Форум химиков на сайте ХимЛаб

СhemistLab.ru

Главная | Расчёты мат. баланса. Проверка. - Форум | Регистрация | Вход
Четверг
23.11.2017
21:24
Гостевая книга
Информация о сайте
Приветствую Вас Гость |
[ Новые сообщения · Участники · Администрация · Правила форума · Поиск · Таблица Менделеева ]

Страница 1 из 212»
Форум » Химическое образование » Консультации » Расчёты мат. баланса. Проверка.
Расчёты мат. баланса. Проверка.
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 10:51 | Сообщение # 1
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
Здравствуйте! Не могли бы Вы проверить мои расчёты? Я рассчитала весь процесс варки трифторида алюминия. Но разница между приходом и расходом составила 1,55 кг. Не могли бы Вы подсказать, где может быть ошибка?

Материальный баланс для производства трифторида алюминиябудем рассчитывать на 1000 кг технического А1F3 с массовой долей трифторида
алюминия 88,00% мас.

Основная реакция:
3НF+Аl(ОН)3 = А1FЗ + 3Н2O (1)

Образование побочных продуктов происходит в результате протекания реакций:

2Аl(ОН)3+ H2SiF6= 2А1F3+ SiO2+4H2O (2)

2 Аl(ОН)3+ 3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O (3)

Al2(SO4)3+6HF=2А1F3+3H2SO4 (4) 

Na2O+ H2SO4=Na2SO4 + H2O (5)

1.1. Расчёт материального баланса по HF. 

Масса А1F3 в техническом трифториде алюминия:

m(А1F3) = 0,88*1000 = 880 кг

По основной реакции необходимо:

m(HF) = (880*3*20)/84=628,57кг

С учетом степени нейтрализации HF 96% :

m(HF) = (628,75*100)/96 = 654,95 кг

654,95 - 28% содержание в технической HF

m(HF)тех. – 100% m(HF)тех.= 654,95 *100/28 = 2339,11 кг

m(H2SO4)= 2339,11*0,0005=1,17 кг

m(H2SiF6)= 2339,11*0,0005=1,17 кг 

m(H2O)=2339,11-654,95-2*1,17=1681,82 кг

2.2. Расчёт материального баланса по Аl(ОН)3.

m(Аl(ОН)3) = 880 *78/84 = 817,14 кг

С учётом 96% - степень превращения:

m(Аl(ОН)3) =817,14*100/96 = 851,19 кг

851,19 – 89,5% --- содержание в техническом

m(Аl(ОН)3)тех. – 100%

m(Al(OH3)тех. = 851,19 /0,895 = 951,05 кг

m(SiO2)=0,0015*951,05=1,43 кг

m(Na2O)=0,0034*951,05=3,23 кг

m(H2O)= 951,05 -851,19 -1,43 -3,23 =95,2 кг

m(SiO2)=m(H2SiF6)* M(SiO2)/M(H2SiF6)= 1,17*60/144 = 0, 49кг

m (Al2(SO4)3): по реакции (3) расход H2SO4 равен её приходу по реакции (4)
=> сульфат алюминия не остаётся в продукте.

m(Na2SO4) = m(H2SO4) * M(Na2SO4)/M(H2SO4) = 1,17 *112/98 = 1,34 кг 

m( Na2O )= 3,23 – [m (H2SO4)*M( Na2O) /M(H2SO4)] = 3,23 – [1,17 *62/98] = =2,49
кг

m( А1F3) = m(HF)*0,96* M(А1F3)/ 3*M(HF) + 2* m(H2SiF6)* M(А1F3) /M(H2SiF6)+2* m(H2SO4)*M(А1F3) /M(H2SO4) = 654,95 *0,96*84 /3*20 + 2*1,17 *84
/144 + 2*1,17 *84 /3*98 = 882,29 кг

m(HFост.) = 654,95*0,04 – (2*1,17*20)/98 = 25,72 кг

m(Аl(ОН)3) = 851,19*0,04 – (2*m(H2SO4)*M(Аl(ОН)3) )/(3* M(H2SO4) ) – ( 2*
m(H2SiF6)* M( Аl(ОН)3)/M(H2SiF6 ))= 817,14*0,04 – 2*1,17*78 /3*98 – 2* 1,17*78
/141 = 32,14 кг

Расчет баланса по воде:

По 1-ой реакции m(H2O)= 0,96*m(HF)*M(H2O) /M(HF) =(0,96*654,95 *18) /20 =
565,88 кг

По 2-ой реакции m(H2O)=(m(H2SO4)*2*M(H2O))/M(H2SO4)=(1,17*2*18)/96=0,44 кг

По 3-ей реакции m(H2O)=m(H2SiF6)*4*M(H2O)/M(H2SiF6)=(1,17*4*18) /144=0,59 кг

По 5-ой реакции m(H2O)=m(H2SO4)*M(H2O)/M(H2SO4) = (1,17*18)/98=0,21кг

m(H2O)общ.= 565,88 + 0,44 +0,59 + 0,21+ 1681,82+95,2 = 2344,14 кг

Приход:

