – 0 ⁰С;

- температура газа на выходе из катализаторной коробки – 500 ⁰С;

- теплопотери  составляют, % - 2

 

Вариант 7

1. Концентрирование азотной кислоты, схемы установок для концентрирования.
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы башни-конденсатора.

Исходные данные.                                                     

В башню поступает газ из контактного аппарата с температурой 410 °С следующего состава

Компоненты	кг/ч	нм3/ч	%, объемные	%, массовые
SО2	5106	1396	4,18	11,29
SО3	75	26	0,08	0,17
О2	5626	3936	11,77	12,44
СО2	217	110	0,33	0,48
N2	32576	25919	77,53	71,99
Н2О	1645	2045	6,11	3,63
Итого	45245	33432	100,00	100,00

 

Башню орошают серной кислотой с концентрацией, %          92,5

Температура орошающей кислоты, °С                                      50

Температура вытекающей  кислоты, °С                                     80

Температура газов на выходе из башни, °С                            70

 Количество продукционной кислоты, конденсирующейся в башне, 70 %; количество той же кислоты, конденсирующейся в электрофильтре, 30 % . 

Потери теплоты в окружающую среду (в  % от количества тепла, выделяющегося в башне) - 1 

 

Вариант 8

1. Производство концентрированной азотной кислоты из нитрозных газов, полученных окислением аммиака воздухом при атмосферном давлении
2. Составить материальный и тепловой балансы первой продукционной башни башенной системы.

Исходные данные:

- часовое количество поступающего газа 22000 кг/ч;

- состав газа, % объемные:

SО₂ – 14 %;

О₂ – 9 %;

N₂ – 71 %;

Н₂О – 6 %;

- орошающая нитроза содержит, % массовые:

Н₂SО₄ – 74 %;

НNO₃  - 4,5 %;

- орошающая нитроза имеет Т = 80 ⁰C;

- вытекающая кислота содержит, % массовые:

Н₂SО₄  74 % ;

НNO₃ 0,045 %;

- азотооборот равен 1300 кг НNO₃ на 2 т моногидрата;

- степень превращения SО₂ в первой башне 0,52;

- количество воды, подаваемой в башню 0,6 т;

- продукция отбирается из первой башни.

 

Вариант 9

1. Производство концентрированной азотной кислоты из нитрозных газов, полученных под давлением
2. Составить материальный и тепловой балансы сушильного отделения на 2,4 тонны колчедана.

Исходные данные:

- состав сухого газа:

SО₂ – 14 %;

О₂ – 8 %;

N₂ – 72 %;

Н₂О – 6 %;

- газ разбавляется воздухом до 8,5 % SО₂, т.е. до концентрации, оптимальной для процесса контактирования;

- водяные пары поглощаются 94 % Н₂SО₄ и кислота разбавляется до 91 %;

- уходящий из сушильного отделения газ содержит 0,3 г/м³ Н₂О.

 

Вариант 10

1. Производство серной кислоты контактным методом из флотационного колчедана, технологическая схема.
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы печи КС для обжига колчедана.

Исходные данные

Производительность печи в расчете на условный 45 % колчедан, кг/сутки	180000
Влажность колчедана, %	5
Средняя годовая температура внешнего воздуха	6
Влажность воздуха, %	75
Концентрация SO2 в сухом обжиговом газе, % объем.	16
Концентрация SO3 в сухом обжиговом газе, % объем.	0,3
Содержание серы в пыли и огарке, %	1
Температура поступающего колчедана, 0С	18
Температура кипящего слоя, 0С	830
Температура газов при выходе из печи, 0С	800
Температура огарка при выгрузке из слоя, 0С	800

 

Вариант 11

1. Получение сульфата аммония из аммиака коксового газа, технологическая схема.
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы печи для сжигания сероводорода.

