Расчет материального баланса ХТП

Материальный баланс устанавливает связь между вещественными потоками на входе и выходе ХТП. В основе материального баланса лежат расчеты по стехиометрическим уравнениям химических реакций. Критерием правильного решения задачи является схождение приходной и расходной частей баланса по массам исходных веществ и продуктов:

Sm_i,0 = Sm_i, (1.1)

где m_i,0 и m_i, - массовый расход i -го индивидуального компонента смеси, кг/ч.

Некоторые компоненты исходной смеси, например, вещество И, могут не участвовать в химических превращениях, однако их присутствие обязательно следует учитывать в балансе массы.

Схема составления материального баланса химико-технологического процесса представлена на рис.1.

А,В, R, S,И химические превращения А,В, R, S,И

n_аА+n_вВ = n_rR+n_sS

Приход N_i,хp[кмоль/ч] расход

m₀ [кг/ч] m [кг/ч]

N₀ [кмоль/ч] N [кмоль/ч]

V₀ [м³/ч] V [м³/ч]

Состав потока на входеСостав потока на выходе

n_i,0(J_i,0)[мольные (объемные) доли] n_i(J_i,)[мольные (объемные) доли]

g_i,0[массовые доли] g_i [массовые доли]

Рис.1.1. Схема составления материального баланса ХТП

что расчеты ведут, исходя из производительности по целевому продукту или ключевому компоненту исходной реакционной смеси.

Расчет количеств веществ, участвующих в химических превращениях (N_i,хp, кмоль/ч), проводят по уравнениям реакций, стехиометрические коэффициенты которых определяют мольные отношения между исходными веществами и продуктами ХТП.

Выходной поток представляет собой разницу между количеством веществ, поступивших на переработку, и количеством веществ, расходуемых в химических превращениях.

Решение задач сводится к выполнению трех основных этапов:

1. Расчет входного потока (составление приходной части баланса);

2. Расчет мольного количества веществ, вступивших в химические реакции (по химическому уравнению);

3. Расчет выходного потока (составление расходной части баланса).