Интенсивность аппарата (процесса)
Интенсивность аппарата (I) – это производительность, отнесенная к единицам полезной площади (SП) или полезного объема (VП):
(3)
(3а)
Пример. Объем контактной массы в аппарате окисления сернистого газа в серный ангидрид составляет 14,5 м3. Производительность контактного аппарата – 360 т/сут (по H2SO4). Определить интенсивность процесса окисления.
Решение. Пользуясь уравнением (3а), определяем интенсивность окисления:
(по H2SO4).
Задачи для самостоятельного решения
1. При производстве серной кислоты контактным способом из 30 т колчедана, содержащего 42,4% серы, получено 33,6 т серной кислоты H2SO4. Какой процент это составляет от теоретически возможного выхода?
Ответ. 86,2%.
2. На химическом заводе для получения кальциевой селитры 10 т мела обработали азотной кислотой. При этом выход селитры составил 85%. Определить, сколько селитры было получено.
Ответ. 13940 кг.
3. Сернокислотная установка башенной системы объемом 740 м3 дает 150 т 75%-ной серной кислоты H2SO4 в сутки. Определить производительность установки (П) (в кг/ч) по безводной серной кислоте H2SO4.
Ответ. П = 4687,5 кг/ч.
4. Производительность печи для обжига серного колчедана составляет 30 т в сутки. Выход сернистого газа – 97,4% от теоретического. Сколько тонн SO2 производит печь в сутки, если содержание серы в колчедане 42,4%?
Ответ. 24,8 т/сут SO2.
5. При обработке 1 т фосфорита, содержащего 62% третичного фосфата кальция Са3(РО4)2, серной кислотой было получено 727,2 кг суперфосфата:
Определить выход суперфосфата и расходный коэффициент руды.
Ответ.Выход суперфосфата – 73%; практический расходный коэффициент руды – 1,375 кг.
6. Реакция получения дивинила из этилового спирта по способу С. В. Лебедева протекает по уравнению:
2С2Н5ОН СН2 = СН—СН = СН2 + 2Н2О + Н2.
Выход дивинила составляет 75%. Вычислить, сколько килограммов дивинила можно получить из 2000 л 96%-ного спирта С2Н5ОН, плотность которого 0,8 кг/л.
Ответ. 676,1 кг дивинила.
7. Негашеная известь содержит 95% окисла СаО, 1,2% известняка СаСО3 и 3,8% примесей. Получается она обжигом известняка, содержащего 85% СаСО3. Рассчитать:
а) расходный коэффициент известняка указанного состава на 1 т СаО;
б) степень обжига известняка.
Ответ. а) Расходный коэффициент – 2,03 т известняка, содержащего 85% карбоната СаСО3; б) степень обжига – 98,8%.
8. Продукционная башня – (денитратор) в нитрозном способе производства серной кислоты имеет высоту 16 м и диаметр 5,5 м. Полезный объем башни составляет 85%. Съем кислоты 90 т в сутки. Определить интенсивность процесса.
Ответ. 11,6 кг/м3∙ч H2SO4.
9. Годовая производительность домны составляет 1800 тыс. т чугуна. Определить интенсивность процесса выплавки чугуна, если полезный объем печи составляет 2700 м3.
Ответ. 76,1 кг/м3 ч.
10. Рассчитать суточную производительность печи с кипящим слоем, если полезный объем печи равен 100 м3, а интенсивность обжига пирита FeS2 1000 кг/м3сут.
Ответ. П = 100 кг/сут (по FeS2).
11. Объем колонны синтеза аммиака, занятый катализатором, составляет 1,5 м3. Производительность колонны – 7500 кг/ч. Рассчитать: а) годовую производительность колонны синтеза аммиака (в т); б) интенсивность процесса синтеза аммиака.
Ответ. П = 657·102т NH3 в год; I = 5000 кг/м3 ч.
12. Рассчитать производительность печи пылевидного обжига колчедана, если ее диаметр 4,4 м, высота 8 м, а интенсивность 1000 кг/м3сут.
Ответ. П = 121580,8 кг/сут.
13. Определить расходные коэффициенты для производства 1 т фосфата аммония, если исходные продукты: 55% Н3РО4 и 98% NH3.
Ответ. Расходный коэффициент аммиака – 0, 35 т/т; расходный коэффициент фосфорной кислоты – 1,19 т/т.
14. Через контактный аппарат для окисления аммиака пропускают газовую смесь, содержащую 11% NH3. Сколько образуется 100% азотной кислоты из 2000 л газовой смеси, если общие потери в расчете на 100% кислоту составляют 2%.
Ответ. 606,375 кг.
15. На химическом заводе для получения кальциевой селитры 10 т мела обработали азотной кислотой. При этом выход селитры составил 85%. Определить массу полученной селитры.
Ответ. 11220 кг.
16. Сернокислотная установка башенной системы объемом 740 м3 дает 150 т 75%-ой серной кислоты в сутки. Определить производительность установки (П) (в кг/ч) по безводной серной кислоте и интенсивность процесса (I).
Ответ. П = 4687,5 кг/ч; I = 6,33 кг/м3∙ч.
17. Определить интенсивность процесса обжига колчедана в печи КС (в кг/м3 ·сут), если производительность печи 4, 0 т/сут., площадь решетки 20 м2, высота кипящего слоя 2,67 м.
Ответ. 74,9 кг/м3∙сут.
