Материальный баланс химической реакции

Составление материального баланса печи для сжигания серы, материальный баланс хлоратора в производстве хлорбензола и производства окиси этилена прямым каталитическим окислением этилена воздухом, печи окислительного обжига в производстве ванадата натрия.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ государственный НЕФТЕГАЗОВЫЙ университет»

Кафедра переработки нефти и газа

«Общая химическая технология»

студентка группы ХТОб-11

Составить материальный баланс печи для сжигания серы производительностью 55 т/сутки. Степень окисления серы 0,75 (остальная сера возгоняется и сгорает вне печи). Коэффициент избытка воздуха б = 1,7. Расчет следует вести на производительность печи по сжигаемой сере в кг/ч.

Степень окисления S

Коэффициент избытка воздуха, б

Решение: Процесс горения серы описывается уравнением:

Производительность печи: 55*103/24=2291,6667 кг/ч;

- окисленной до SO2: 2291,67*0,75=1718,7500 кг,

- не окисленной: 2291,6667-1718,7500=572,9167 кг.

- на окисление: 1718,7500*22,4/32=1203,1250 м3,

- с учетом б: 1203,1250*1,7=2045,3125 м3 или 2045,3125*32/22,4=2921,8750 кг.

Поступило с кислородом азота:

2045,3125*79/21=7694,2708 м3 или 7694,2708*28/22,4=9617,8385 кг.

Образовалось SO2 по реакции:

1718,7500*64/32=3437,5000 кг или 3437,5000*22,4/64=1203,1250 м3.

Осталось не израсходованного кислорода:

1203,1250*0,7=842,1875 м3 или 842,1875*32/22,4=1203,1250 кг.

Материальный баланс печи:

Составить материальный баланс хлоратора в производстве хлорбензола (1 т хлорбензола), если состав жидких продуктов в %(масс.) следующий: бензола - 68,0; хлорбензола - 27,0; дихлорбензола - 2,8; трихлорбензола - 2,2. Технический бензол содержит 95,0 %(масс.) С6Н6. Технический хлор - 92,5 %(масс.) Сl2.

Технический бензол содержит в %масс. С6Н6

Технический хлор содержит в %масс. Cl2

Решение: Молекулярные массы компонентов - С6Н6 = 78, С6Н5Cl = 112,5, С6Н4Cl2 = 147, С6Н3Cl3 = 181,5, Cl2 = 71, HCl = 36,5.

Уравнения реакций: С6Н6 + Cl2 = С6Н5Cl + HCl, (1)

С6Н5Cl + Cl2 = С6Н4Cl2 + HCl, или С6Н6 + 2Cl2 = С6Н4Cl2 + 2HCl, (2)

С6Н4Cl2 + Cl2 = С6Н3Cl3 или С6Н6 + 3Cl2 = С6Н3Cl3 + 3HCl. (3)

В продукционной (жидкой) смеси находится, согласно заданному составу жидких продуктов реакции:

- С6Н5Cl = 1000 кг,

- С6Н4Cl2 = 1000*2,8/27=103,70 кг,

- С6Н3Cl3 = 1000*2,2/27=81,48 кг,

кроме того HCl, полученного:

- по реакции 1: 1000*36,5/112,5=324,44 кг,

- по реакции 2: 103,70*2*36,5/147=51,50 кг,

- по реакции 3: 81,48*3*36,5/181,5=49,16 кг,

- итого HCl: 324,44+51,50+49,16=425,1 кг.

Расход чистого бензола на 1т продукта:

- на образование С6Н5Cl: 1000*78/112,5=693,33 кг,

- на образование С6Н4Cl2: 103,7*78/147=55,03 кг,

- на образование С6Н3Cl3: 81,48*78/181,5=35,02 кг,

- не прореагировавшего: 1000*68/27=2518,52 кг,

- общий: 693,33+55,03+35,02+2518,52=3301,90 кг,

- технического: 3301,90/0,96=3439,47 кг.

- на образование С6Н5Cl: 1000*71/112,5=631,11 кг,

- на образование С6Н4Cl2: 103,7*2*71/147=100,18 кг,

- на образование С6Н3Cl3: 81,48*3*71/181,5=95,62 кг,

- общий: 631,11+106,17+95,02=826,91 кг,

- технического: 826,91/0,925=893,96 кг.