Исходные данные

- на сжигание подается газ следующего состава в расчете на сухой газ, % объемные:

H₂S – 92,8;

SO₂ – 5,4;

Н₂ – 0,6;

СН₄ – 0,7;

С₂Н₆ – 0,5;

- газ поступает в количестве 1850 м³/час, при температуре 35 ⁰С и избыточном давлении 0,1 ·10⁵ н/м²;

- газ полностью насыщен водяными парами воды;

- в целях сохранения конструкционных свойств материалов печи допускается нагрев не выше 1100 ⁰С, поэтому температуру горения H₂S принимаем за 1100 ⁰С;

- коэффициент избытка воздуха равен 2;

- температура воздуха 15 ⁰С;

- относительная влажность воздуха φ = 70 %.

 

Вариант 12

1. Стадия окисления SO₂ до SO₃, технологическая схема
2. Составить материальный баланс цикла синтеза аммиака

Исходные данные

Давление	304 · 105
Температура	500 0С
Состав свежего газа, % объем: Н2 N2 Инертные газы	74,85 % 24,95 % 0,2 %
Содержание инертных газов в продувочном газе не более, % объем.	3 %
Степень достижения равновесных условий	0,6

Расчет ведем на 1000 м³ свежей АВС

На основании материального баланса произвести тепловой расчет водяного конденсатора  синтеза аммиака

-температура газа на выходе  – 30 ⁰С;

- температура поступающей воды – 25 ⁰С, а выходящей – 40  ⁰С.

 

Вариант 13

1. Очистка печного газа, технологическая схема
2. Составить материальный и тепловой балансы обжига колчедана.

Исходные данные

- колчедан содержит:

-  серы 42 %;

-  воды 4 %;

- концентрации SO₂ и SO₃ в сухом обжиговом газе 13 и 0,2 % (об.) соответственно;

- содержание серы в огарке 1 %;

- температура колчедана и воздуха 25 ⁰С;

- температура огарка 750 ⁰С;

-температура обжигового газа 850 ⁰С.

Расчет ведем на 1000 кг колчедана.  

 

Вариант 14

1. Производство серной кислоты нитрозным способом, технологическая схема
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы контактного аппарата окисления аммиака

Исходные данные

Производительность агрегата моногидрата НNO3,  кг/ч	3500
Выход по окислению аммиака ηк , доли единицы	0,945
Выход по абсорбции ηа , доли единицы	0,985
Общий выход η = ηк ηа	0,93
Содержание аммиак в аммиачно-воздушной смеси, % объем.	16
Разрежение в промывателе воздуха, н/м2	2800
Температура поступающей в контактный аппарат аммиачно-воздушной смеси, 0С	65

Воздух насыщен водяными парами при 38 ⁰С в результате прохождения его через пенный промыватель.

 

Вариант 15

1. Получение сернистого газа, технологическая схема
2. Составить материальный и тепловой балансы сушильной башни.

Исходные данные:

- на  осушку подается 25300 м³/ч воздуха;

- для осушки применяют 98 % Н₂SО₄;

- из башни вытекает 94 % Н₂SО₄  кислота;

- содержание насыщенного водяного пара в воздухе при 20  ⁰С равно 17,3 г/м³;

- входящий воздух имеет температуру 20 ⁰С;

- температура входящей кислоты 55 ⁰С;

- воздух выходит с температурой 40 ⁰С;

- температура выходящей кислоты 62 ⁰С.

 

Вариант 16

1. Абсорбция серного ангидрида, технологическая схема
2. Составить материальный баланс цикла синтеза аммиака Расчет ведем на 1000 м³ свежей АВС

На основании материального баланса произвести тепловой расчет аммиачного конденсатора  синтеза аммиака

-температура  свежего газа – 29 ⁰С;

- температура газа после циркуляционного компрессора  – 36 ⁰С;

- газ охлаждается  – «-5» ⁰С.

Исходные данные

Давление, Па	304 · 105
Температура , 0С	500
Состав свежего газа, % объем: Н2 N2 Инертные газы	74,85 % 24,95 % 0,2 %
Содержание инертных газов в продувочном газе не более, % объем.	3 %
Степень достижения равновесных условий	0,6

 

Вариант 17

1. Концентрирование серной кислоты
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы башни-конденсатора.