18. Какая масса технического сырья с массовой долей карбида кальция СаС2, равной 0,60, потребуется для получения 60% уксусной кислоты массой 200 кг карбидным способом, если принять, что выход составляет 90% от теоретического.
Ответ. 236,8 кг.
19. Определить общий объем башенной системы и высоту башен при равенстве высот всех семи башен и среднем диаметре 4,5 м. Интенсивность процесса 200 кг/м3∙сут; производительность системы 350 т/сут. моногидрата Н2SO4 (SO3·Н2О).
Ответ. Объем – 1750 м3; высота – 15,07 м.
20. Определить расходный коэффициент технического уксусного альдегида 99%-го содержания для получения 1 т уксусной кислоты, если выход кислоты составляет 93,5%.
Ответ. Расходный коэффициент технического уксусного альдегида – 0,776т.
21. В механической печи системы ВХЗ обжигают 1,6 т/ч колчедана, содержащего 40% серы S. Печь имеет 7 рабочих подов, площадь каждого 20 м2. Определить интенсивность обжига на 1 м2 пода печи в сутки. Расчет произвести на 45%-ный колчедан.
Ответ. I = 243,6 кг/м3∙сут.
22. Производительность современной колонны синтеза аммиака среднего давления составляет 150 т/сут аммиака NH3. Определить, сколько азота N2 и водорода Н2 (в нм3) потребуется в сутки для работы пяти колонн синтеза, если на 1 т аммиака NH3 расходуется 2850 нм3 азотно-водородной смеси.
Ответ. 534375 нм3/сут; 1603125 нм3/сут.
23. Рассчитать основные технико-экономические показатели синтеза аммиака: а) практический расходный коэффициент сырья по Н2 и N2 (в нм3) на 1 т NH3; б) годовую производительность; в) интенсивность процесса (в т/м3) в сутки; г) выход NH3 (%). Исходные данные: на заводе работает 5 колонн синтеза под давлением 300 атм., производительностью 5000 кг/ч NH3 каждая; высота колонны 13 м, диаметр 1,2 м; полезный объем колонн 50%. На 1 т NH3 практически расходуется 3000 нм3 азото-водородной смеси, теоретически – 2635 м3.
Ответ. а) Расходный коэффициент азота – 750 нм3, водорода – 2250 нм3; б) П = 219∙103 т/год; в) I = 16,4 т/м3∙сут; г) выход аммиака – 87,8%.
24. Из 320 т железного колчедана FeS2, содержащего 45% серы, было получено 270 т SO2. Вычислить расходный коэффициент и выход SO2 по сере.
Ответ. Расходный коэффициент по сере – 0,533 т; выход SO2 по сере – 93,75%.
25. Определить практические расходные коэффициенты песка, мела, углекислого и сернокислого натрия для варки простого стекла. Состав шихты для варки стекла: кремнезема – 74%, окиси кальция – 10%, окиси натрия – 16%, из них 15,5% вводится за счет соды и 0,5% – за счет сернокислого натрия. Потери шихты в процессе производства составляют 5%.
Ответ. Расходные коэффициенты с учетом производственных потерь (5%) равны: для песка – 0,78; для мела – 0,19; для соды – 0,27; для сульфата натрия – 0,01.
26. При получении серной кислоты контактным способом на 1 т обжигаемого колчедана с содержанием 42% серы практически получается 1,2 т олеума, содержащего 20% «свободного» ангидрида SO3. Определить процент выхода серной кислоты.
Ответ. Выход серной кислоты – 97,7%.
27. Согласно материальной отчетности, на производство 1 т 65%-ной азотной кислоты HNO3, полученной окислением аммиака, расходуется 186,2 кг аммиака NH3. Рассчитать:
а) выход азотной кислоты;
б) теоретический и практический расходные коэффициенты сырья по аммиаку.
Ответ. а) Выход азотной кислоты – 94,2%; б) расходные коэффициенты по аммиаку равны: теоретический – 0,27 кг, практический – 0,286 кг.
28. Определить годовую (365 дней) производительность колонны синтеза аммиака в расчете на 100%-ный NH3 (в тыс. т), если за 8 ч вырабатывается 60000 кг 99%-го аммиака.
Ответ. П = 65700 т/год NH3 99%-го.
29. Определить суточную производительность механической обжиговой печи (в т), если в течение часа обжигается 1900 кг природного колчедана, содержащего 21,5% пустой породы. В огарок отходит 2% колчедана FeS2.
Ответ. П =35,1 т/сут FeS2.
30. Доменная печь объемом 2700 м3 выплавляет в год 1642,5 тыс. т чугуна. Определить производительность домны и интенсивность процесса выплавки чугуна.
Ответ. П = 187,5 т/ч; I = 70 кг/м3∙ч.
31. В коксовую камеру длиной – 14 м, высотой – 4 м и шириной – 0,4 м загружают 16 т каменного угля, который занимает 80% объема камеры. Процесс коксования угля осуществляется в течение 14 ч. Рассчитать производительность коксовой камеры и интенсивность процесса коксования.
Ответ. П = 1143 кг/ч; I = 63,5 кг/м3∙ч.
32. Производительность печи КС равна 8,33 т/ч (по флотационному колчедану). Определить интенсивность процесса обжига колчедана в кг/м3·сут. Площадь решетки печи – 20 м2, высота кипящего слоя (h) – 1,5 м.
Ответ. I = 6664 кг/м3∙сут.