Выход серной кислоты и масса пирита за сутки
Производительность установки по производству серной кислоты составляет в среднем 1500 т серной кислоты (в пересчете на 100%) в сутки. На получение 1 т серной кислоты расходуется 820 кг пирита. Вычислите: 1) выход серной кислоты от теоретически возможного, если в пирите содержится: а) 84% дисульфида железа (II); б) 75% дисульфида железа(II); 2) массу пирита, который будет израсходован за сутки в каждом из этих случаев.
Дано
`P(H_2SO_4) = 1500 text{ т/сут}`
`m_text{практ.}(H_2SO_4) = 1 text{ т} = 1000 text{ кг}`
`m(пирита) = 820 text{ кг} = 0.82 text{ т}`
`t = 1 text{ сут}`
`ω_text{а}(FeS_2) = 84%`
`ω_text{б}(FeS_2) = 75%`
Найти
1)
`η_text{а}(H_2SO_4) = text{?}`
`η_text{б}(H_2SO_4) = text{?}`
2)
`m_text{сут.а}(пирита) = text{?}`
`m_text{сут.б}(пирита) = text{?}`
Решение
Запишем суммарную схему получения серной кислоты из пирита:
`FeS_2 → 2H_2SO_4`
1)
а)
Масса чистого FeS₂ в 820 кг пирита:
`m(FeS_2) = (ω(FeS_2)*m(пирита))/100 = (84*820)/100 = 688.8 text{ кг}`
Количество вещества FeS₂:
`n(FeS_2) = (m(FeS_2))/(M(FeS_2)) = 688.8/120 = 5.74 text{ кмоль}`
Теоретическое количество H₂SO₄:
`n_text{теор.}(H_2SO_4) = 2*n(FeS_2) = 2*5.74 = 11.48 text{ кмоль}`
Теоретическая масса H₂SO₄:
`m_text{теор.}(H_2SO_4) = n_text{теор.}(H_2SO_4)*M(H_2SO_4) = 11.48*98 = 1125 text{ кг}`
Выход H₂SO₄:
`η_text{а}(H_2SO_4) = (100*m_text{практ.}(H_2SO_4))/(m_text{теор.}(H_2SO_4)) = (100*1000)/1125 = 88.89%`
б)
Масса чистого FeS₂ в 820 кг пирита:
`m(FeS_2) = (ω(FeS_2)*m(пирита))/100 = (75*820)/100 = 615 text{ кг}`
Количество вещества FeS₂:
`n(FeS_2) = (m(FeS_2))/(M(FeS_2)) = 615/120 = 5.125 text{ кмоль}`
Теоретическое количество H₂SO₄:
`n_text{теор.}(H_2SO_4) = 2*n(FeS_2) = 2*5.125 = 10.25 text{ кмоль}`
Теоретическая масса H₂SO₄:
`m_text{теор.}(H_2SO_4) = n_text{теор.}(H_2SO_4)*M(H_2SO_4) = 10.25*98 = 1005 text{ кг}`
Выход H₂SO₄:
`η_text{б}(H_2SO_4) = (100*m_text{практ.}(H_2SO_4))/(m_text{теор.}(H_2SO_4)) = (100*1000)/1005 = 99.5%`
2)
Вычислим сколько за сутки серной кислоты произведёт установка:
`m_text{сут.}(H_2SO_4) = P(H_2SO_4)*t = 1500*1 = 1500 text{ т}`
Составим пропорцию:
`{:(1 text{ т } H_2SO_4, — ,0.82 text{ т пирита}),(1500 text{ т } H_2SO_4, — ,m_text{сут.}(пирита)):}`
`m_text{сут.}(пирита) = (1500*0.82)/1 = 1230 text{ т}`
Это значение не зависит от содержания FeS₂ в пирите, так как расход дан на пирит с примесями. Следовательно:
`m_text{сут.а}(пирита) = m_text{сут.б}(пирита) = m_text{сут.}(пирита) = 1230 text{ т}`
Ответ
1)
`η_text{а}(H_2SO_4) = 88.89%`
`η_text{б}(H_2SO_4) = 99.5%`
2)
`m_text{сут.а}(пирита) = 1230 text{ т}`
`m_text{сут.б}(пирита) = 1230 text{ т}`