Очистка и утилизация отходящих газов

 

Пример 5.1. При абсорбции SO₂ известковым молоком (Са(ОН)₂) поглощено 0,64 кг SO₂. Сколько л известкового молока израсходовано, если концентрация его 10 % (масс.), а плотность 1,12 г/мл?

 

Решение

 

Записываем уравнение реакции:

 

SO₂ + Ca(OH)₂ = CaSO₃ + H₂O.

 

По уравнению реакции 1 моль SO₂ реагирует с 1 молем Са(ОН)₂. Рассчитываем молярные массы участников реакции:

 

М(SO₂) = 32 + 2×16 = 64 г/моль;

М(Са(ОН)₂) = 40 + 2×16 + 2×1 = 74 г/моль.

 

0,64 кг SO₂ составляет: .

 

Значит количество необходимого Са(ОН)₂ тоже составляет 10 моль, т. е. 740 г.

Рассчитываем массу известкового молока:

в 100 г раствора содержится 10 г Са(ОН)₂

в Х -«- -«- -«- -«- 740 г

Х = 7400 г.

Рассчитываем объем израсходованного известкового молока:

V = .

 

Пример 5.2. Какой объем промышленного газа, содержащего 15 % (объем.) оксида углерода подвергнуто каталитической очистке, если получено 1,5 м³ метана (н.у.)?

 

Решение

 

1. Записываем уравнение реакции:

 

СО + 3Н₂ → СН₄ + Н₂О.

 

По уравнению реакции из 1 моля СО получается 1 моль СН₄. Так как 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, то соотношение объемов газов в уравнении реакции равно соотношению числа их молей в реакции. Т. е. объем оксида углерода равен объему полученного метана

V (CO) = 1,5 м³.

 

2. Находим, какой объем промышленного газа затрачен на получение 1,5 м³ СН₄?

В 100 м³ содержится 15 м³ СО

В Х -«- -«- -«- 1,5 м³ СО

Х = 10 м³ (промышленного газа).

 

Пример 5.3. Газовая смесь содержит СО₂, СО, О₂, N₂. При анализе 100 мл смеси методом химического поглощения получены следующие результаты

 

Компонент	Кол-во газа после поглощения
СО2	82,80
О2	82,20
СО	73,20
N2	73,20

 

Определите количественный состав смеси (объемный %), если происходит последовательное поглощение газов из смеси, а N₂ не поглощается.

 

Решение

 

Содержание компонентов газовой смеси m _А вычисляют в % (объем.) по формуле:

m _А = ×100.

V = %;

= %;

= %;

= 73,20 %.

 

Пример 5.4. Вычислите объем кислорода, который расходуется и объем «парникового» газа (углекислого), выделяющегося при полном сгорании 112 л циклооктатриена С₈Н₈ (г).

 

Решение

 

Составляем уравнение реакции полного сгорания С₈Н₈. Расставляем коэффициенты.

С₈Н₈ + 10 О₂ → 8СО₂ + 4Н₂О.

По закону Гей-Люссака объемы газов, вступающих в реакцию, относятся между собой, а также к объемам получающихся газообразных веществ как простые целые числа. Из уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моля циклооктатриена расходуется 10 молей кислорода и выделяется 8 молей углекислого газа.

Отсюда: при сгорании 112 л С₈Н₈ расходуется 10×112 л = 1120 л кислорода и выделится 8×112 л = 696 л углекислого газа (СО₂).

 

Пример 5.5. Вычислите объем кислорода, который расходуется и объем «парникового» газа (углекислого), выделяющегося при полном сгорании 14,2 кг декана С₁₀Н₂₂ (т).

 

Решение

 

Составляем уравнение реакции полного сгорания С₁₀Н₂₂. Расставляем коэффициенты.

С₁₀Н₂₂ + 31/2 О₂ → 10СО₂ + 11Н₂О.

Из уравнения реакции следует, что при сгорании 1 моля декана расходуется 31/2 молей кислорода и выделяется 10 молей СО₂. Молярная масса декана М(С₁₀Н₂₂) = 142 г. Число молей декана равняется 14200 г: 142 г = 100 молей.

