Расчёт материальных балансов

Пример 1. Составьте материальный баланс процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком на 1т нитра­та аммония, (аммиачной селитры). Концентрация азот­ной кислоты 55%, газообразного аммиака—100%, нитрата аммония—85%. Потери-аммиака и азотной кислоты—1%.

Решение. Нитрат аммония получают по реакции нейтрализации:

NH₃.+ HNO_s=NH4NO3 + Q_P.

Молекулярные массы M_r(NH3)=17 , M_r(HNO3)=63, M_r(NH4NO3)=80

Рассчитываем приход. В. соответствии с уравнением 1а на 1 кмоль NH₃ образуется 1 кмоль NH₄N0₃. Масса аммиака, необходимая для производства 1 т NH₄NO₃ (100%):

A_T

С учетом потерь производства:

A_пр=212,5·1,01=214,6 (кг)

Определяем массу азотной кислоты (100%-ной), необходимой для производства 1т NH₄NO₃ (A_T) :

А_Т

Определяем А_пр-массу азотной кислоты с учетом потерь производства и концентрации HNO₃:

А_пр=

С азотной кислотой поступает вода:

1446,2-795,4=640,8(кг)

Общая масса реагентов, поступивших на нейтрализацию:

214,6+1446,2=1660,8(кг)

Определяем расход 85%-ного раствора нитрата аммония, получается:

1000:0,85=1176,47(кг).

Потери HN₃ составляют:

795,-787,5=7,9(кг)

Масса испарившейся воды (соковый пар) составляет:

1660,8-(1176,47+2,1+7,9)=474,33(кг)

Результаты расчётов сведены в таблицу.

Таблица 2

Материальный баланс процесса нейтрализации азотной кислоты аммиаком

Пример 2. Составьте упрощенный материальный баланс производства этилового спирта прямой гидратацией этилена. Состав исходной парогазовой смеси (в % по объёму) : этилен – 60, водяной пар – 40. Степень гидратации этилена – 5%.Расчет вести на 1 т этилового спирта. Побочные реакции и давление не учитывать.

Решение. Получение этилового спирта прямой гидратацией этилена осуществляется при температуре 560К и давлении 80·10⁵Па по реакции, протекающей по уравнению

CH₂=CH₂+H₂O↔C₂H₅OH+Q_р

Молекулярные массы: M_r(C2H4)=28, M_r(H2O)=18, M_r(C2H5OH)=46

Приход. Определяем теоретический расход этилена:

А_Т

Тогда практический расчёт этилена с учетом степени превращений составит:

608,7:0,05=12174(кг) или (м³).

Находим объём водяного пара в парогазовой смеси:

(м³) или (кг)

Расход. Определяем, сколько водяного пара израсходовано на гидратацию:

9739,3·0,05=486,97(м³)

Находим избыток водяного пара (проскок) :

6492,8-486,97=6005,8 (м³) или (кг)

Рассчитываем массу непрореагировавшего этилена :

12174-608,7=11565,3 (кг) или (м³).

Полученный данные сводим в таблицу.

Таблица 3

Материальный баланс производства этилового спирта прямой гидратацией этилена