|
Задача на составление материального и теплового баланса ХТ
|
|
| HimikDusta | Дата: Понедельник, 18.03.2013, 17:27 | Сообщение # 1 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| 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.
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Вторник, 19.03.2013, 08:18 | Сообщение # 2 |
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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).
|
|
| |
| |
| |
| HimikDusta | Дата: Среда, 20.03.2013, 19:34 | Сообщение # 3 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| 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
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Среда, 20.03.2013, 19:56 | Сообщение # 4 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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.
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Среда, 20.03.2013, 20:13 | Сообщение # 5 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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.
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Среда, 20.03.2013, 20:55 | Сообщение # 6 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| Вот, посмотрите.
Подобные балансы очень быстро можно свести в том же MS Excel. Уж точно быстрее, чем на пальцах объяснять. 
Конечная таблица - как раз тот самый баланс, который вам требуется.
|
|
| |
| |
| |
| HimikDusta | Дата: Пятница, 22.03.2013, 22:37 | Сообщение # 7 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| 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 |
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Суббота, 23.03.2013, 19:54 | Сообщение # 8 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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.
|
|
| |
| |
| |
| HimikDusta | Дата: Воскресенье, 24.03.2013, 13:13 | Сообщение # 9 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| lascheggia, упрощенный тепловой баланс ΣQисх = ΣQкон , Q = G*Cp*t , температуры которые даны в условие задачи они не являются температурами потоков?
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Воскресенье, 24.03.2013, 13:39 | Сообщение # 10 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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).
|
|
| |
| |
| |
| HimikDusta | Дата: Вторник, 26.03.2013, 18:04 | Сообщение # 11 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| 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 |
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Вторник, 26.03.2013, 21:08 | Сообщение # 12 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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.
|
|
| |
| |
| |
| HimikDusta | Дата: Пятница, 26.04.2013, 09:02 | Сообщение # 13 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| lascheggia, Определитесь с температурами технического сульфата натрия и подаваемого технического водорода
Возьмем среднюю температуру на входе для реагентов технического сульфата натрия и водорода 450°С
|
|
| |
| |
| |
| lascheggia | Дата: Пятница, 26.04.2013, 12:14 | Сообщение # 14 |
|
Группа: Администраторы
Сообщений: 4239
| 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. |
|
| |
| |
| |
| HimikDusta | Дата: Суббота, 27.04.2013, 10:53 | Сообщение # 15 |
|
Группа: Пользователи
Сообщений: 12
| Для реагентов температура технического сульфата натрия будет 450, водород подаем при комнатной температуре (20°С), общая температура на выходе 150°С ?
|
|
| |
| |
| |
