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 | ||
(Н2О)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