Відношення Fнесфер/Fш того ж об’єму („коефіцієнт форми”). Відношення dнесфер/dш того ж об’єму („фактор форми”).

Завдання №15

При стехіометричній витраті повітря (у якому»21% О₂) увесь оксиген зв’язується з S₂: S₂+2O₂®2SO₂, отже SO₂ займає об’єм оксигену і концентрація (об’ємна) SO₂ буде складати»21%

Завдання №16

Способами видалення недогарку Fe₂O₃ від печей КШ можуть бути: шнековий, транспортно-трубний, гідравлічний, пневмотранспорт, „редлеровими”. Кожен спосіб має свої переваги і недоліки. Отже студент може вибирати один з них і аргументувати свій вибір.

Завдання №17

По перше недогарок дуже дрібний і незадовільняє вимог доменного процесу. По друге, він містить небажану сірку. Отже треба збагатити недогарок з 50% до 60% Fe₂O₃, агломерувати його з випалом сірки на агломераційних установках з циркуляцією випалювальних газів (щоб збільшити вміст, %, SO₂ в них).

Завдання №18

Завдання №19

В 1 м³ викидного газу 1000л*0, 0001=0, 1л SO_2.

мг SO₂

Отже, концентрація SO₂ складає приблизно 290 мг/м³,

що в 290/0, 15»2000 разів перевищує ГДК.

Завдання №20

Контактне окислення сірки є зворотною реакцією

SO₂+0, 5О₂«SO₃

Отже зсув рівноваги зворотної реакції праворуч за рахунок виведення продукту(SO₃) з зони реакції буде сприяти повноті і швидкості процесу. З цього міркування застосування ПтК-ПтА буде перспективним, тому що ще в більшій мірі стимулюється вказаний процес.

Завдання №21

Реакція SO₂+0, 5О₂«SO₃ протікає зі збільшенням об’єму і за принципом Ле-Шательє застосування тиску буде сприяти зсуву рівноваги цієї газової реакції праворуч (у бік цільового компонента SO₃), себто використання тиску є раціональним.

Завдання №22

При тому, що тиск газової суміші (себто об’єм збільшується), густина її при підвищенні температури буде зменшуватись. Отже: 1, 43*293/593=0, 706 кг/м³

Завдання №23

Густина газової суміші відомого складу розраховується за правилом адитивності. Отже:

кг/м³.

Завдання №24

Завдання №25

Вірним, (тому що в над шаровому просторі частинки сірчистого колчедану продовжують догорати, а охолоджуючих елементів в печі КШ там вже немає).

Завдання №26

При незмінній температурі газу в циклоні і ступені його знепилення 90, 1% запиленість газу на виході з циклону дорівнювати:

290-290*0, 901»28, 7г/м³.

Завдання №27

При підключенні електрофільтру до джерела змінного струму часта зміна полярності коронуючого і осаджувального електродів не дасть змоги зарядженим частинкам пилу досягти осаджувального електроду. Отже знесиленість газу набагато зменшиться.

Завдання №28

Одержання чистого селену відбувається за реакцією:

SeO₂ + 2SO₂ + 2H₂O ® Se¯ + 2H₂SO₄

При вихідній кількості оксиду селену(IV) в 1 кг:

.

Завдання №29

При випалі сірчаного колчедану разом з ним термогіроліз флюориту сприяє пререходу фтору(флюору) у вигляді HF у газову фазу за реакцією:

CaF₂ + H₂O CaO + 2HF­

При початковому вмісті 1 т CaF₂ утвориться HF:

.

Завдання №30

Об’єм каталізатора залежить від об’ємної швидкості газу та часу контакту, отже:

.

Завдання №31

Швидкість газових реакцій залежить від її порядку за кінетичним рівнянням. Отже якщо перебіг реакції підкоряється рівнянню V=k*P_SO2*P^0.5_SO2 і тиск збільшили в 2 рази, то: (Р- загальний тиск). Себто швидкість реакції зросте в»2, 8 разів.

Завдання №32

В 1 м³ викидних газів міститься 1000л*0, 0001=0, 1л SO_2.

0, 1*64/21, 89»290 мг.

Отже вміст оксиду сірки в викидних газах набагато перевищує показник ГДК в атмосфері населених пунктів (в 290/0, 15=1933 рази).

Завдання №33

Рівняння Ареніуса: k=k₀e^-E|RT

K₁=0.225e^{-59871/673*8.31}=6*10^-6(1/Па^*с)

K₂=0.225e^{-59871/773*8.31}=2*10^-5(1/Па^*с)

К₂/К₁=2/0.6=3.33

Себто, швидкість збільшиться ≈ на 333%.

Завдання №34

SO₂+0, 5О₂«SO₃

Стехіометричні витрати кисню на 100м³ SO₂

При вмісті О₂ в повітрі: 51, 2/0, 21=243, 8 нм³

Отже надлишок складе 339/243, 8»1, 4.

