Материальный и тепловой баланс производства алебастра

(шихта = гипс + уголь)

СаSО4∙2Н2О = СаSО4∙0,5Н2О + 1,5Н2О

С +О2 = СО2

Производительность: гипс(сырье) – 1000 кг
Содержание примесей: в гипсе – 5 % (SiO2 , глинаи др.);
  в угле – 6 % (SiO2 и др.);
  в воздухе – 79 % (N2 и др.)
  В С D E F G H I J  
  Производство гипса строительного  
  Дано:Производительность по гипсу (сырье), кг  
  Примеси: в гипсе (SiO2 , глинаи др ), %  
  Масса необходимого угля(топливо), кг задать ! 18,764  
  Примеси: в угле (SiO2 , глинаи др ), %  
    в воздухе (N2 и др.), %  
            Проверка уравнения  
  Мв (сумма)          
  Мв, г          
  Реакция 1 СаSО4∙2Н2О = СаSО4∙0,5Н2О + 1,5Н2О      
  Мв (сумма)          
  Мв, г          
  Реакция 2 C + О2 = СО2        
  Таблица 1 - Материальный баланс  
    B C D E F G H I J  
  Приход Расход  
    Масса, кг %   Масса, кг %  
  Сырье Сырье Вещество примеси   Про- дукты Продукты Компо- ненты    
  1.Гипс     80,5 1.Алебастр   68,6  
  в т.ч. СаSО4∙2Н2О   76,4 в т.ч. СаSО4∙0,5Н2О 64,4  
  примеси 1(т)   4,0 примеси 1(т) 4,0  
  2.Уголь     1,5 примеси 2(т) 0,1  
  в т.ч. С     1,4 2.Газы   31,4  
  примеси 2(т)   0,1 в т.ч. Н2О 12,0  
  3.Воздух     18,0 в т.ч. СО2 (от угля) 5,2  
  в т.ч. О2     3,8 примеси 3(г) 14,2  
  примеси 3(г)   14,2          
  Cумма(кг)   Cумма(кг)    
  Сумма(%)       Сумма(%)      
                                             
  B C D E F G H I J
Таблица 2 - Тепловой баланс
Дано:Температура исходных компонентов ( t С), оС
Температура конечных продуктов ( t ПР), оС
Проверка уравнения
Мв (сумма)      
Мв, г     Тепловой эффект реакции, ΔH (р), кДж
Реакция 1 СаSО4∙2Н2О = СаSО4∙0,5Н2О+ 1,5Н2О
Энтальпия          
Н298, Дж/моль*К -2023,98     -1575,7 -242
Н298 (с учетом молей) -2023,98     -1575,7 -363 +85,3 (эндо)
Формула пересчета Ср =Ср*/Мв, Дж /(кг∙К)
Ср*298, Дж / (моль.К) 186,15     124,31 33,6    
Ср 298, кДж / (кг.К) 1,082     0,857 1,867    
 
Мв (сумма)      
Мв, г     Тепловой эффект реакции, ΔH (р), кДж
Реакция 2 C + О2 = СО2  
Энтальпия          
Н298, Дж/моль*К   -393,777  
Н298 (с учетом молей)   -393,777   –393,8 (экзо)
Ср*298, Дж / (моль.К) 8,54 29,37   37,14      
Ср 298, кДж / (кг.К) 0,712 0,918   0,844      
Количество тепла: Q =m ∙ Ср (Дж/(кг∙К) ∙ t, кДж
(m –масса технического сырья или продукта)
     
  B C D E F G H I J  
Приход Расход  
Сырье кДж % Продукты кДж %  
1.С гипсом 14,8 1.С алебастром 55,1  
2.С углем 0,2 (Ср=0,765 кДж / (кг.К)    
3. С воздухом 2,8 2.С газами 24,9  
4.Теплота реакции 1 –1784330 -340,3 (Ср=0,844 кДж / (кг.К)      
5. Теплота реакции 2 422,4 3.Потери тепла  
      4.Теплота отводимая 0,0  
Cумма (кДж)   Cумма (кДж)    
Сумма (%)   Сумма (%)    
                                   

Пример 6.