Исходные данные:

В башню поступает газ из контактного аппарата с температурой 420°С следующего состава:

Компоненты	кг/ч	%, объемные	%, массовые
SО2	5100	4,18	11,29
SО3	75	0,08	0,17
О2	5626	11,77	12,44
СО2	217	0,33	0,48
N2	32576	77,53	71,99
Н2О	1645	6,11	3,63

 

Газ орошают серной кислотой с концентрацией, %                           93

Температура орошающей кислоты, °С                                               45

Температура вытекающей  кислоты, °С                                             80

Температура газов на выходе из башни, °С                                     80

Количество продукционной кислоты, конденсирующейся в башне 68 %; Количество той же кислоты, конденсирующейся в электрофильтре 28 %. 

Потери теплоты в окружающую среду (в  % от количества тепла, выделяющегося в башне) - 1 

 

Вариант 18

1. Контактный способ производства серной кислоты, технологическая схема
2. Составить материальный и тепловой балансы трубчатой печи для конверсии природного газа.

Исходные данные

- состав  природного газа, % объемные:

СН₄ – 96,2;

С₂Н₆ – 1,1;

С₃Н₈ – 0,5;

С₄Н₁₀ – 0,3;

N₂ – 1,9;

- отношение пар – газ в исходной смеси 2,5;

- степень конверсии газа по углероду – 69 %;

- гомологи метана разлагаются нацело;

- соотношение СО и СО₂ в конвертированному газе соответствует           равновесию реакции

 

СО + Н₂О ↔  СО + Н₂  + 40,9 кДж/моль,

 

при температуре газа у выхода из печи;

- температура паро-газовой смеси на входе впечь 350 ⁰С, на выходе из нее 720 ⁰С;

- температура дымовых газов на выходе 810 ⁰С;

- теплопотери в окружающую среду принять равными 5 % от прихода теплоты;

- давление в конверторе 1 · 10⁵ Па (1 Атм).

Расчет ведем на 100 м³ природного газа (при нормальных условиях).

 

Вариант 19

1. Конверсия метана, технологическая схема высокотемпературной некаталитической конверсии метана.
2. Составить материальный и тепловой балансы конвертора второй ступени и определить необходимый объем катализатора для конверсии 100 м³ сухого газа. Исходные данные

- в качестве окислителей используется водяной пар и кислород воздуха;

- отношение (СО + Н₂ ): N₂ в конвертированном газе должно быть 3,2;

- состав   сухого газа поступающего в конвертор, м³:

СН₄ – 35,8;

Н₂ – 264,6;

СО – 35,6;

СО₂ – 34,1;

N₂ -1,9;

- температура газа после трубчатой печи 700 ⁰С;

- температура воздуха, поступающего на окисление 20 ⁰С;

- температура газа на выходе из конвектора 810 ⁰С;

- содержание метана в сухом конвертированном газе 0,5 % объемные;

- соотношение между объемами СО и СО₂ в конвертированном газе принять равным по реакции:

 

СО + Н₂О ↔  СО + Н₂  + 40,9 кДж/моль, при 810 ⁰С;

 

- объемная скорость в конверторе 1500 ч^-1;

- коэффициент запаса при определении объема катализатора принять равным 1,2.

 

Вариант 20

1. Способы конверсии метана, технологическая схема паровоздушной каталитической конверсии метана.
2. Рассчитать материальный и тепловой балансы печи для сжигания сероводорода.

Исходные данные

- на сжигание подается газ следующего состава в расчете на сухой газ, % объемные:

H₂S – 89,3;

SO₂ – 8,4;

Н₂ – 2,14;

СН₄ – 0,8;

С₂Н₆ – 0,8;

- газ поступает в количестве 2900 м³/час, при температуре 28 ⁰С и избыточном давлении 0,18 ·10⁵ н/м²;

- газ полностью насыщен водяными парами воды;

- в целях сохранения конструкционных свойств материалов печи допускается нагрев не выше 1100 ⁰С, поэтому температуру горения H₂S принимаем за 1100 ⁰С;

- коэффициент избытка воздуха равен 1,8;

- температура воздуха 25 ⁰С;

- относительная влажность воздуха φ = 87 %