Расчеты синтеза полимеров Ровкина, Ляпков
ПОЛИМЕРЫ Ровкина Ляпков 1 часть
Задача 0.0 Рассчитать загрузку сырья на одну операцию в реактор объемом 32 м3 при следующих исходных данных:
- рецептура загрузки периодического производства эмульсионного полистирола включает следующие компоненты (в м.ч.): Стирол - 100; вода - 250; едкий натр - 0,2; инициатор - 0,5; эмульгатор – 2; плотность стирола 906 кг/м3; коэффициент заполнения аппарата ф = 0,75.
Скачать решение задачи 0.0 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 0.1 Производительность установки полимеризации этилена при низком давлении равна 4700 кг полиэтилена в час. Определить объемный расход этилена и полезный реакционный объем, если степень конверсии этилена равна 97 %, массовая концентрация полимера в суспензии, выходящей из реактора, 78 кг/м3, а время пребывания реакционной массы в реакторе 5 ч.
Скачать решение задачи 0.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 0.2 Составить материальный баланс установки производства полиэтилена под высоким давлением.
Исходные данные:
1. производительность по полиэтилену- 4000 т/год;
2. число часов работы установки в году - 7500;
3. потери этилена в расчете на свежий этилен, % (масса):
а) на компрессии 1 каскада П1 = 0,5;
б) на компрессии II каскада П2 = 4,5;
в) при обработке и других операциях П3 = 0,1;
4. концентрация этилена в техническом этилене х = 0,999;
5. концентрация кислорода хО2 = 0,005% (об);
6. конверсия этилена 0,18;
7. концентрация этилена в циркулирующем газе хц = 0,978.
Скачать решение задачи 0.2 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 1.1 Определите годовую производительность колонны синтеза аммиака в расчете на 100 %-й аммиак, если каждый час (на новых установках) вырабатывается 30 т 99 %-го аммиака.
Скачать решение задачи 1.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 1.2 Колонну для окисления твердого парафина загружают 40 т парафина, который занимает 75 % объема колонны (высота 10 м, диаметр 2,5 м). Процесс окисления длится в среднем 18 ч. Рассчитайте производительность колонны окисления парафина.
Задача 1.3 Необходимо определить плотность этилена при 150 МПа и 180 °С, пользуясь диаграммой коэффициента сжимаемости. Критические параметры для этилена равны 282,4 К и 5,03 МПа.
Задача 1.4 Рассчитайге теплоту, выделяющуюся при образовании 100 кг метанола из СО и N2. Энтальпия образования (в кДж кмоль) составляет: СО - 110583; Н2 - 0; метанола - 201456.
Скачать решение задачи 1.4 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 2.1 На установку полимеризации подают в час 4100 кг пропан-пропиленовой фракции с массовой долей пропилена 58 %. Степень конверсии пропилена 97 %. Выделяющуюся теплоту полимеризации (1395 кДж/кг полипропилена) снимают за счет испарения пропилена и части растворителя. Рассчитать количество растворителя, расходуемое на снятие выделяющейся теплоты, если теплота испарения пропана равна 11,4 кДж/моль, а теплота испарения растворителя равна 380кДж/кг.
Скачать решение задачи 2.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 2.2 Рассчитать массовый расход пропилена, гептана, водорода и катализаторного комплекса на выпуск 100000 т/год полипропилена. Установка работает 330 дней в непрерывном режиме. Конверсия пропилена 98 %. Подача водорода 3 % об. от подаваемого пропилена, гептан взят в объемном соотношении пропилентептан - 1,5:1, а микросферический катализатор из расчета 0,15-0,2 кг/м3.
Скачать решение задачи 2.2 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 2.3 Определить массовый расход этилена, пропана и кислорода для производства ПЭВД на установке с производительностью по полиэтилену - 75000 т/год в трубчатом реакторе, работающем по трехзонному варианту. Принять эффективное время работы установки равным 7800 ч. При решении задачи руководствоваться данными о составе потоков, представленных в табл. 2.3, и схемой материальных потоков на рис. 2.4.