1.Плавиковая кислота, в т.ч. 
HF (654,95)
H2SO4 (1,17)
H2SiF6 (1,17)
H2O (1681,82)

2. Гидроксид алюминия, в т.ч.
Al(OH)3 (851,19)
H2O (95,2)
SiO2 (1,43)
Na2O (3,23)

Сумма: 3290,16

Расход: 
AlF3 (882,29)
HF (25,72)
Na2SO4 (1,34)
Al(OH)3 (32,14)
SiO2 (0, 49)
Na2O (2,49)
H2O (2344,14)

Сумма: 3288,61


Сообщение отредактировал Miriada - Воскресенье, 21.12.2014, 10:55
 
FilIgorДата: Воскресенье, 21.12.2014, 13:09 | Сообщение # 2
Эксперт
Группа: Администраторы
Сообщений: 6138
Статус: Online
Навскидку, пара моментов, которые сразу бросаются в глаза.

Цитата Miriada ()
m (Al2(SO4)3): по реакции (3) расход H2SO4 равен её приходу по реакции (4)
=> сульфат алюминия не остаётся в продукте.

Почему Вы думаете, что реакция (4) идет количественно, т.е. полностью слева направо?
Будет в продукте сульфат алюминия, даже и не сомневайтесь.

Цитата Miriada ()
Na2O (2,49)

В условиях данного процесса оксид натрия в остатке - это немыслимо. Он полностью прореагирует, не с серной, так с HF.
Пишите в расходе NaF. Или сульфат, как хотите. Но никак не оксид.

It's futile to speculate about what might have been
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 13:30 | Сообщение # 3
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
В описании производства написано, что Al2(SO4)3     хорошо растворима в воде, сразу взаимодействует с  HF. При этом образующаяся кислота удаляется с маточным раствором в процессе фильтрования. Про сульфат алюминия ничего не сказано...

На самом деле, здесь очень много побочных реакций, и если я начну учитывать их все, я просто не смогу рассчитать баланс...
 
FilIgorДата: Воскресенье, 21.12.2014, 13:35 | Сообщение # 4
Эксперт
Группа: Администраторы
Сообщений: 6138
Статус: Online
Цитата Miriada ()
В описании производства написано, что Al2(SO4)3     хорошо растворима в воде, сразу взаимодействует с  HF. При этом образующаяся кислота удаляется с маточным раствором в процессе фильтрования. Про сульфат алюминия ничего не сказано...

Ну что ж, возможно. Фторид алюминия - соединение прочное в отношении комплексообразования, возможно, это в самом деле сдвигает равновесие.

It's futile to speculate about what might have been
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 13:37 | Сообщение # 5
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
То есть мне нужно ещё дописать реакцию Na2O(ост)+HF ?
 
FilIgorДата: Воскресенье, 21.12.2014, 13:48 | Сообщение # 6
Эксперт
Группа: Администраторы
Сообщений: 6138
Статус: Online
Обязательно.

It's futile to speculate about what might have been
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 13:55 | Сообщение # 7
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
Na2O(ост)+HF= 2NaF+H2O

Тогда с исправлениями

m( Na2O )= 3,23 – [m (H2SO4)*M( Na2O) /M(H2SO4)] = 3,23 – [1,17 *62/98] = =2,49 
кг 

m(NaF)=2,49*42/62=1,69 кг

m(HFост.) = 654,95*0,04 – (2*1,17*20)/98-  (2*2,49*20)/62 = 24,11 кг 

Расчет баланса по воде: 

По 1-ой реакции m(H2O)= 0,96*m(HF)*M(H2O) /M(HF) =(0,96*654,95 *18) /20 = 
565,88 кг 

По 2-ой реакции m(H2O)=(m(H2SO4)*2*M(H2O))/M(H2SO4)=(1,17*2*18)/96=0,44 кг 

По 3-ей реакции m(H2O)=m(H2SiF6)*4*M(H2O)/M(H2SiF6)=(1,17*4*18) /144=0,59 кг 

По 5-ой реакции m(H2O)=m(H2SO4)*M(H2O)/M(H2SO4) = (1,17*18)/98=0,21кг 

По реакции Na2O(ост)+HF= 2NaF+H2O

m(H2O)=m(Na2O)ост*M(H2O)/M(Na2O) = (2,49*18)/62=0,7кг 

m(H2O)общ.= 565,88 + 0,44 +0,59 + 0,21+ 1681,82+95,2+0,7 =2344,84 кг 

Приход: 

1.Плавиковая кислота, в т.ч.  
HF (654,95) 
H2SO4 (1,17) 
H2SiF6 (1,17) 
H2O (1681,82) 

2. Гидроксид алюминия, в т.ч. 
Al(OH)3 (851,19) 
H2O (95,2) 
SiO2 (1,43) 
Na2O (3,23) 

Сумма: 3290,16 

Расход:  
AlF3 (882,29) 
HF (24,11) 
Na2SO4 (1,34) 
Al(OH)3 (32,14) 
SiO2 (0, 49) 
NaF (1,69)
H2O (2344,84) 

Сумма: 3286,9 (ещё меньше стало)
 
FilIgorДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:09 | Сообщение # 8
Эксперт
Группа: Администраторы
Сообщений: 6138
Статус: Online
У Вас по предыдущему балансу оставалось 2,49 кг. Na2O. Из них должно выйти 3,37 кг. фторида. Как Вы получили 1,69?

