Urea là loại phân đạm có độ dinh dưỡng cao, được điều chế bằng cách cho ammonia tác dụng với carbondioxide ở nhiệt độ 180 – 200°C, áp suất khoảng 200 atm theo phương trình hóa học sau: CO2 + 2NH3 (t°, p) → (NH2)2CO + H2O
Từ nguyên liệu ban đầu gồm 991,6 m³ hỗn hợp khí X (chứa nitrogen và hydrogen với tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 3 ở điều kiện chuẩn) và 250 kg đá vôi chứa 80% calciumcarbonate, có thể sản xuất được bao nhiêu kg urea? Biết hiệu suất của các phản ứng tổng hợp ammonia, nung vôi và sản xuất phân urea lần lượt là 20%, 80% và 95%. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
N2 + 3H2 (t°, xt, p) → 2NH3
nX = 40 kmol —> nN2 = 10; nH2 = 30 kmol
H = 20% —> nNH3 = 10.2.20% = 4 kmol
CaCO3 (t°) → CaO + CO2
nCaCO3 = 250.80%/100 = 2 kmol
H = 80% —> nCO2 = 2.80% = 1,6 kmol
CO2 + 2NH3 (t°, p) → (NH2)2CO + H2O
H = 95% —> n(NH2)2CO = 1,6.95% = 1,52 kmol
—> m(NH2)2CO = 1,52.60 = 91,2 kg