Скачать решение задачи 2.3 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 2.4 Используя условия задачи 2.3, рассчитать массовый расход реагентов в каждую из зон реактора и объемный расход реагентов в рабочих условиях.
Скачать решение задачи 2.4 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 2.5 Используя условия задачи 2.3, рассчитать расход перегретой воды для снятия теплоты, выделяющейся при полимеризации в каждой из трех зон.
Скачать решение задачи 2.5 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 3.1 Определить массовый расход реагентов в процессе получения 10000 т/год бутилкаучука. Процесс проводят в среде метилхлорида. Содержание мономеров в растворе 25 % масс., а содержание изопрена 1,2 % от суммы мономеров. Содержание треххлористого алюминия в растворе 0,2 %. Процесс производства - непрерывный, эффективное время работы установки 325 дней (7800 ч). Конверсия изобутилена составляет 97 %, конверсию изопрена принять равной 100 %.
Скачать решение задачи 3.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 3.2 Рассчитайте расход соли NаСl и 98%-й серной кислоты на 1 т каучука, который выделяется при коагуляции латекса СКС-30, если содержание полимера в нем 60 % (масс.). Коагуляцию проводят насыщенным раствором КаС1 и 5%-м раствором серной кислоты. Лабораторный анализ показал, что на 10 г латекса требуется 2,69 г NаСl и 5,38 мл 5%-го раствора серной кислоты.
Скачать решение задачи 3.2 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 3.3 Составьте формулу для расчета и определите коэффициент вулканизации (kв) мягкой резины, если образец вулканизата массой 250 г содержит 3 г связанной серы (5СВ), а содержание каучука (А) в вулканизате 60 % (масс.).
Скачать решение задачи 3.3 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 4.2 Массовая доля поливинилацетата в ПВА-эмульсии 50 %. Степень конверсии мономера 98,5%, производительность установки 1800кг полимера в час. Определить объемное соотношение ВА и водной фазы, если плотность ПВА-эмульсии 1025 кг/м3, а плотность винилацетата 934 кг/м3.
ПОЛИМЕРЫ Ровкина Ляпков 2 часть
Задача 5.1 Полимеризацию стирола проводят в каскаде из 2-х форполимеризаторов и колонном аппарате. Время пребывания реакционной массы в каждом форполимеризаторе 8 ч, а в колонном аппарате - 6 ч. Колонна имеет диаметр 1,2 м и высоту 11 м. Определить объемный расход стирола и число колонн для обеспечения форполимеризаторов вместимостью по 4 м3. Принять плотность стирола и реакционных масс одинаковыми.
Скачать решение задачи 5.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 5.2 Определите съем полимера с 1 м3 колонны непрерывной полимеризации стирола в блоке, если в нее поступает сироп из двух реакторов предварительной полимеризации со скоростью 40 и 39 кг/ч. Сироп содержит 30 % полистирола и 70 % стирола. Плотность стирола 905 кг/м3 полистирола — 1050 кг/м3. Время пребывания реакционной массы в колонне 30 ч. Полимер на выходе из колонны содержит 0,05 масс, долей мономера. Размер колонны: d = 0,7 м; h = 7 м.
Скачать решение задачи 5.2 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 5.3 Определите расход компонентов (м3/кг) для получения 25 т полистирола водоэмульсионным способом, если объемный модуль загрузки следующий: стирол, вода, касторовое масло (эмульгатор) в соотношении 1:2,5:0,03.
В реакционную смесь добавляют 0,0025 масс, долей (от массы мономера) персульфата калия (инициатор). Плотность стирола 905 кг/м3 а касторового масла 962 кг/м3. Полимер содержит 1 % примесей (по массе).
