Форум химиков на сайте ХимЛаб

СhemistLab.ru

Главная | Задача на составление материального и теплового баланса ХТ - Форум | Регистрация | Вход
Вторник
26.09.2017
12:05
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 » Задача на составление материального и теплового баланса ХТ
Задача на составление материального и теплового баланса ХТ
HimikDustaДата: Понедельник, 18.03.2013, 17:27 | Сообщение # 1
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
Рассчитать и составить материальный и тепловой баланс производства сульфида натрия восстановлением сульфата и тепловой баланс вращающейся печи.
Сульфат натрия, размолотый до размера зерен 1-2 мм, шнековым питателем подают во вращающуюся печь, где при 400-500 °С происходит его взаимодействие с водородом, подаваемым противотоком: Na2SO4+4H2 --> Na2S + 4H2O    ,
Полученный сульфид натрия охлаждают и дробят. Газ в печи охлаждают до температуры 150 °С, очищают в циклоне от пыли и возвращают в печь.
Производительность по Na2S т/сут - 6,
Состав технического сульфата натрия, %(масс.)
 Na2SO4 - 95
 NaCl - 3,2
 Fe - 1,8
 Состав технического водорода, % (об.)

 H2 - 97
 N2 - 2,4
 Cl2 - 0,6
 Конверсия Na2SO4 % - 96
 Избыток H2 , % (масс.) от стехиометрии - 150
Заранее спасибо.
 
lascheggiaДата: Вторник, 19.03.2013, 08:18 | Сообщение # 2
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Ведите расчет на сутки.
Рассчитайте по уравнению реакции количество сульфата натрия, требуемого для получения 6 т сульфида натрия (естественно, что при этом количество сульфата натрия, рассчитанное на 100%-ную конверсию, следует поделить на 0,96).
Рассчитайте состав исходной смеси технического сульфата натрия через пропорции - в тоннах.
Рассчитайте количества по остальным компонентам - также в тоннах. Например, рассчитайте количество подаваемого водорода - также через уравнение реакции и умножив получившееся количество на 1,5. Соответственно, если реагирует с ним не весь сульфат натрия, то и водорода будет затрачено не 100%, тем более, что он подается с полуторакратным избытком (в итоге его останется чуть более трети от подаваемого количества).
Сведите все массы по всем компонентам в таблицу типа "было-стало".
В исходных веществах у вас: сульфат натрия, хлорид натрия, железо, водород, азот, хлор (это левая часть таблицы). В конечном итоге: сульфат натрия, сульфид натрия, вода, хлорид натрия, железо, водород, азот, хлор (правая часть таблицы). Естественно, что для баланса суммарные массы по исходным веществам и по итогу должны сойтись. Максимальная невязка баланса по тоннажу не должна превышать 3%.
То, что у вас получится в тоннах - есть суточная производительность в тоннах в сутки.

К тепловому балансу перейдете после расчета материального баланса (без масс компонентов и продуктов на выходе - никак).
 
HimikDustaДата: Среда, 20.03.2013, 19:34 | Сообщение # 3
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
lascheggia,  Рассчитайте по уравнению реакции количество сульфата натрия, требуемого для получения 6 т сульфида натрия (естественно, что при этом количество сульфата натрия, рассчитанное на 100%-ную конверсию, следует поделить на 0,96) 
Для получения 6т Na2S (n = 6000/78 = 76,9 кмоль), потребуется теор-ки Na2SO4: 76,9*142 = 10919,8кг = 10,9т , с учетом конверсии 10,9/0,96 = 11,3т
Рассчитайте состав исходной смеси технического сульфата натрия через пропорции - в тоннах:
Na2SO4: 11,3*0,95 = 10,8 т ;
NaCl : 11,3*0,032 = 0,364 т ;
Fe : 11,3*0,018 = 0,204 т .
 рассчитайте количество подаваемого водорода - также через уравнение реакции и умножив получившееся количество на 1,5. Соответственно, если реагирует с ним не весь сульфат натрия, то и водорода будет затрачено не 100%, тем более, что он подается с полуторакратным избытком (в итоге его останется чуть более трети от подаваемого количества)  
как произвести дальнейшие расчеты, напишите пожалуйста
 
lascheggiaДата: Среда, 20.03.2013, 19:56 | Сообщение # 4
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Цитата (HimikDusta)
Na2SO4: 11,3*0,95 = 10,8 т ;


Неверно. 95% сульфата натрия как раз должны составлять 11,3 т.

