2015-03-08
1457
На окисление сернистого ангидрида по реакции 2SO2 +O2 Û 2SO3+Q поступает N0 =500 кмоль/ч газовой смеси, состоящей из четырех индивидуальных компонентов (мол. доли): nSO2=0,15; nO2=0,20; nSO3=0; nN2=0,65. Степень превращения ХSO2 =0,8. рассчитать материальный баланс процесса.
Решение
Решение выполняем в табличной форме по следующей схеме:
· Рассчитываем мольное и массовое количество компонентов в приходе:
Ni,0 = N0×ni; mi,0 = Ni,0 × Mi;
· Рассчитываем количество компонентов, участвующих в химической реакции;
· Рассчитываем мольные и массовые количества компонентов в расходе.
Решение задачи приведено в табл. 1.6.
Таблица.1.6.
Таблица материального баланса
| В-во | Mi, кг/кмоль | ПРИХОД | реакция | РАСХОД | |||
| ni,0, кмоль/ч | mi,0, кг/ч | ni | ni,хр, кмоль/ч | ni, кмоль/ч | mi, кг/ч | ||
| SO2 | 500×0,15=75 | 75×64=4800 | 75×0,8=60 | 75 -60=15 | 15× 64=960 | ||
| О2 | 500×0,2=100 | 100×32=3200 | 75×0,8×1/2=30 | 100-30=70 | 70×32=2240 | ||
| SO3 | -2 | 75×0,8×-2/2= = -60 | 0+60=60 | 60×80=4800 | |||
| N2 | 500×0,65=325 | 325× 28=9100 | 325× 28=9100 | ||||
| ВСЕГО |
При компьютерном расчете в среде пакета Excel оперируем адресами клеток:
|
|
|
· для заполнения столбца D: в клетку D3 вносим значение =$B$9*C3, а затем копируем это произведение в клетки D4:D6. В клетке D7 получаем значение суммы, используя значок автосуммы S;
· для заполнения столбца Е в клетку Е3 вносим произведение =D3*C3 и копируем его в клетки Е4:Е6. В клетке Е7 получаем значение суммы, используя значок автосуммы S;
· для заполнения столбца G: в клетку G3 вносим значение =$D$3*$B$10, в клетку G4 - =$D$3*$B$10* F4/F3, в клетку G5 - =$D$3*$B$10* F5/F3. В клетке G6 значение равно 0;
· для заполнения столбца Н в клетку Н3 вносим значение =D3-G3 и копируем его в клетки Н4:Н6. В клетке Н7 получаем значение суммы, используя значок автосуммы S;
· для заполнения столбца I в клетку I3 вносим произведение =H3*B3 и копируем его в клетки I4:I6. В клетке I7 получаем значение суммы, используя значок автосуммы S.
Решение с использованием программы EXCEL приведено в табл.1.7.
Таблица 1.7.
Расчет материального баланса с использованием программы EXCEL
Задача 3
На синтез аммиака по реакции N2+3H2 Û 2NH3 +Q поступает 50000 кг/ч газовой смеси, состоящей из четырех индивидуальных компонентов (мол. доли): nH2,0 =0,75, nN2,0=0,15, nNH3,0 =0,05, nCH4,0=0,05. Степень превращения водорода ХН2 - 0,18. рассчитать материальный баланс процесса.
Решение
Исходный поток задан в массовых единицах, а его состав – в мольных долях. Для приведения размерностей состава и расхода к одним единицам измерения следует предпринять одно из следующих действий:
· рассчитать молярную массу смеси по формуле (1.6), а затем мольный расход смеси по формуле (1.8) либо
· пересчитать мольный состав потока в массовый по формуле (1.4).
|
|
|
В решении, представленном в табл. 1.8, реализован первый путь.
Ход расчета:
· По формуле (1.6) рассчитываем молярную массу смеси и получаем Мсм = 7,35 кг/кмоль. При компьютерном расчете в клетку В12 вводим выражение: =С3*B3+C4*B4+C5*B5+C6*B6;
· По формуле (1.7) находим мольный расход смеси. При компьютерном расчете в клетку В13 вводим выражение =В9/В12. N0,см = 6802,72109 кг/кмоль.
Далее решаем по схеме, приведенной в задаче 1.
Решение (с использованием пакета EXCEL) приведено в табл.1.8.
Таблица 1.8.
Расчет материального баланса с использованием программы Excel
Задача 4
На синтез аммиака по реакции N2+3H2 = 2NH3+Q поступает 50000 кмоль/ч газовой смеси, состоящей из четырех индивидуальных компонентов (масс. доли): gH2,0=0,15, gN2,0 =0,55, gNH3,0 =0,20; gCH4,0=0,10. Степень превращения водорода ХН2 - 0,18. рассчитать материальный баланс процесса.
Решение
Исходный поток задан в мольных единицах, а его состав – в массовых долях. Следует пересчитать состав потока из массовых долей в мольные по формуле (1.5). Далее решать по схеме, приведенной в задаче 1.
Ход расчета:
1. Рассчитываем мольные доли компонентов потока (см. столбец D в таблице).
· в клетку D12 вводим выражение: =С3/B3+C4/B4+C5/B5+C6/B6 и получаем 0,112658;
· в столбец D вводим формулы для расчета ni. В клетку D3: =С3/B3/$D$12; в клетку D4: =С4/B4/$D$12 и т.д.
Решение с использованием пакета EXCEL приведено в табл.1.9.
Таблица 1.9.
Расчет материального баланса с использованием программы Excel
1.6.4.Расчет материального баланса обратимых реакций, протекающих при смешении газовых потоков