Завдання №35

За реакцією 4FeS₂+11O₂→ 2Fe₂O₃+8SO₂­ на 1 т піриту необхідно кисню (за стехіометрією) або повітря (стехіом.): ,

Отже надлишок повітря складає: 3081/2464»1, 25.

Завдання №36

Сірчанокислий туман не утворюється, якщо не досягається критичне пересичення газу парою H₂SO₄. Отже, оскільки з підвищенням температури газу величина тиску насичення газу парою збільшується, то досягти критичного пересичення (S_крит=р_і/р_нас) стає неможливим і туман(мряка) не утворюється.

Завдання №37

„Зрошення на себе” є раціональним рішенням накопичення цільового інгредієнту газу в рідкій фазі (за рахунок багатократного повернення абсорбуючої фази в реактор - абсорбер). Це реалізується на практиці шляхом корекції за складом і температурою рідини, що витікає з реактору(башти), та направлення її знов на зрошення тих же башт.

Завдання №38

При постійній температурі у циклоні об’єм газу не змінюється (себто вміст пилу в ньому можна віднести до того ж об’єму). Таким чином, ступінь очищення сірчистого газу від пилу за умовами задачі буде дорівнювати:

.

Завдання №39

В 1000кг сірчаного колчедану міститься

1000*0, 03/100=0, 3 кг CaSe.

При випалі колчедану в печах КШ CaSe переходить в пару SeO₂:

CaSe+1, 5О₂®CaO +SeO₂

з 0, 3 кг CaSe при 50%-вому переході в SeO₂ останнього утворюється:

.

Завдання №40

4FeS₂+11O₂→ 2Fe₂O₃+8SO₂+3415, 7 кДж

Цей тепловий ефект розрахований на 4 кг-моль піриту(FeS₂). Отже на 1 кг-піриту при 100% його спалюваності тепловий ефект складатиме:

.

Завдання № 41

H₂S+1, 5 O₂→ H₂O+SO₂

В 1000 нм³ сірководневого газу 560нм³ H₂S. Себто при стехіометрії процесу, коли на 1 об’єм H₂S необхідно 1, 5 об’ємів О₂, на 560нм³ H₂S треба 560х1, 5=840нм³ О₂. При дозуванні 80 % О₂ від стехіометрії: 840х0, 8=672 нм³ О₂. При вмісті О₂ в повітрі 21 % кількість повітря складе 672/0, 21=3200 нм³.

Завдання № 42

При N в питому вагу слід перевести від кілограмів сили в кілограми маси, себто , а Q розрахувати в м³/с: 65/3600=0, 018 м³/с. Тоді:

кВт

Завдання № 43

В 1 м³ =1000 дм³ х0, 001=1 дм³ NO₂

Перерахувати в мг/нм³: . Себто йде перевищення ГДК в 2050/0, 15=13666 разів.

Завдання № 44

При підплавленні зерен сірчаного колчедану в пічах КШ вони при частому контакті одне з одним можуть за рахунок адгезій злипнутисьі утворити агломерати, що зупинить роботу пічей КШ.

Завдання № 45

Під дією електричного полю частинки пилу, що заряджаються повинні мати час, щоб подолати відстань від коронуючого електроду до осаджуючого. Отже лінійна швидкість газового потоку повинна бути такою, щоб частинки у своєму русі на всьому шляху руху до осаджуючого електроду знаходилися в полі дії електростатичних сил.

Завдання № 46

За стехіометрією реакції S+O₂=SO₂ (або S₂+2O₂=2SO₂) для повного спалювання 1т сірки необхідно: кг О₂ і така ж кількість як і SO₂ (по об’єму), утвориться і SO₃ (700 нм³). При витраті 700 нм3 О2 необхідно було би мати повітря (в т.ч. нм³ N₂)

Отже концентрація SO₂ в цільовому газі дорівнює:

% об.

Завдання № 47

Це пояснюється тим, що контактний апарат з КШ каталізатора є апаратом, де реалізується принцип реактора, близького до аеродинамічної моделі «ідеального змішування», отже в ньому вихідний газ майже миттєво набуває температури реакційного середовища в апараті.

Завдання № 48

В 100 нм3 вихідного газу вміст SO₂ складає . Конвертувало SO₂. Утворилося 9, 114 нм³ SO₃ (SО₂+0, 5O₂=SO₃). Об’єм конвертованого газу зменшився на O₂. Отже загальний об’єм конвертованого газу складає: 100-4, 557=95, 44 нм³

Завдання № 49

В 1000 нм³ вихідного газу 95 нм³ SO₃. При Х=0, 999 абсорбовано SO₃. Об’єм викидного газу зменшився на 94, 905 нм³ SO₃, себто становить нм³ SO₃. Концентрація в ньому SO₃ складає об. Переведемо в мг/нм³.

;

Перевищення: разів.

Завдання № 50

Сульфатна кислота у суміші з водою характеризується азеотропною точкою (98, 3 % H₂SO₄), в якій склад рідкої та парової фази є однаковим. Отже більше ніж 98, 3 % H₂SO₄ простим випарюванням одержати неможливо.