Цитата (HimikDusta)
как произвести дальнейшие расчеты, напишите пожалуйста


А также: через молярные массы рассчитайте сколько тонн водорода необходимо для получения 6 тонн сульфида натрия.
 
lascheggiaДата: Среда, 20.03.2013, 20:13 | Сообщение # 5
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
1. В соответствии с реакцией рассчитайте сколько должно быть сульфата натрия и водорода в тоннах, а также сколько получится воды в тоннах, если сульфида натрия - 6 тонн.
2. Массы сульфата натрия и водорода поделите на 0,96 и из полученных значений вычтите соответствующие массы из первого пункта - получите массы непрореагировавших сульфата натрия и водорода.
3. Массу водорода из первого пункта умножьте на 1,5 - получите массу подаваемого водорода. Из нее вычтите результат деления массы водорода из первого пункта на 0,96 - в итоге получите массу водорода в итоге.
4. Значение массы сульфата натрия, поделенное на 0,96 долно составлять 0,95 от массы технической смеси (то есть, опять же - деление на 0,95) - аналогично проведите расчеты с прочими компонентами смеси.
 
lascheggiaДата: Среда, 20.03.2013, 20:55 | Сообщение # 6
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Вот, посмотрите.
Подобные балансы очень быстро можно свести в том же MS Excel. Уж точно быстрее, чем на пальцах объяснять. smile
Конечная таблица - как раз тот самый баланс, который вам требуется.
Прикрепления: 4648628.xls(22Kb)
 
HimikDustaДата: Пятница, 22.03.2013, 22:37 | Сообщение # 7
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
lascheggia, Спасибо, сейчас разберемся)

Добавлено (22.03.2013, 22:37)
---------------------------------------------
lascheggia, Распишите пожалуйста схему расчета теплового баланса для данной задачи

Сообщение отредактировал HimikDusta - Пятница, 22.03.2013, 22:36
 
lascheggiaДата: Суббота, 23.03.2013, 19:54 | Сообщение # 8
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Цитата (HimikDusta)
Распишите пожалуйста схему расчета теплового баланса для данной задачи


А принцип тот же, что и при расчете материального. Только уже в отношении количества тепла, а не масс.
В задании нет ни слова про тепловой эффект химической реакции и тепловые потери - вы можете рассчитать через массы, температуры и удельные теплоемкости упрощенный тепловой баланс, а именно: количество теплоты, вносимое в систему реагентами должно быть вынесено из нее продуктами. Определитесь с температурами технического сульфата натрия и подаваемого технического водорода, после чего рассчитайте общую температуру потоков на выходе - температуру остатков водорода, примесей и паров воды, а также температуру сульфида натрия и примесей. Зная температуры можно рассчитать количества теплоты по каждому из потоков - как на входе, так и в итоге.
 
HimikDustaДата: Воскресенье, 24.03.2013, 13:13 | Сообщение # 9
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
lascheggia, упрощенный тепловой баланс ΣQисх =  ΣQкон ,     Q = G*Cp*t , температуры которые даны в условие задачи они не являются температурами потоков?
 
lascheggiaДата: Воскресенье, 24.03.2013, 13:39 | Сообщение # 10
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Цитата (HimikDusta)
температуры которые даны в условие задачи они не являются температурами потоков?


Являются, вот только необходимо точно с ними определиться - какие они конкретно. Возьмите справочник Позина или аналогичную литературу с описанием технологического цикла, уясните, что происходит в ходе процесса обжига и при каких параметрах. Скорее всего (в описанном в задании случае) сначала нагревается технический сульфат в печи, а потом туда подается водород (с какой температурой - как раз и определяйтесь).
 
HimikDustaДата: Вторник, 26.03.2013, 18:04 | Сообщение # 11
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
lascheggia, Я так понял что сульфат натрия подается в печь при комнатной температуре(20°С), затем его нагреваем до 500°С и подаем водород (протекает реакция восстановления водородом).С температурой подаваемого водорода не определился. Общая температура на выходе будет 500°С?

Сообщение отредактировал HimikDusta - Вторник, 26.03.2013, 18:06
 
lascheggiaДата: Вторник, 26.03.2013, 21:08 | Сообщение # 12
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Цитата (HimikDusta)
Я так понял что сульфат натрия подается в печь при комнатной температуре(20°С)


Можно считать и так.

Цитата (HimikDusta)
затем его нагреваем до 500°С и подаем водород


Именно.

Цитата (HimikDusta)
С температурой подаваемого водорода не определился.


Зря не последовали совету открыть первый том справочника Позина.
 
HimikDustaДата: Пятница, 26.04.2013, 09:02 | Сообщение # 13
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
lascheggiaОпределитесь с температурами технического сульфата натрия и подаваемого технического водорода
Возьмем среднюю температуру на входе для реагентов технического сульфата натрия и водорода 450°С
 
lascheggiaДата: Пятница, 26.04.2013, 12:14 | Сообщение # 14
Группа: Администраторы
Сообщений: 3880
Статус: Offline
Цитата (HimikDusta)
Возьмем среднюю температуру на входе для реагентов технического сульфата натрия и водорода 450°С

Цитата (lascheggia)
Зря не последовали совету открыть первый том справочника Позина.
 
HimikDustaДата: Суббота, 27.04.2013, 10:53 | Сообщение # 15
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
Статус: Offline
Для реагентов  температура технического сульфата натрия будет 450, водород подаем при комнатной температуре (20°С), общая температура на выходе 150°С ?
 
Форум » Химическое образование » Консультации » Задача на составление материального и теплового баланса ХТ
Страница 1 из 212»
Поиск:

lascheggia © 2012-2017
Бесплатный хостинг uCoz