Скачать решение задачи 5.3 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 6.1 Промышленность в больших количествах выпускает сополимеры на основе хлористого винила, из которых наиболее востребованы сополимеры ХВ с винилацетатом, метилакрилатом и винилиденхлоридом. Сополимеры ХВ в промышленности получают теми же техническими методами, что и ПВХ, при этом чаще используется суспензионный и реже эмульсионный методы. Наиболее широк ассортимент сополимеров ХВ с ВА, имеющих разное назначение. Сополимер ХВ и ВА, содержащий 85+87 % ХВ, более термопластичен, чем ПВХ и ПВА, обладает большой эластичностью, влагостойкостью, растворимостью (кетоны, нитропарафины, хлорированные углеводороды), имеет хорошие диэлектрические свойства. Рассчитать загрузку компонентов для получения сополимеров ХВ согласно рецептам, приведенным в табл. 6.5.
Скачать решение задачи 6.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 6.2 Для производства поливинилхлорида суспензионным методом использованы следующие вещества (в масс, долях): винилхлорид — 100; вода - 150; другие ингредиенты - 2. Рассчитайте массовую долю полимера в латексе, если конверсия составила 85 %, а в автоклав загружено 24 т сырьевых компонентов.
Задача 6.3 В качестве инициатора полимеризации винилхлорида эмульсионным способом используется 1,2%-й водный раствор персульфата калия, загрузка которого в автоклав составляет 1,5 % от массы мономера. Рассчитайте массу персульфата калия, введенного в полимеризатор, производительность которого 625 кг/ч (в расчете на полимер). Продолжительность процесса 20 ч, а конверсия винилхлорида составила 92 % (по массе).
Скачать решение задачи 6.3 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 6.4 Рецепт эмульсионной периодической полимеризации винилхлорида следующий:
водная фаза - 3,7 м3;
винилхлорид - 4,2 м3 (р = 969,2 кг/м3);
инициатор (40%-й раствор Н2О2) — 18 кг;
эмульгатор — 182 кг.
Вычислите выход полимера, если через 20 ч полимеризации и удаления незаполимеризовавшегося винилхлорида на коагуляцию подано 7767,1 кг латекса.
Скачать решение задачи 6.4 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 6.5 Сколько взято для полимеризации эмульсионным методом винилхлорида и водной фазы, если объем автоклава 25 м3, а коэффициент его заполнения 0.9. Латекс, выходящий из полимеризатора, имеет плотность 1150 кг/м3 и содержит 0,42 массовые доли поливинилхлорида. Конверсия мономера — 92 %.
Скачать решение задачи 6.5 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 6.6 Определите суточную производительность реактора суспензионной полимеризации винилхлорида, используя следующие исходные данные: объем полимеризатора — 65 кг; коэффициент заполнения — 0.9; объемный модуль загрузки (отношение мономера к воде) 1:1,2; продолжительность полимеризации 10ч; выход полимера 95 % (от массы винилхлорида); плотность жидкого винилхлорида, подаваемого в реактор, 937 кг/м3.
Задача 6.7 Рассчитайте рабочий объем автоклава эмульсионной полимеризации винилхлорида, если из него за один цикл выгружено 24,44 т латекса плотностью 1150 кг/м3. коэффициент заполнения автоклава — 0,85.
Скачать решение задачи 6.7 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 6.8 Производительность автоклава суспензионной полимеризации винилхлорида составляет 20 т/сут (в расчете на винилхлорид). Определите объем сжиженного винилхлорида, воды и массу инициатора, если продолжительность полимеризации 12 ч. При расчетах учесть, что для данного типа полимера расход воды и инициатора составляет, соответственно, 100 и 0,5 % от массы мономера. Плотность жидкого винилхлорида - 973 кг/м3, конверсия винилхлорида — 90 %. Рассчитайте объем автоклава, если коэффициент его заполнения составил 0,91.
Скачать решение задачи 6.8 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 7.1 Рассчитать количество форм для окончательной полимеризации сиропа, полученного на стадии форполимеризации, для получения оргстекла с размером листов 800x500x3 мм.
Усадку полимера принять равной 20 %, а плотность сиропа рассчитать, зная, что сироп содержит 15 % полиметилметакрилата, плотность которого равна 1185 кг/м3 остальное — метилметакрилат с плотностью 945 кг/м3. Принять потери полимера при обрезке листов по формату равными 0,01 %.