При нормальных условиях 1 л любого газа занимает объем 22,4 л (закон Авогадро).

 

Для полного сгорания 1 моля С₁₀Н₂₂ расходуется 31/2×22,4 л О₂

Для -«- -«- -«- 100 молей -«- -«- -«- Х л О₂

Х = 31/2×22,4 л×100 = 34720 л О₂;

При полном сгорании декана выделяется:

10×22,4 л×100 = 22400 л СО₂.

 

Задача 5.1. При абсорбции газа жидкостью поглотилось m ₁ кг его. Сколько л жидкости израсходовано, если концентрация жидкости m ₂ % (масс.), а плотность ρ, г/мл? Напишите уравнение реакции.

 

Вариант	Газ	m 1, кг	m 2, %	Жидкость	ρ, г/мл
	SO2	0,4		Ca(OH)2	1,12
	SO2	0,4		Ca(OH)2	1,13
	SO2	0,5		Ca(OH)2	1,12
	SO2	0,5		Mg(OH)2	1,08
	SO2	0,6		Mg(OH)2	1,08
	SO2	0,2	22,75	NH4OH	0,914
	SO2	0,4	25,33	NH4OH	0,906
	NO2	0,6	10,22	Na2CO3	1,065
	NO2	0,4	10,22	Na2CO3	1,065
	NO2	0,2	10,22	Na2CO3	1,065
	NO2	0,5	9,75	Na2CO3	1,012
	NO2	0,4	9,75	Na2CO3	1,012
	NO2	0,6	9,75	Na2CO3	1,012
	NO2	0,5	10,22	Na2CO3	1,065
	NO	0,2	11,1	Na2SO3	1,08
	NO	0,1	11,1	Na2SO3	1,08
	NO	0,4	11,1	Na2SO3	1,08
	NO	0,3	11,1	Na2SO3	1,08
	NO	0,25	11,1	Na2SO3	1,08
	NO	0,15	11,1	Na2SO3	1,08
	NO	0,35	11,1	Na2SO3	1,08
	SO2	0,3		Ca(OH)2	1,13
	Cl2	0,9		Ca(OH)2	1,12
	Cl2	1,1		Ca(OH)2	1,12
	Cl2	0,8		Ca(OH)2	1,12
	Cl2	1,0		Ca(OH)2	1,12
	Cl2	0,6		Ca(OH)2	1,12
	Cl2	0,5		Ca(OH)2	1,13
	Cl2	0,7		Ca(OH)2	1,13
	Cl2	0,75		Ca(OH)2	1,13

Примечание: уравнения реакций для поглощения

NO₂: 2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₃ + NaNO₂ + CO₂;

NO: 2NO + 2NaHSO₃ = N₂ + 2NaHSO₄;

Cl₂: Cl₂ + 6Ca(OH)₂ = 5CaCl₂ + Ca(ClO₃)₂ + 6H₂O.

 

Задача 5.2. Какой объем промышленного газа, содержащего ω % загрязнителя нужно подвергнуть каталитической очистке, чтобы получить V м³ продукта?

 

Вариант	Загрязнитель	ω, %	Продукт	V, м3
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4
	СО		СН4	1,5
	СО		СН4
	NO		N2
	NO		N2	1,5
	NO		N2
	NO		N2
	NO		N2
	NO		N2
	NO		N2
	NO		N2
	NO		N2
	NO		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2
	NO2		N2

 

Примечание: Уравнения реакций для каталитического восстановления

NO: 2NO + 2H₂ → N₂ + 2H₂O;

NO₂: 2NO₂ + 4H₂ → N₂ + 4H₂O.

 

Задача 5.3. Определите количественный состав газовой смеси, содержащей СО₂, СО, О₂, N₂, если при анализе 100 мл смеси методом последовательного химического поглощения получены следующие результаты.