Материальный баланс хлоратора бензола на 1т хлорбензола:

Составить материальный баланс производства окиси этилена прямым каталитическим окислением этилена воздухом. Состав исходной газовой смеси в %(об): этилен - 7,5, воздух - 92,5. Степень окисления этилена Х = 0,54. Расчет вести на 1 т оксида этилена.

сжигание сера этилен каталитический

Решение: уравнение реакции: 2СН2 = СН2 + О2 =

Расход этилена на 1т оксида этилена по реакции:

- с учетом степени окисления:

636,36/0,54=1178,45 кг или 1178,45*22,4/28=942,76 м3.

Объем воздуха в этилен-воздушной смеси:

- в том числе кислорода:

11627,38*0,21=2441,75 м3 или 2441,75*32/22,4=3488,22 кг.

- в том числе азота:

11627,38*0,79=9185,63м3 или 9185,63*28/22,4=11481,04 кг.

Израсходовано кислорода на окисление:

Содержание кислорода в продуктах окисления:

2441,75-254,55=2187,21 м3 или 2187,21*32/22,4=3124,58 кг.

Материальный баланс на 1т оксида этилена

Рассчитать материальный баланс печи окислительного обжига в производстве ванадата натрия NaVO3 в расчете на 1т готового продукта. Сырье: ванадиевый шлак, содержащий 14,6 %(масс.) V2O5, воздух, NaCl. Расход NaCl составляет 7,0 %(масс.) от массы шлака.

Содержание V2O5, % (масс.)

Решение: уравнения реакций: 2NaCl + 0,5O2 = Na2O + Cl2

Na2O + V2O5 = 2NaVO3.

Для получения 1т NaVO3 требуется:

- V2O5 1000*182/244=745,90 кг,

По условию расход хлорида натрия составляет 7,0 % (масс.) от массы шлака, т.е.:

На образование 1т NaVO3 требуется NaCl:

Не прореагировало NaCl:

16*479,51/58,5*2=65,57 кг или 65,57*22,4/32=45,90 м3.

С кислородом поступило азота:

45,90*79/21=172,68 м3 или 172,67*28/22,4=215,85 кг.

Образовалось хлора в результате первой стадии процесса:

Материальный баланс печи на 1т NaVO3

Составить материальный баланс производства криолита (на 1т), если процесс описывается следующим суммарным уравнением:

2Al(OH)3 + 12HF + 3Na2 CO3 = 2Na3AlF6 + 3CO2 + 9H2O.

Плавиковая кислота применяется в виде 15,3% раствора фтористого водорода в воде. Соду берут с 4,5% недостачи от стехиометрического соотношения для обеспечения необходимой остаточной кислотности.

Плавиковая кислота, % HF в воде

Решение: Молекулярные массы компонентов - Al(OH)3=78, HF=20, Na2 CO3=106, Н3AlF6=144, Na3AlF6=210.

Протекающие при образовании криолита реакции могут быть выражены уравнениями:

2Al(OH)3 + 12HF = 2Н3AlF6 + 6H2O

2Н3AlF6 + 3Na2 CO3 = 2Na3AlF6 + 3CO2 + 3H2O

Для получения 1т криолита требуется сырья, согласно стехиометрическим соотношениям:

- Al(OH)3: 2*78*1000/2*210=371,43 кг,

- HF: 12*20*1000/2*210=571,43 кг,

- 15,3% раствора HF: 571,43/0,153=3734,83 кг.

Для получения соответствующего количества плавиковой кислоты необходимо:

- H2O: 3734,83-571,43=3163,40 кг,

- Na2 CO3: 106*3*1000/210*2=757,14 кг.

Для обеспечения нужной кислотности раствора следует дополнительно ввести эквивалентное количество Al(OH)3 и HF.

Масса Na2 CO3, эквивалентная избыточной кислотности, составляет:

Масса Н3AlF6 эквивалентная 34,07 кг Na2 CO3 согласно реакциям:

Для получения этого количества свободной кислоты требуется:

- Al(OH)3: 2*78*30,86/2*144=16,71 кг,

- HF: 12*20*30,86/2*144=25,71 кг,

- 15,3%-ной HF: 25,72/0,153=168,07 кг,

- H2O: 168,08-25,72=142,35 кг.

С учетом избыточной кислотности имеем:

- Al(OH)3: 371,43+16,72=388,14 кг,

- HF: 571,43+25,71 =597,14 кг,

- H2O: 3163,40+142,35 =3305,75 кг,

- Na2 CO3: 757,14 кг.

