Часовой материальный баланс окисления аммиака

Приход	Расход
Статья	кг/ч	м3/ч	Статья	кг/ч	м3/ч
1. Аммиак 2. Воздух В т. ч. О2 N2	3 263 42 627   9 933 32 694	4 300 33 100   6 960 26 150	1. NО 2. N2 3. О2 4. Н2О	5 589 32 775 2 341 5 187	4 173 26 220 1 639 6 455
Итого	45 892		Итого	45 892

Пример 2. Составить материальный баланс производства метилового спирта, при котором протекают реакции:

СО + 2Н₂ = СН₃ОН; (38)

2СН₃ОН = СН₃ОСН₃ + Н₂О. (39)

Рассчитать расход синтез-газа (смесь СО и Н₂ при мольном соотношении 1: 2) на 1 000 кг метанола. Исходные данные: степень превращения СО составляет 93%; 4% образующегося метанола окисляется по реакции (39); состав газа, об. %: СО – 32; Н₂ – 66; N₂ – 1; СН₄ – 1. Молярная масса, г/моль или кг/кмоль: СО – 28; СН₃ОН – 32, N₂ – 28, O₂ – 32, Н₂О – 28, Н₂ – 2.

Решение. Химическое количество образующегося метилового спирта составляет

= / = 1000 / 32 = 31,25 кмоль.

Так как 4% СН₃ОН превращается в СН₃ОСН₃ по реакции (39), то масса СН₃ОН равна

= 1000 / (1 – 0,04) = 1 041,667 кг.

Следовательно, масса и количество спирта, израсходованного при протекании реакции (39), составляет:

m ₍₃₉₎ = 1 041,667 – 1000 = 41,7 кг;

n ₍₃₉₎ = 41, 7 / 32 = 1,302 кмоль.

Количество образующейся по реакции (39) воды

= n ₍₃₉₎ / 2 = 0,651 кмоль;

= 0,651 × 46 = 29,9 кг;

= 0,651 × 18 = 11,7 кг.

Согласно реакции (38), n _СО = .

С учетом того, что a = 0,93, найдем

n _СО = (31,25 + 0,651 × 2) / 0,93 = 35,002 кмоль.

Значит, для получения 1000 кг СН₃ОН необходимо подать:

V _газа = 35,002 × 22,4 / 0,32 = 2 450,2 м³;

n _газа = 2 450,151 / 22,4 = 109,4 кмоль;

= n _газа × 0,66 = 109,382 × 0,66 = 72,192 кмоль;

= 109,382 × 0,01 = 1,094 кмоль;

= = 1,094 кмоль.

Рассчитаем массы газов.

= 35,002 × 28 = 980,1 кг;

= 72,192 × 2 = 144,4 кг;

= 1,094 × 28 = 30,6 кг;

= 1,094 × 16 = 17,5 кг.

Определим содержание СО и Н₂ в газах на выходе.

n _СО = 35,002 - 31,25 - 2 × 0,651 = 2,45 кмоль;

= 72,192 - 2 × (31,25 + 1,302) = 7,088 кмоль.

Рассчитаем массу СО и Н₂.

m _CO = 2,45 × 28 = 68,6 кг;

= 7,088 × 2 = 14,2 кг.

Результаты расчета материального баланса сводятся в табл. 5.

Таблица 5