материальный баланс. Семинар 1.Материальный баланс технологических процессов. Задача 1. Определить сколько чистого железа Х содержится в 1 т 1000 кг чугуна

• Название: Задача 1. Определить сколько чистого железа Х содержится в 1 т 1000 кг чугуна
• Анкор: материальный баланс
• Дата: 19.12.2022
• Размер: 1.05 Mb.
• Имя файла: Семинар 1.Материальный баланс технологических процессов.docx
• Тип: Задача; #851966

Семинар 1. Материальный баланс технологических процессов.

Задачи для самостоятельного решения стр. 16 Методического указания «Химическая технология» (ссылка на эл. Ресурс дана). Решить задачи № 1, 2, 3, 5, 6, 7. Разъяснения по задачам ниже.

Базовое введение в Семинар 1.







Расчет расходных коэффициентов. Примеры.







Разъяснения по решениям задач на расходные коэффициенты по сырью.

Задача №1.

1. 
   Определить сколько чистого железа Х= ? содержится в 1 т = 1000 кг чугуна.
   
2. 
   Рассчитывать сколько надо руды для получения Х железа, с учетом стехиометрических коэффициентов, например: один моль 2Fe₂O₃2H₂O даст 4 моль чистого Fe.
   
3. 
   Делаем вывод по расходному коэффициенту, какая руда для получения чугуна лучше.
   

Задача № 2.

1. 
   Основной компонент природного газа метан (СН₄) надо получить уксусную кислоту (СН₃СООН).
   
2. 
   Реакции, по которым необходимо вести расчеты
   

А. 2СН₄=С₂Н₂+3Н₂ получение ацетилена электрокрекингом или пиролизом природного газа (Тпроцесса= 1100-1600 ⁰С)

Б. С₂Н₂+Н₂О=СН₃СНО (Реакция Кучерова — реакция гидратации ацетилена при которой образуется ацетальдегид, катализатор Hg²⁺)

В. СН₃СНО+ 0,5 О₂= СН₃СООН (Жидкофазное окисление ацетальдегида в уксусную кислоту Тпроцесса=50-60 ⁰С, катализатор соли Cu²⁺, Co²⁺)

Составление материального баланса химико – технологических процессов.

Пример.





Подсказки по решениям задач по составлению материального баланса.

Задача № 5.

1. 
   Тонны/час S переводим в кг/час.
   
2. 
   Реакция для расчета S + O₂=SO₂
   
3. 
   В воздухе содержится 79 % объемных азота и 21 % объемный кислорода.
   
4. 
   Коэффициент избытка воздуха – это избыток кислорода по отношению к стехиометрии реакции (2) т.е. больше в 1,15 раз, чем для стехеометрии по реакции. Азот в реакции не участвует, сколько вошло столько и вышло.
   
5. 
   Приходную, и расходные части для газов рассчитывать в кг и м³, газы это: кислород, азот, диоксид серы.
   
6. 
   Часть кислорода в реакции не учувствует, т.к. его взят избыток и выходит из реактора.
   

Задача №6.

1. 
   В приходной и расходной части следует разделять Н₂О, которая образовалась по реакции (Н₂О реак), и вода, которая вошла с плавиковой кислотой (15 % мас. HF остальное вода), вода, которая зашла с плавиковой кислотой вносится в приход и расход с пометкой Н₂Ок.
   
2. 
   Фраза соду берут с 4 % (мас) недостачи от стехеометрического соотношения для обеспечения остаточной кислотности. Понимать надо так: кислоты в этом случае 2 (1 – водный раствор HF; 2 - Н₃AlF₆), кислота 2 и обеспечивает остаточную кислотность. Соответственно надо взять не меньше соды на 4% от стехеометрии, если возьмем меньше соды, то никогда не получим 1000 кг Na₃AlF₆ (а расчет необходимо вести именно от 1000 кг криолита), а взять больше Al(ОН)₃ и HF, чтобы Н₃AlF₆ остался в реакционной массе и обеспечивал остаточную кислотность. А сколько необходимо взять для избытка гидрооксида алюминия и плавиковой кислоты?
   
3. 
   Рассчитываем количество соды в кг для получения 1000 кг криолита (уравнение 1 методичка).
   
4. 
   Берем 4 % от массы соды по п. 3.
   
5. 
   Подставляем в уравнение 3 (методичка) и определяем количество остаточного Н₃AlF₆ эквивалентное 4% от стехиометрии по соде.
   
6. 
   Зная массу Н₃AlF₆, рассчитываем избыток Al(ОН)₃ и HF (по уравнению 2), который необходимо взять больше того, что мы рассчитали по уравнению 1 для получения 1000 кг криолита. Суммируем Al(ОН)₃ и HF полученные по реакции 1 и 2 и вносим в таблицу.
   
7. 
   Не забываем, что при расчете по уравнению 2 образуется вода, и вода так же вносится вместе с 15 % HF, которая тоже суммируется с водами (с кислотой и реакционной) по основной реакции 1.