Задача 5. На паровую конверсию метана по реакции CH4 + H2O = 3H2 + CO - Q поступает два потока:
На паровую конверсию метана по реакции CH4 + H2O = 3H2 + CO - Q поступает два потока: · V0, 1=1000 м3/ч, состав (мольн. доли): nCH4=0, 5, nCO=0, 3, nH2=0, 1, nN2=0, 1; · m0, 2=2000 кг/ч, состав (мольн. доли): nH2О=0, 7, nH2=0, 2, nCO=0, 1. ХСН4 = 0, 9. Рассчитать материальный баланс процесса. Решение Рассчитываем приходные части баланса для первого и второго потоков отдельно: · 1-й поток: по формуле (1.11) N0, 1= 1000/22, 4 = 44, 643(кмоль/ч), далее - мольные и массовые количества всех компонентов; · 2-й поток: по формуле (1.6) М0, 2 = S(ni× Mi), а затем N0, 2 = m0/ М0, 2: М0, 2 = 18× 0, 7+2× 0, 2+28× 0, 1= 12, 6+0, 4+2, 8=15, 8 (кг/кмоль); N0, 2 = 2000/15, 8= 126, 58 (кмоль/ч). · Суммируем данные по обоим потокам в третьей сводной таблице общего вида. Далее решаем по аналогии с задачей 1. Решение задачи с использованием программы EXCEL представлено в табл.1.10. Таблица 1.10. Расчет материального баланса с использованием программы Excel
На окисление сернистого ангидрида по реакции 2SO2 +O2 Û 2SO3+Q поступает два потока: · N0, 1=2000 кмоль/ч, состав (мольн. доли): nSO2=0, 8; nSO3=0, 1; nN2 =0, 1; · N0, 2 =15000 кмоль/ч, состав - воздух,. Cтепень превращения ХSO2 = 0, 9. Рассчитать материальный баланс процесса. Решение Для расчетов используем состав воздуха в мольных долях, приведенный в табл. 1.1. Рассчитываем состав каждого потока отдельно, а затем в сводной таблице используем суммарный поток. Решение с помощью программы EXCEL представлено в табл.1.11. Таблица 1.11. Расчет материального баланса с использованием программы Excel
1.6.5. Расчет материального баланса обратимых реакций при заданной производительности реактора В химической технологии широко распространены задачи, в которых исходной величиной служит производительность по целевому продукту или по какому-либо компоненту входного потока. При этом обычно задают только состав входного потока, а его величину необходимо рассчитывать. Лишь после этого переходят к составлению материального баланса процесса. Рассмотрим 2 метода решения подобных задач. 1. Расчет массовой величины входного потока m0 комбинированием формул:
Здесь mR и NR - массовая (кг/ч) и мольная (кмоль/ч) производительность реактора по веществу Rсоответственно. 2. Расчет величины входного потока по " условному" потоку. Решение задач сводят к выполнению следующих этапов: · Принимают, что на вход реактора поступает поток с некоторым условным расходом, например, No, усл=1000 кмоль/ч; · По условному расходу и мольному составу потока рассчитывают материальный баланс процесса, как показано выше; · По пропорции находят реальный расход входного потока No, пользуясь заданной производительностью реактора по компоненту R: No = No, усл× mR/ mR, усл, (1.32) где mR - массовая производительность реактора по продукту R, mR,.усл – то же для условного входного потока. · Повторно решают задачу, но уже для реально полученного расхода No. Состав реального потока в объемных или массовых долях остается неизменным.
|
Задача 6
(1.30)
(1.31)