 

Вариант	Компонент	Кол-во газа после поглощения	Вариант	Компонент	Кол-во газа после поглощения
	СО2 О2 СО N2	85,60 84,40 78,80 78,80		СО2 О2 СО N2	83,50 84,10 75,60 75,60
	СО2 О2 СО N2	83,00 83,60 76,10 76,10		СО2 О2 СО N2	84,10 84,80 73,20 73,20
	СО2 О2 СО N2	83,10 82,30 76,10 76,10		СО2 О2 СО N2	83,80 82,60 74,80 74,80
	СО2 О2 СО N2	84,80 84,30 76,70 76,70		СО2 О2 СО N2	83,80 82,90 75,30 75,30
	СО2 О2 СО N2	83,80 82,80 75,80 75,80		СО2 О2 СО N2	83,40 82,60 75,80 75,80
	СО2 О2 СО N2	83,00 82,20 75,30 75,30		СО2 О2 СО N2	84,00 83,10 75,20 75,20
	СО2 О2 СО N2	84,20 83,60 76,70 76,70		СО2 О2 СО N2	83,90 82,10 75,30 75,30
	СО2 О2 СО N2	81,40 80,00 75,60 75,60		СО2 О2 СО N2	82,60 81,80 76,10 76,10
	СО2 О2 СО N2	81,80 80,30 75,40 75,40		СО2 О2 СО N2	83,10 82,60 75,90 75,90
	СО2 О2 СО N2	82,50 81,60 75,80 75,80		СО2 О2 СО N2	81,90 80,60 73,20 73,20
	СО2 О2 СО N2	83,20 82,40 75,60 75,60		СО2 О2 СО N2	82,80 82,10 75,40 75,40
	СО2 О2 СО N2	82,80 83,40 75,90 75,90		СО2 О2 СО N2	82,00 81,30 76,10 76,10
	СО2 О2 СО N2	83,00 82,20 76,00 76,00		СО2 О2 СО N2	82,10 81,50 75,90 75,90
	СО2 О2 СО N2	83,50 82,90 75,80 75,80		СО2 О2 СО N2	83,20 84,00 73,20 73,20
	СО2 О2 СО N2	83,30 84,00 75,30 75,30		СО2 О2 СО N2	82,20 81,60 75,30 75,30

 

Задача 5.4. Вычислите объем кислорода (Х), который расходуется и объем «парникового» газа (углекислого) (Y), выделяющегося при полном сгорании вещества (Z).

 

Вариант	Вещество (Z)	Масса, объем
	Уголь (т)	18 кг
	Бензол С6Н6 (ж)	20 кг
	Метан СН4 (г)	100 л
	Этан С2Н6 (г)	200 л
	Этилен С2Н4 (г)	500 л
	Ацетилен С2Н2 (г)	150 л
	Пропен С3Н6 (г)	25 л
	Бутан С4Н10 (г)	250 л
	Циклопропан С3Н6 (г)	300 л
	Пропан С3Н8 (г)	200 л
	Пентан С5Н12 (ж)	150 кг
	Гексан С6Н14 (ж)	130 кг
	Циклобутан С4Н8 (г)	320 л
	Гептан С7Н16 (ж)	180 кг
	Октан С8Н18 (ж)	280 кг
	Тетрадекан С10Н22 (ж)	1 кг
	Гексадекан С16Н34 (ж)	5 кг
	Циклогексан С16Н34 (ж)	15 кг
	Циклогептан С7Н14 (ж)	1 л
	Бутен С4Н8 (г)	450 л
	Изобутилен С4Н9 (г)	15 л
	Циклогексен С6Н10 (ж) –	165 кг
	Бутадиен С4Н4 (г)	75 л
	Октен С8Н16 (ж)	750 г
	Стирол С8Н8 (ж)	80 кг
	Гексен С6Н12 (ж)	0,5 кг
	Циклогептен С7Н12 (ж)	1 г
	Аллен С3Н4 (ж)	25 кг
	Гептен С7Н14 (ж)	750 кг
	Фенилэтилен С14Н12 (ж)	235 г