Примеры решения задач.Периодическая система / Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии / Примеры решения задач.
1.
В настоящее время муравьиную кислоту получают из природного газа путем каталитического окисления содержащегося в нем метана. Вычислите объем природного газа (и. у.), необходимого для получения муравьиной кислоты массой 69 т, если объемная доля метана в нем равна 0,95. Определите преимущества данной технологии по сравнению с методом получения муравьиной кислоты путем разложения формиата натрия серной кислотой при охлаждении раствора.
Решение:
СН4 + 3[О] →НСООН+Н2О
ν(НСООН) ===1,5*106 моль;
V(СН4) =ν*Vm= 1,5*106 моль*22,4 л/моль=33,6*105 л.
V(природного газа)=33,6* 106 л: 0,95=35,37*106 л=35,37*103 м3
Ответ: объем природного газа равен 35,37*103 м3.
Современный способ получения муравьиной кислоты дает экономическую выгоду, так как его использование уменьшает расход ценного сырья. Экологическая выгода заключается в том, что если природный газ используют без предварительной переработки, то это вызывает попадание в атмосферу большого количества продуктов его сгорания: оксидов серы, азота, углерода, которые загрязняют окружающую среду. Данная технология получения муравьиной кислоты имеет также преимущества в сравнении с синтезом кислоты из формиата натрия, который осуществляется в несколько стадий и дает в качестве побочных продуктов производства соли серной кислоты, кислотные и щелочные сточные воды.
Природный газ данного объема почти полностью расходуется на получение муравьиной кислоты. Следовательно, выброс отходов производства в окружающую среду уменьшается по сравнению с методом получения ее разложением формиата натрия, так как используется малоотходная технология.
2.
В сточных водах химико-фармацевтического комбината был обнаружен хлорид ртути HgCl2, концентрация которого составила 5 мг/л. Для его очистки решили применить метод осаждения. В качестве осадителя использовали сульфид натрия (Na2S) массой 420 г. Будут ли достаточно очищены сточные воды, чтобы допустить их сброс в соседний водоем, содержащий 10 000 м3 воды?
ПДК (HgCl2) = 0,0001 мг/л. Объем сточных вод 300 м3
Решение:
HgCl2 + Na2S = HgS + 2NaCI
C(HgCI2)= 5 мг/л = 5 * 10-3г/л; V=300 м3 = 300*10 3л;
m(HgCl2)=1500г
ν(HgCl2)= 5,52 моль
m(Na2S) =420 г; ν(Na2S) = 5,38 моль. Согласно уравнения реакции в недостатке содержится сульфид натрия, в избытке - хлорид ртути. Останется хлорида ртути количеством 0,14 моль, m =0,14 моль*271,58 г/моль= 38 г.
m (HgCl2) = 38 г;
Находим ПДК
Это число значительно превышает ПДК. Однако при сбросе сточных вод в природный водоем концентрация хлорида ртути понизится и будет равна: . Полученное число также больше ПДК. Таким образом, сброс воды недопустим.
Ответ: Сm (HgCl) = 0,127 мг/л в сточных водах и 0,0037 мг/л в открытом водоеме, что значительно больше ПДК.
3.
Как можно утилизировать доменный газ?
Решение:
Доменный газ имеет высокую температуру, поэтому на первой стадий его
переработки осуществляют утилизацию тепла, на второй - от газа отделяют
колошниковую пыль (оксиды меди) с помощью циклонов и электрофильтров. В дальнейшем доменный газ используют в качестве топлива. Кроме того, его
можно очистить от оксидов серы по реакции Клауса:
SO2 + 2H2S = 3S + 2Н2О.
Следует отметить, что в настоящее время доменный процесс считается бесперспективным. Его заменяют прямым восстановлением железа из руды.
Смотрите также
Цинк (Zincum), Zn
Цинк - химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 30, атомная масса 65,38, синевато-белый металл. Известно 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64, 66, 67, 68 и ...
Абсорбция углекислого газа водой
Исходные данные для расчета абсорбционной
установки:
Шифр по Иоффе –
4;
Тип насадки –
ситчатые тарелки;
Поглощаемое
вещество – диоксид углерода (СО2);
Количество газовой
с ...
Медицина и полимеры
Развитие
методов синтеза и модификации медицинских полимеров и сополимеров,
взаимопроникновение идей и методов химии, биологии и медицины позволяют перейти
к решению важнейших задач теорет ...