Материальные расчеты

Материальные расчеты проводятся на основе закона сохранения вещества сцелью определения необходимого количества сырья ивспомогательных материалов; количества циркулирующих впроцессе веществ; образующихсястоков ивыбросов. Они позволяют установить:

– расходные коэффициентысырья на 1т готового продукта;

– количество сырья и материалов, загружаемых ваппарат;

– количество отходов, сточных вод игазовых выделений.

В результате указанных расчетов получают исходные данные, необходимые для расчета основного ивспомогательного оборудования, атакже технико--экономических показателей.

Критерием правильности произведенных материальных расчетов является материальный баланс веществ или отдельных компонентов, участвующих впроцессе. Различают материальный баланс всего производства, отделения иотдельного аппарата.

В технологии неорганических веществ иматериалов основой для расчета является уравнение химической реакции. До составления баланса необходимо определить часовую или суточную производительность отделения (цеха),достоверно учитывать степень использования материалов иустановитьобоснованные величины потерь на разных стадиях производства (обычно их принимаютпо данным действующих предприятий).

При непрерывном методе производства, как правило, составляется часовой материальный баланс, при периодическом -суточный.Вотдельных случаях основанием для материальных расчетов принимают 1тиспользуемогосырья или 1тполучаемой продукции. Врасчетах конечная неувязка баланса допускается до 0,5% (из-за округления чисел при расчетах). Вкачестве примера втабл.2и 3представлен материальный баланс сжигания серногоколчедана (основное вещество FeS₂)впроизводстве Н₂SО₄·и варки гипса (СаSО₄·2Н₂О)в производстве алебастра (СаSО₄·0,5Н₂О).

Таблица 2 – Материальный баланс сжигания 1 т колчедана

Приход	кг	куб.м		Расход	кг	куб.м
1.Колчедан.влажный		–		1.Огарок		–
в т.ч.колчедан сухой		–		2.Печной газ,
в т.ч.влага				в т.ч.SО2
2.Воздух влажный				в т.ч.SО3
в т.ч. О2				в т.ч.О2
в т.ч. N2				в т.ч.N2
в т.ч. влага				в т.ч.H2О
Всего:				Всего:

 

Таблица 3. -Материальный баланс варки гипса

Приход	кг	куб.м		Расход	кг	куб.м
1.Гипс влажный		–		1.Алебастр		–
в т.ч.				2.Пар,
гипс сухой		–		в т.ч.
влага				H2О
Всего:				Всего:

Необходимо такжепривести расчетные данные опотребности всырье и материалах всмену, сутки, месяц игод.

3.3.1.1 Методика составления материального баланса

Материальный баланс составляется отдельно на каждую стадию производства (далее на производство в целом).

Материальный баланс предыдущих стадий используются далее для составления материальных балансов последующих стадий.

Материальный баланс составляется на производство единицы целевого продукта (1т твердого вещества; жидкости, 1м³ газа и т.д.)

На практике обычно сначала составляют материальный баланс производства целевого продукта из 1 т основного сырья.

Далее пересчитывают баланс на производство 1 т целевого продукта.

Дано:

–произвгодительность по сырью (с примесями) – Х1= 1000кг;

– масса примесей основного сырья – Х_П1 = 5 %

– масса примесей вспомогательного сырья – Х_П2 = 79 %

Найти: выход целевого продукта (в кг и %);

Решение:

Записывают реакцию и уравнивают ее (суммы масс левой и правой частей должна быть равны).

					Проверка нуля:
МВ:	32 г	2∙16 г		64 г	(32+2∙16) – 64 = 0!
	S +	О 2	=	SО 2
	Х1(S)	Х2(O2)		Y(SО2)

Приход (расчет массы сырья в кг)

1.Масса основного сырья – серы (S) равна:

Х1(S) = Х1 ∙ (100 – Х_П1)/ 100 = 1000 кг ∙ (100 –5%) /100 % = 950 кг

2.Масса примесей основного сырья (техн. серы):

Х1(Пр) = Х1 – Х1(S) = 1000 кг – 950 кг = 50 кг

3.Масса кислорода Х2(O₂) равна:

Х2(O₂)= Х1(S) ∙ 2 ∙ М_В(O₂)/ М_В(S) = 950 кг ∙ 2∙ 16 г / 32 г = 950 кг

4.Масса вспомогательного сырья – воздуха (Х2) равна:

Х2 = Х2(O₂) ∙ 100 %/ (100 % – Х_П2) =

= 950 кг ∙ 100 % / (100 % – 79 %) = 4523,81 кг

5.Масса примесей воздуха (N₂, CO₂ и др. газы):

Х2(Пр) = Х2 – Х2(O₂) = 4523,81 кг – 950 кг = 3573,81 кг

6. Сумма масс реагирующих веществ (Х):

Х (Р)= Х1(S) + Х2(O₂) = 950 кг + 950 кг =1900 кг

7. Сумма масс примесей сырья (Х_П):

Х_П = Х_П1 + Х_П2 = 50 кг + 3573,81 кг = 3623,81 кг

8. Сумма масс сырья (Х):

Х = Х1 + Х2 = 1000 кг + 4523,81 кг =5523,81 кг

Приход (расчет массы сырья в процентах)

9. Процент основного сырья – техн. серы:

Х1% = Х1 ∙ 100 % / Х = 1000 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 18,10 %

10. Процент серы (S):

Х1(S)% = Х1(S) ∙ 100 % / Х = 950 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 17,20 %

11. Процент примесей в технической сере:

Х1(Пр) % = Х1(Пр) ∙ 100 % / Х = 50 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 0,91 %

12. Процент вспомогательного сырья – воздуха:

Х2% = Х2 ∙ 100 % / Х = 4523,81 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 81,90 %

13. Процент кислорода (O₂):

Х2(O₂)% = Х2(O₂) ∙ 100 % / Х = 950 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 17,20 %

14. Процент примесей в воздухе:

Х2(Пр) % = Х2(Пр) ∙100 % / Х = 3573,81 кг ∙100% /5523,81 кг = 64,70%

15. Сумма масс сырья (Х%):

Х% = Х1% + Х2% = 18,10 % +81,90 %= 1000 %

Расход (расчет массы продуктов в кг)

16.Масса чистого оксида серы (SO₂) равна:

Y(SO₂) = Х1(S) ∙ М_В(SO₂ ) / М_В(S) = 950 кг ∙ 64 г / 32 г = 1900 кг

17.Масса примесей продукта:

Y(Пр) = Х1(Пр) + Х1(Пр) = 50 кг + 3573,81 кг = 3623,81 кг

18.Масса продукта (печной газ):

Y =Y(SO₂) + Y(Пр) = 1900 кг +3623,81 кг = 5523,81 кг

 

Расход (расчет массы продуктов в процентах)

19. Процент продукта (печной газ):

Y % =Y ∙ 100 % / Y = 5423,81 кг∙100% /5523,81 кг =100%

20. Процент чистого оксида серы (SO₂):

Y(SO₂) % = Y(SO₂) ∙ 100 % / Y = 1900 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 34,40%

21. Процент примесей в продукте (печной газ):

Y(Пр) % = Y(Пр) ∙ 100 % / Y = 3623,81 кг ∙ 100% /5523,81 кг = 65,60%

3.3.1.2. Материальный баланс в EXCEL

Материальный балансотдельной стадии производства в EXCEL представлен нижена примере получения печного газа в производстве серной кислоты и производства в целом