Материальный баланс химических производств

Материальный баланс химических процессов составляют для определения количеств перерабатываемых и, получаемых ве­ществ. Вычисляемые количества веществ могут быть отнесены к единице времени (кг/сутки; кг/ч; кг/с) или к единице массы получаемого продукта. В последнем случае материальный ба­ланс не изменяется с изменением мощности производства.

Основой для составления материального баланса химиче­ского процесса служит стехиометрическое уравнение химиче­ской реакции:

aA + bB = cC + dD (1.1)

где A и В - исходные вещества; С и D - продукты реакции; а, b, с, d - стехиометрические коэффициенты.

Обозначим М_А, М_В, М_С, M_D - молекулярные массы взаимо­действующих веществ (участвующих в реакции и полученных в результате реакции).

Допустим, что реакция (1.1) протекает необратимо слева направо. Тогда в конце процесса израсходуется все вещество А, т. с. G_А = 0.

Количество израсходованного вещества В составляет

G_B = G_A(bM_B/aM_A) (1.2)

а количества образующихся веществ С и D при 100 %-ном пре­вращении

G_С = G_A(сM_С /aM_A) Gd = G_A(dM_D /aM_A) (1.3)

где G_А, G_В , G_С, Gd - 100 %-ные вещества.

При проведении производственного процесса масса готового продукта получается меньше теоретической. Объясняется это тем, что реакции могут проходить не до конца, образуются по­бочные продукты, есть механические потери и т. д.

Отношение количества фактически полученного готового про­дукта G _Ф к теоретически возможному G_T называется выходом:

η = G _Ф / G_T (1.4)

Выход η всегда меньше единицы.

С учетом выхода η количество образующихся по реакции ве­ществ С и D составит

G¹_С = G_С / η G¹d = Gd / η (1.5)

Если производственный процесс состоит из нескольких ста­дий и на каждой из них есть определенный выход η_i, то общий выход готового продукта по всему производственному процессу равен:

η_общ = η₁ × η₂ × η₃ … η_i (1.6)

где η₁…η_i - выходы по стадиям.

Если вещество В взято с избытком, то часть его остается не-прореагированной и определяется из равенства

G¹_B = G_B - (G_AbM_B/aM_A) (1.7)

Расход вещества А рассчитываются исходя из заданной про­изводительности:

G_А = G_АМ_А / η_{об С} MС) (1.8)

Здесь G - суточная производительность продукта С, кг:

G = 1000Пх_С/ 330 (1.9)

где П – годовая мощность производства, т/год; х_с - массовая доля вещества С в техническом продукте; 330 – число дней работы оборудования в году; 1000 – пересчет тонн в кг.

В пересчете на технический продукт расход вещества А:

G_Атех = G_А / х_А (1.10)

где х_А - массовая доля вещества А в техническом продукте

Аналогично определяют расход вещества В. Результаты материального расчета сводятся в таблицу.

Таблица – Материальный баланс

Дата добавления: 2014-01-04