Расчет материального баланса периодического реактора

 

Основы материального баланса и основные определения

 

СН4прим

 
 


исх.смесь реакционная смесь

Н2О смеситель

tп=105ºС

 

 

Задание. Рассчитать материальный баланс процесса со следующими исходными данными:

1) производительность по водороду: G=48 кг/час

2) подано в исходной смеси:

(кг; кмоль; м3)

- для любых газов

3) СН4(t)

СН4прореагир

 


(CH4)0

 


CH4 непрореагир t

 

Какова конверсия одного из компонентов (например, метана):

(долей)

По результатам решения заполняем таблицу

 

СН4 Н2О СО Н2    
    кмоль прореагировало
8·16=128 8·18=144     кг
    кмоль получилось
    8·28=224 кг
13,3 13,3·2=26,6     кмоль подано
213,3 26,6·18=478,8     кг

 

Исходная смесь Реакционная смесь
Наименование кг кмоль Наименование кг кмоль
(СН4)0 213,3 13,3 Н2
2О)0 478,8 26,6 СО
      СН4 85,3 5,3
      Н2О 18,6 18,6
ИТОГО: 692,1   ИТОГО: 692,1  

 

ЗАНЯТИЕ 4

Расчет тепловых балансов в теплотехнологии

Пример 1 Расчет теплового баланса парогенератора

Пример 2 Расчет теплового баланса процесса полимеризации стирола в изотермическом режиме

n(C6H5-CН=СH2) (-CH-CH2-)n +

(М=104) C6H5

1. Конверсия стирола 0,9

2. Время реакции 2 ч.

3. Начальная температура стирол - 500 С, охлаждающая вода - 250 С

Мономер Полимер
500 С 1450 С
1,72 2,5
- 3,1

4. Конечная температура 1450С, охлаждающая вода - 600 С

5. Теплоемкость С (Кдж/кг)

 

6. Расход стирола 5т/ч

7. Потери тепла 1% от прихода

8. Коэффициент теплопередачи 840 Кдж/м2ч

Решение

1. Общая схема решения

2. Расчет материального баланса рассчитывается с учетом конверсии стирола и заполняется таблица

Приход Расход
Мономер – 5000 кг/ч Полимер - 4500 кг/ч Непревращенный мономер - 500 кг/ч

3.Тепловой баланс рассчитываем на основе данных материального баланса

Приход Расход
Тепло с мономером Тепло с полимером
Тепловой эффект реакции Тепло с непрореагирующим мономером
  Потери – 1% 34081
Итого 3408096 Итого 649249

Из расчета следует, что избыток тепла в реакторе

4. Площадь холодильника определится

15,6 м2 (4.2)

Предполагаемые конструкции: рубашечная, трубная, змеевиковая.

Пример 3 Рассчитать состав отходящих газов в процессе обжига известняка при условии:

1. Масса известняка СаСО3 mСаСО3=10т.

2. Состав кокса С - 91%, Н2О -2%, Зола - 7%

3. Энтальпии образования СаСО3, СаО, СО2 1206000 Кдж/моль,

393510 Кдж/моль, 393510 Кдж/моль соответственно

4. Степень превращения известняка – 95%

5. Воздух подается с избытком 1,4

Решение

Согласно реакциям

(4.3)

Рассчитываем тепловые эффекты , - по энтальпиям образования

Кдж/кмоль

Кдж/кг

Масса чистого углерода определится из уравнения теплового баланса

(4.4)

Откуда кг

По реакциям (4.3) определяем количество и состав отходящих газов в печи:

 

Реакция 1 Реакция 2 Содержание
СО2 959,5 м3 2128 м3 36%
О2 - 383 м3 44%
N2 - 5060 м3 59%

 

ЗАНЯТИЕ 5