It's futile to speculate about what might have been
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:11 | Сообщение # 9
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
Да, ошиблась.   Вот так  m(NaF)=(2*2,49*42/62)=3,37 кг
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:13 | Сообщение # 10
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
m( Na2O )= 3,23 – [m (H2SO4)*M( Na2O) /M(H2SO4)] = 3,23 – [1,17 *62/98] = =2,49
кг

m(NaF)=2,49*42/62=3,37 кг

m(HFост.) = 654,95*0,04 – (2*1,17*20)/98-  (2*2,49*20)/62 = 24,11 кг

Расчет баланса по воде:

По 1-ой реакции m(H2O)= 0,96*m(HF)*M(H2O) /M(HF) =(0,96*654,95 *18) /20 =
565,88 кг

По 2-ой реакции m(H2O)=(m(H2SO4)*2*M(H2O))/M(H2SO4)=(1,17*2*18)/96=0,44 кг

По 3-ей реакции m(H2O)=m(H2SiF6)*4*M(H2O)/M(H2SiF6)=(1,17*4*18) /144=0,59 кг

По 5-ой реакции m(H2O)=m(H2SO4)*M(H2O)/M(H2SO4) = (1,17*18)/98=0,21кг

По реакции Na2O(ост)+HF= 2NaF+H2O

m(H2O)=m(Na2O)ост*M(H2O)/M(Na2O) = (2,49*18)/62=0,7 кг

m(H2O)общ.= 565,88 + 0,44 +0,59 + 0,21+ 1681,82+95,2+0,7 =2344,84 кг

Приход:

1.Плавиковая кислота, в т.ч.
HF (654,95)
H2SO4 (1,17)
H2SiF6 (1,17)
H2O (1681,82)

2. Гидроксид алюминия, в т.ч.
Al(OH)3 (851,19)
H2O (95,2)
SiO2 (1,43)
Na2O (3,23)

Сумма: 3290,16

Расход:
AlF3 (882,29)
HF (24,11)
Na2SO4 (1,34)
Al(OH)3 (32,14)
SiO2 (0, 49)
NaF (3,37)
H2O (2344,84)

Сумма: 3288,58  ( разница составляет 1,58)


Сообщение отредактировал Miriada - Воскресенье, 21.12.2014, 14:14
 
FilIgorДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:20 | Сообщение # 11
Эксперт
Группа: Администраторы
Сообщений: 6138
Статус: Online
А куда у Вас кремний пропал? Было 1,43, да еще сколько-то добавится из H2SiF6.
А стало 0,49.

It's futile to speculate about what might have been
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:26 | Сообщение # 12
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
Точно! Значит, после варки m(SiO2)=1,43+0,49=1,92 ru

Тогда расход составит  3290,01 кг  (Необязательно ведь, чтобы расход и приход абсолютно совпадали? Главное, чтобы невязка была меньше 3%? )


Сообщение отредактировал Miriada - Воскресенье, 21.12.2014, 14:28
 
FilIgorДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:33 | Сообщение # 13
Эксперт
Группа: Администраторы
Сообщений: 6138
Статус: Online
3290,01 и 3290,16 это вообще разница 0,005%.
Погрешности округлений при расчетах. Задание выполнено.

P.S. Мат. баланс обычно делают в виде таблиц.

It's futile to speculate about what might have been
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:40 | Сообщение # 14
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
Да, у меня в Word всё это напечатано, но я не знаю, как прикреплять документы.
 
MiriadaДата: Воскресенье, 21.12.2014, 14:53 | Сообщение # 15
Группа: Пользователи
Сообщений: 699
Статус: Offline
Рассчитала процесс кристаллизации

Образующийся пересыщенный раствор фторида алюминия кристаллизуется в течение 3-х часов.

Найдем  массу жидкого раствора.

m(жид.раствора)=m(Na2SO4)+m(HF)+m(NaF)+m(H2O)общ=1,34+24,11+3,37+2344,84=2373,66 кг

Трифторид    алюминия- вещество слабо растворимое в воде. При Т=90°С растворимость равна  1,17%

2373,66  -   98,83 %

m(А1F3)рас-ое  - 1,17 %

m(А1F3)рас-ое=2373,66*1,17/98,83=28,10кг

m(А1F3)тв.=882,29-28,10=854,19 кг

m(А1F3*3H2O)=854,19*138/84=1403,31 кг

Масса  воды в кристаллогидрате:m(H2O)=854,23 *54/84=549,15 кг

Масса воды в жидкой фазе:m(H2O)=2344,84-549,15=1795,69кг


Сообщение отредактировал Miriada - Воскресенье, 21.12.2014, 15:14
 
Форум » Химическое образование » Консультации » Расчёты мат. баланса. Проверка.
Страница 1 из 212»
Поиск:

lascheggia © 2012-2017
Бесплатный хостинг uCoz