Решение задачи: Расчет расхода NH3 на производство HNO3

Решение задачи №8 из раздела «Технико-экономические показатели химического производства». Условие: Вычислить расходный коэффициент \(NH_{3}\) на: а) 1 т 63 % \(HNO_{3}\) при выходе 96 % от теоретического; б) 1 т 45 % \(HNO_{3}\) при 90 % выходе; в) 1 т 58 % \(HNO_{3}\) при выходе 95 %. Общие данные для всех пунктов: Суммарное уравнение получения азотной кислоты из аммиака: \[NH_{3} + 2O_{2} \rightarrow HNO_{3} + H_{2}O\] Молярные массы: \(M(NH_{3}) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ кг/кмоль}\) \(M(HNO_{3}) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ кг/кмоль}\) Теоретический расходный коэффициент (\(K_{теор}\)) аммиака на 1 кг 100 % \(HNO_{3}\): \[K_{теор} = \frac{M(NH_{3})}{M(HNO_{3})} = \frac{17}{63} \approx 0,2698 \text{ кг/кг}\] Формула для расчета практического расхода (\(m_{практ}\)) на 1 тонну раствора: \[m_{практ} = \frac{1000 \cdot \omega(HNO_{3}) \cdot M(NH_{3})}{M(HNO_{3}) \cdot \eta}\] где \(\omega\) — концентрация кислоты в долях единицы, \(\eta\) — выход продукта в долях единицы. Решение по пунктам: а) Для 1 т 63 % \(HNO_{3}\) при выходе 96 % (\(\eta = 0,96\)): \[m_{NH_{3}} = \frac{1000 \cdot 0,63 \cdot 17}{63 \cdot 0,96} = \frac{10710}{60,48} \approx 177,08 \text{ кг}\] б) Для 1 т 45 % \(HNO_{3}\) при выходе 90 % (\(\eta = 0,90\)): \[m_{NH_{3}} = \frac{1000 \cdot 0,45 \cdot 17}{63 \cdot 0,90} = \frac{7650}{56,7} \approx 134,92 \text{ кг}\] в) Для 1 т 58 % \(HNO_{3}\) при выходе 95 % (\(\eta = 0,95\)): \[m_{NH_{3}} = \frac{1000 \cdot 0,58 \cdot 17}{63 \cdot 0,95} = \frac{9860}{59,85} \approx 164,75 \text{ кг}\] Ответ: а) 177,08 кг \(NH_{3}\); б) 134,92 кг \(NH_{3}\); в) 164,75 кг \(NH_{3}\).