В составе продукционной смеси будет находиться:

- Na3AlF6: 1000 кг,

- СО2: 3*44*1000/2*210=314,29 кг,

- H2O: 6*18*388,14/2*78=268,71 кг,

- итого H2O: 268,72 +128,57=397,29 кг.

Материальный баланс получения криолита

H2O - 15% раствор

H2O в составе плавиковой кислоты

Рассчитать материальный баланс производства фтористого водорода на 1т НF из плавикового шпата, содержащего 93,5%(масс.) СаF2 и 6,5%(масс.) SiO2. Степень разложения шпата X=0,8. Для разложения применяется 90,6%-ная H2SO4 с 11,5%-ным избытком от теоретического.

Степень разложения, Х

Решение: Молекулярные массы - СаF2=78, H2SO4=98, CaSO4=136, HF=20, SiO2=60, H2SiF6=144.

Разложение шпата протекает по реакциям:

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF, (1)

SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O. (2)

По условию в 100 кг шпата содержится 93,5 кг CaF2 и 6,5 кг SiO2.

При разложении 100 кг породы:

- по реакции (1) образуется HF: 93,5*20*2/78=47,95 кг,

- по реакции (2) расходуется HF: 6,5*20*6/60=13,00 кг.

В результате реакций (1) и (2) из 100 кг породы получается:

47,95-13,00=34,95 кг HF,

т.е. для обеспечения выхода 1т HF требуется:

- породы: 100*1000/34,95 =2861,34 кг, из них:

С учетом степени разложения:

- породы: 2861,34/0,8=3576,67 кг, из них:

- CaF2 - 3344,19 кг,

Расход серной кислоты (моногидрата):

- по реакции: 98*2675,35 /78=3361,34 кг,

- с учетом ее избытка 3361,34 *1,115=3747,89 кг,

- 90,6%-ной 3747,89/0,906=4136,74 кг.

Расход вводимой с H2SO4 воды:

Состав продукционной смеси:

- CaSO4: 2675,35*136/78=4664,71 кг,

- H2SiF6: 185,99*144/60=446,37 кг,

- Н2О по реакции: 185,99*36/60=111,59 кг.

Материальный баланс реактора на 1т HF

Н2О вводимая с H2SO4

Размещено на Allbest.ru

Производство серной кислоты. Материальный тепловой баланс печи для обжига колчедана. Система двойного контактирования и абсорбции. Обжиг серного колчедана, окисление диоксида серы, абсорбция триоксида серы. Влияние температуры на степень выгорания серы.

курсовая работа [907,6 K], добавлен 05.02.2015

Расчет материального баланса печи кипящего слоя в процессе обжига колчедана, теплового баланса печи обжига колчедана. Вычисление концентраций в обжиговом газе перед контактным аппаратом. Сравнительное описание катализаторов производства серной кислоты.

контрольная работа [94,4 K], добавлен 18.10.2012

Анализ технологического процесса производства серной кислоты. Получение обжигового газа из серы. Контактное окисление диоксида серы. Материальный баланс для печи сжигания серы. Расчет сушильной башни, моногидратного абсорбера, технологических показателей.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.06.2014

Обзор вариантов промышленного получения этиленгликоля из окиси этилена. Описание технологической схемы и сырья, используемого в производстве многотонажного синтеза этиленгликоля (окись этилена, вода), побочных продуктов (этиленгликоль, диэтиленгликоль).

курсовая работа [38,0 K], добавлен 06.04.2010

Значение воды для химической промышленности. Подготовка воды для производственных процессов. Каталитические процессы, их классификация. Влияние катализатора на скорость химико-технологических процессов. Материальный баланс печи для сжигания серы.

контрольная работа [1,1 M], добавлен 18.01.2014

Описание физико-химических свойств окиси этилена – одного из самых реакционноспособных органических соединений, который относится к циклическим простым эфирам. Процесс синтеза оксида этилена. Выбор катализатора. Технологическая схема реакционного узла.

контрольная работа [19,7 K], добавлен 13.12.2011

Особенности химической технологии как науки и взаимосвязь ее с другими науками. Новые виды энергии в химическом производстве. Движущая сила и материальный баланс массообменных процессов и ректификационной колонны. Расчет высоты массообменных аппаратов.