Скачать решение задачи 7.1 (Задачник Ровкин Ляпков) 150р
Задача 7.2 Рассчитайте массы метилметакрилата, пластификатора (дибутилфталата) и инициатора для получения 250 блоков полиметилметакрилата, если в стеклянные формы размером 1200x1800x5 мм заливается метакрилат, содержащий 0,5 % инициатора и 4 % пластификатора (от массы мономера). Плотность метилметакрилата 924 кг/м3.
Скачать решение задачи 7.2 (Задачник Ровкин Ляпков) 150р
Задача 8.1 Рассчитать возможность желатинизации алкида, рецептура которого и необходимые данные приведены в табл. 8.13.
Таблица 8.13 Рецептура загрузки компонентов
Эфир эпоксидной смолы, полученной при взаимодействии 59 вес.% смолы Эпон 1001 с молекулярной массой 875 и функциональностью 6,0 с 41 % масс, лауриновой кислоты.
Скачать решение задачи 8.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 8.2 Рассчитать полноту реакции для тощего алкида по рецепту в табл. 8.14.
Таблица 8.14 Рецептура загрузки компонентов
Задача 8.3 Рассчитать рецептуру алкида на основе соевого масла, изофталевой кислоты и глицерина при условии, что избыток гидроксильных групп составляет 18 %.
Скачать решение задачи 8.3 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 8.4 Определить полноту реакции в момент желатинизации для алкида, полученного при мольном соотношении компонентов, приведенном в табл. 8.15.
Таблица 8.15 Средняя функциональность компонентов реакционной смеси
Задача 8.5 Определить полноту реакции в момент желатинизации для лака, рецепт которого приведен в табл. 8.16.
Таблица 8.16 Рецептура загрузки компонентов
Скачать решение задачи 8.5 (Задачник Ровкина Ляпков) 150р
Задача 9.1 Рассчитать загрузку реагентов в периодический кубовый реактор емкостью 5 мл и коэффициентом заполнения 0,65 для получения различных марок фенолоальдегидных смол новолачного типа согласно рецептам, представленным в табл. 9.3 по заданию преподавателя.
Таблица 9.3 Рецепты новолачных фенолоальдегидных смол
Скачать решение задачи 9.1 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.2 Рассчитать загрузку реагентов в периодический кубовый реактор емкостью 6,3 мэ с коэффициентом заполнения 0,75 для получения резольных фенолоальдегидных смол по рецептам, приведенным в табл. 9.4. Рассчитать количество выделяющейся теплоты в условиях одного из рецептов примера 9.4 или 9.5. если при новолачной поликонденсации выделяется 588,6 кДж на 1 кг прореагировавшего фенола, а при образовании резольных смол - 335,2 кДж/кг. Остаточное содержание фенола принять для новолачных смол равным не более 4 %, а для резольных - не более 9 %.
Таблица 9.4 Рецепты новолачных фенолоальдегидных смол
Скачать решение задачи 9.2 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.3 Рассчитать количество выделяющейся теплоты в условиях одного из рецептов табл. 9.4. если при поликонденсации выделяется 588,6 кДж на 1 кг прореагировавшего фенола. Остаточное содержание фенола в смоле принять равным 4 %.
Таблица 9.4 Рецепты новолачных фенолоальдегидных смол
Скачать решение задачи 9.3 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.4 Рассчитать количество выделяющейся теплоты в условиях одного из рецептов табл. 9.5, если при поликонденсации выделяется 335,2 кДж на 1 кг прореагировавшего фенола. Остаточное содержание фенола — 9%.
Скачать решение задачи 9.4 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.5 Рассчитайте степень поликонденсации новолачной фенолформальдегидной смолы, если средняя молекулярная масса - 648.
Скачать решение задачи 9.5 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.6 Какая получается смола: резольная или новолачная, если для поликонденсации израсходовано 15 кг фенола и 7,5 л формалина (содержание СН2О в формалине около 40 г в 100 мл).
