Окисление аммиака

Тип: контрольная работа
Категория: Химия

Скачать

Купить

Обоснование схемы движения материальных потоков, определение количественного состава продуктов, замер температуры и расчет теплового эффекта в зоне реакции по окислению аммиака. Изменение энергии Гиббса и анализ материально-теплового баланса процесса.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Тольяттинский Государственный Университет

Контрольная работа

По дисциплине:

«Общая химическая технология»

по теме:

«Окисление аммиака»

Тольятти 2009г.

Содержание

1.Задание

2.Материальный баланс

3.Количественный состав

4.Тепловой эффект при 100°С

4.1. Тепловой эффект при 300°С

5. Физическое тепло реагентов

6. Суммарная величина статей прихода тепла

7. Температура в зоне реакции

8.Физическое тепло продуктов

9.Тепловой баланс

10.Изменение свободной энергии системы

тепловой баланс реакция окисление аммиак

1. Задание

Определить количественный состав продуктов, тепловой эффект реакции и температуру в зоне реакции, изменение энергии Гиббса.

Представить материальный и тепловой балансы процесса.

4NH₃ + 6NO > 5N₂ + 6H₂O

Схема движения материальных потоков:

Состав NO - содержащего газа: NO - 0,1%;Н₂ - 25,9%;N₂ - 74%.

Температура 300°С.

Конверсия NO - 90%.

NH₃ содержит 1% влаги, подаётся с избытком 1,08 при температуре 100°С.

Расчёт вести на 1т NO - содержащего газа.

Выполнение расчетов по заданию 10^го варианта

2. Материальный баланс процесса

1) приведенная мольная масса NO - содержащего газа:

М = (0,001Ч17)+(0,259Ч2)+(0,74Ч28) = 21,254

2) объем 1000 кг этого газа при нормальных условиях:

21,254 кг - 22,4 м³

1000 кг - V

V = 1053, 91 м³

3) состав газа :

1053,91м³ - 100%

V_NO- 0,1%

V_NO= 1,0539 м³

n_NO кмоль

m_NO= 0,047Ч30 = 1,41 кг

V_H₂= 272,96 м³

n_H₂ кмоль

m_H₂= 12,19Ч2 = 24,37кг

V_N₂= 779,9м³

кмоль

= 34,82Ч28 = 974,87 кг

4) количество конвертированного газа NO

1,0539Ч0,9 = 0,95 м³

5) количество оставшегося NO

1,0539 - 0,95 = 0,1м³

n_NO = 0,1/22,4 = 0,0047 кмоль

m_NO = 0,0047Ч30 = 0,14кг

6) теоретическая потребность в аммиаке

Потребность в аммиаке определятся на основании реакции химического взаимодействия. На шесть объемов оксида азота необходимо четыре объема NH₃, тогда на 0, 047 м3 NO теоретически необходимо

V_NH₃1,4 м³

7) с учетом избытка аммиака должно быть подано

1,4Ч1,08 = 1,5м³

кмоль

= 0,067Ч17 = 1,15кг

8) количество аммиака вступившего в реакцию

На окисление четырёх объёмов аммиака необходимо шесть объёмов NO. На окисление 0,95м³ NO необходимо

1,26м³

1,26/22,4 Ч17= 0,96кг

9) количество образовавшихся Н₂О и NО

По уравнению реакции из шести объемов NО получается шесть объемов Н₂О. Следовательно, в данном случае получится 0, 95м³(6NО), и 0, 95 м³ (6H₂O),

n_H₂_O= 0,95/22,4 = 0,042кмоль

= 0,04Ч18 = 0,76кг

10) полученные данные сводятся в таблицу материального баланса

Приход	Расход
Вещество	кг	м3	кмоль	Вещество	кг	м3	кмоль
NH3	1,15	1,5	0,067	H2Ог	0,76	0,95	0,042
H2	24,37	272,96	12,19	H2	24,37	272,96	12,19
N2	974,87	779,9	34,82	N2	974,87	779,9	34,82
NO	1,41	1,0539	0,047	NO	0,46	0,368	0,022
ИТОГО:	1001,8	1055,4	47,124	NH3	0,96	1,26	0,05
				ИТОГО:	1001,8	1055,4	47,124

3. Количественный состав продуктов

В условиях реакции все продукты получаются в газовой фазе. Состав газовых смесей принято выражать в объемных процентах

1053,91 м³ - 100 %

1,26м³ - х

х = 10,026 %

H₂О_г - 10,026%об.

N₂ - 82,31 %об.

NО - 3,88 %об.

NH₃ - 13,29%об.

4.Тепловой эффект реакции при стандартных условиях(20°С)

Тепловой эффект реакции определяется на основании закона Гесса.

1) величины теплот образования веществ, принимающих участие в реакции.

Н_обр.NH₃ = -46,19 кДж/кмоль

Н_обр.H₂О_г = -241,84 кДж/кмоль

Н_обр.NO = 90,37кДж/кмоль

тепловой эффект реакции при стандартных условиях (20⁰С)

Н₂₉₃ = 4*(-46,19) + 6*90,37 +6*(-241,84) = -1094 кДж

Реакция экзотермическая. Н₂₉₃= -1094кДж

4.1 Тепловой эффект реакции при температуре в зоне реакции

Пересчет величины теплового эффекта реакции к конкретным условиям проводится:

1) пользуясь точными уравнениями температурной зависимости теплоемкостей; 2) при помощи теплосодержаний.

Проводим расчет при помощи значений теплосодержаний.

Допустим, в данном случае, температура в зоне реакции 300⁰С.

1) нахождение значений теплосодержащих веществ по справочным данным

По справочным данным значения теплосодержаний веществ при 20⁰С и при 300⁰С следующие:

Вещества	Н, кДж/кмоль
	1000C	3000C
NH3	3620	11800
N2	2870	8800
H2O	3320	10330
NO	2900	Другие файлы: Характеристика аммиака История получения аммиака. Строение атома азота. Образование и строение молекулы аммиака, ее физико-химические свойства. Способы получения вещества. О... Разработка математической модели и оптимизации процесса производства аммиака Сущность технологического процесса промышленного синтеза аммиака на установке 600 т/сутки. Анализ зависимости выхода аммиака от температуры, давления... Теплофизические свойства аммиака Справочные данные о теплофизических (термодинамических и переносных) свойствах аммиака. Обзор P, v, T-данных по аммиаку; уравнение состояния аммиака;... Окисление липидов Окисление жиров под действием липолитических ферментов или ферментативного гидролиза. Окисление липидов как один из основных процессов, ограничивающих... Производство аммиака Характеристика исходного сырья для получения продуктов в азотной промышленности. Физико-химическое основы процеса. Характеристика целевого продукта. Т...