Материальный и тепловой баланс производства извести - СаО

(шихта = известняк + уголь)

СаСО3 = СаО + СО2

С +О2 = СО2

Производительность: известняк(сырье) – 1000 кг
Содержание примесей: в известняке – 5 % (SiO2 , глинаи др.);
  в угле – 6 % (SiO2 и др.);
  в воздухе – 79 % (N2 и др.)
  В С D E F G H I J  
  Производство извести  
  Дано:Производительность по известняку (сырье), кг  
  Примеси: в известняке (SiO2 , глинаи др ), %  
  Масса необходимого угля(топливо), кг задать ! 128,3  
  Примеси: в угле (SiO2 , глинаи др ), %  
    в воздухе (N2 и др.), %  
            Проверка уравнения  
  Мв (сумма)          
  Мв, г          
  Реакция 1 CaCO3   = CаО + СО2      
  Мв (сумма)          
  Мв, г          
  Реакция 2 C + О2 = СО2        
  Таблица 1 - Материальный баланс  
    B C D E F G H I J  
  Приход Расход  
    Масса, кг %   Масса, кг %  
  Сырье Сырье Вещество примеси   Про- дукты Продукты Компо- ненты    
  1.Известняк     37,6 1.Известь   22,2  
  в т.ч. СаСО3   35,7 в т.ч. СаО 20,0  
  примеси 1(т)   1,9 примеси 1(т) 1,9  
  2.Уголь 128,3     4,8 примеси 2(т) 0,3  
  в т.ч. С     4,5 2.Газы   77,8  
  примеси 2(т)   0,3 в т.ч. СО2 15,7  
  3.Воздух     57,6 в т.ч. СО2 (от угля) 16,6  
  в т.ч. О2     12,1 примеси 3(г) 45,5  
  примеси 3(г)   45,5          
  Cумма(кг)   Cумма(кг)    
  Сумма(%)       Сумма(%)      
                                             
  B C D E F G H I J
Таблица 2 - Тепловой баланс
Дано:Температура исходных компонентов ( t С), оС
Температура конечных продуктов ( t ПР), оС
Проверка уравнения
Мв (сумма)      
Мв, г     Тепловой эффект реакции, ΔH (р), кДж
Реакция 1 CaCO3   = CаО + СО2
Энтальпия          
Н298, Дж/моль*К -1207,72     -635,51 -393,77
Н298 (с учетом молей) -1207,72     -635,51 -393,77 +178,4 (эндо)
Формула пересчета Ср =Ср*/Мв, Дж /(кг∙К)
Ср*298, Дж / (моль.К) 81,94     42,83 37,14    
Ср 298, кДж / (кг.К) 0,819     0,765 0,844    
 
Мв (сумма)      
Мв, г     Тепловой эффект реакции, ΔH (р), кДж
Реакция 2 C + О2 = СО2  
Энтальпия          
Н298, Дж/моль*К   -393,777  
Н298 (с учетом молей)   -393,777   –393,8 (экзо)
Ср*298, Дж / (моль.К) 8,54 29,37   37,14      
Ср 298, кДж / (кг.К) 0,712 0,918   0,844      
Количество тепла: Q =m ∙ Ср (Дж/(кг∙К) ∙ t, кДж
(m –масса технического сырья или продукта)

 

  B C D E F G H I J
Приход Расход
Сырье кДж % Продукты кДж %
1.С известняком 0,7 1.С известью 16,4
2.С углем 0,1 (Ср=0,765 кДж / (кг.К)  
3. С воздухом 1,1 2.С газами 63,6
4.Теплота реакции 1 –1784330 -72,2 (Ср=0,844 кДж / (кг.К)    
5. Теплота реакции 2 170,3 3.Потери тепла
      4.Теплота отводимая
Cумма (кДж)   Cумма (кДж)  
Сумма (%)   Сумма (%)