Скачать решение задачи 9.6 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.7 Рассчитайте теоретические расходные коэффициенты сырья при производстве 1 т новолачной смолы, если фенол берут 91%-й чистоты, а формалин содержит (по массе) — 37 % формальдегида (его плотность 1100 кг/м3). Формулу смолы принять
Скачать решение задачи 9.7 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.8 При образовании новолака выделяется 0,6 кг воды и 36 кДж теплоты из расчета на 1 кг прореагировавшего фенола. Определите выделившуюся теплоту и массу воды, если для получения новолака израсходовано 200 кг формалина, а мольные соотношения фенола и формальдегида - 7:6. Массовая доля формальдегида в формалине - 0,37.
Скачать решение задачи 9.8 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.9 Рассчитать загрузку компонентов в барабанный смеситель на одну операцию получения порошкообразных пластических масс на основе фенолоальдегидных связующих по одному из нижеприведенных рецептов в табл. 9.5. На 1 м3 объема смесителя загружают 2007250 кг смеси компонентов. Емкость смесительного барабана — 10м.
Скачать решение задачи 9.9 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.10 Рассчитать ионообменную колонну для сорбции ионов платины анионитом АВ-17-8 в кипящем слое. Количество кислого водного раствора, поступающего в колонну, равно 15 м3 ч. Концентрация платины в поступающем растворе Со = 150 м3/ч, а в выходящем из колонны растворе — Ск=0,1 г/м3. Содержание платины в анионите на входе в колонну С0 = 30 кг платины/м3. Средний диаметр частиц ионита 0,069 см. Коэффициент массопередачи, отнесенный к единице объема зерен ионита kv =0.08 с-1, порозность псевдоожиженного слоя е=0.6. Плотность частиц набухшего анионита АВ-17-8 составляет: р=1520 кг/м3.
Скачать решение задачи 9.10 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.11 Рассчитать число непрерывных реакторов ленточного типа и длительность ацетилирования в каждом таком реакторе при производстве ацетатов целлюлозы. Исходные данные: производительность реакторов - 2000 кг ч; ширина ленты - 1,7м; длина одного ленточного реактора — 40 м; высота слоя продукта на ленте — 0.25 м; плотность влажного продукта на ленте - 800 кг/м3; скорость движения ленты - 2 м/ч.
Скачать решение задачи 9.11 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.12 Рассчитать коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной массе реактора поликонденсации диэтиленгликоль-терефталата, если коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке аппарата равен 881 Вт/м*К, а коэффициент теплоотдачи от стенки аппарата к реакционной массе равен 800 Вт(м*К), толщина стенки 11 мм, коэффициент теплопроводности материала равен 17,5 Вт/м*К.
Скачать решение задачи 9.12 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.13 Перхлорвинил получают хлорированием поливинилхлорида в хлорбензоле. Рассчитайте массу полученного перхлорвинила, объем хлор-газа (м3, н.у.) и число баллонов со сжиженным хлором, необходимым для обработки 200т 12%-го раствора ПВХ, содержащего 56 % связанного хлора (по массе). Полученный перхлорвинил содержит 0,72 масс, доли хлора. Плотность хлора 3,21 кг, м , плотность сжиженного хлора - 1500 кг/м3. Объем газового баллона 0,04 м3.
Скачать решение задачи 9.13 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.14 Вычислите массу фторопласта 4, которую теоретически можно получить полимеризацией тетрафторэтилена, содержащего 14,7 кг связанного фтора. Анализ образца фторопласта показал наличие в нем 0,033 масс, доли нефторсодержащих примесей.
Скачать решение задачи 9.14 (Задачник Ровкина Ляпков) 200р
Задача 9.15 Определите суточную производительность и интенсивность многотрубного реактора непрерывной варки целлюлозы, если в течение 1 ч он перерабатывает 80 м3 еловой щепы. Расходный коэффициент еловой древесины составляет 5 м3 на каждую тонну целлюлозы, а производственные потери 7 %. Реактор имеет 8 труб длиной 10м и диаметром 0,8 м каждая.