главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество Коллекция рефератов Otherreferats
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 


Принципы составления материальных балансов и материальные расчёты необратимых химико-технологических процессов

Материальные и тепловые расчёты как основа технологических расчётов. Определение выхода основного и побочных продуктов, расходных коэффициентов по сырью, производственных потерь химико-технологических процессов. Расчёты коэффициентов расхода для реакций.

Рубрика: Производство и технологии
Вид: лабораторная работа
Язык: русский
Дата добавления: 11.10.2012
Размер файла: 109,7 K

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные работы


1. Закономерности развития технологических систем. Химико-технологические процессы. Литейное производство
Взаимосвязь технологических и организационно-управленческих структур. Понятие о химико-технологических процессах, принципы классификации. Перспективы развития и особенности экономической оценки химико-технологических процессов. Специальные методы литья.
контрольная работа [50,0 K], добавлена 10.07.2010

2. Размерный анализ технологических процессов
Общие понятия о технологических размерных цепях, их виды. Условия осуществления размерного анализа технологических процессов. Основные методы и этапы расчета технологических размерных цепей. Назначение допусков на размеры исходной заготовки детали.
презентация [774,8 K], добавлена 26.10.2013

3. Проектирование технологических процессов изготовления деталей
Три вида исходной информации при разработке технологических процессов: базовая, руководящая и справочная. Выполнение рабочего чертежа детали. Тип производства и методы изготовления изделий при разработке технологических процессов с применением ЭВМ.
реферат [1,1 M], добавлена 07.03.2009

4. Разработка поточной схемы и расчет товарного баланса нефтеперерабатывающего завода
Современный состав технологических процессов нефтепереработки в РФ. Характеристика исходного сырья и готовой продукции предприятия. Выбор и обоснование варианта переработки нефти. Материальные балансы технологических установок. Сводный товарный баланс.
курсовая работа [61,1 K], добавлена 14.05.2011

5. Проектирование технологических процессов перерабатывающих предприятий
Обоснование технологических процессов проектируемого предприятия по переработке молока. Операции технохимического и микробиологического контроля сырья. Технологические процессы первичной переработки зерна в крупу и муку. Расчет выхода готовой продукции.
курсовая работа [786,9 K], добавлена 24.03.2013

6. Прокатное и кузнечнопрессовое производство
Основные понятия о технологических процессах прокатного и кузнечнопрессового производства. Структура и элементы технологических процессов прокатного и кузнечнопрессового. Классификация технологических процессов. Оборудование. Оснастка. Изделия.
контрольная работа [60,4 K], добавлена 10.11.2008

7. Системы технологических процессов на производстве. Показатели технического уровня качества
Структура технологических систем; их свойства, признаки функционирования, производственные ресурсы. Факторы, определяющие производственную мощность. Естественные процессы как основа технологических систем. Технический контроль качества продукции.
контрольная работа [89,6 K], добавлена 18.02.2014

8. Проект участка по ремонту блоков цилиндров в условиях ООО "Авто Тех Центр Новосибирск"
Анализ технологических процессов ремонта. Расчет потребности в оборудовании и производственных площадях. Разработка операционных технологических процессов восстановления цилиндров. Конструкция устройства для гальванического восстановления цилиндров.
курсовая работа [896,3 K], добавлена 19.10.2013

9. Разработка технологии производства продуктов высокой степени готовности из отечественного полизлакового сырья
Совершенствование технологических процессов производства продуктов высокой степени готовности из зернового сырья казахстанской селекции. Оценка технологических процессов измельчения зернового сырья, смешивания и экструдирования полизлаковой смеси.
научная работа [3,2 M], добавлена 06.03.2014

10. Сварка
Анализ вариантов и выбор способа изготовления с учётом свариваемости. Характеристика изделия. Технологическая карта. Выбор сварочных материалов и сварочного оборудования. Расчёты расхода сварочных материалов. Расчёты и выбор параметров режима сварки.
курсовая работа [27,0 K], добавлена 10.01.2009


Другие работы, подобные Принципы составления материальных балансов и материальные расчёты необратимых химико-технологических процессов


Размещено на http://www.allbest.ru/

22

ПРИНЦИПЫ СОСТАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ И МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ НЕОБРАТИМЫХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Основой технологических расчетов являются материальные и тепловые расчеты. К ним следует отнести определение выхода основного и побочных продуктов, расходных коэффициентов по сырью, производственных потерь. Только определив материальные потоки, можно произвести конструктивные расчеты производственного оборудования и коммуникаций, оценить экономическую эффективность и целесообразность процесса. Составление материального баланса необходимо как при проектировании нового, так и при анализе работы действующего производства.

Материальный баланс может быть представлен уравнением, левую часть которого составляет масса всех видов сырья и материалов, поступающих на переработку, а правую -- масса получаемых продуктов плюс производственные потери:

Основой материального баланса являются законы сохранения массы вещества и стехиометрических соотношений.

Материальный баланс составляют по уравнению основной суммарной реакции с учетом побочных реакций согласно закону сохранения массы вещества. Общая масса всех поступающих в аппарат (или в цех) материалов, т. е. приход, равен общей массе выходящих материалов, т. е. расходу. Материальный баланс составляют на единицу массы основного продукта (кг, т) или на единицу времени (ч, сутки). Определение массы вводимых компонентов и полученных продуктов производят отдельно для твердой, жидкой и газообразной фаз согласно уравнению:

В процессе не всегда присутствуют все фазы, в одной фазе может содержаться несколько веществ, что приводит к упрощению или усложнению уравнения.

Теоретический материальный баланс рассчитывают на основе стехиометрического уравнения реакции. Для его составления достаточно знать уравнение реакции и молекулярные массы компонентов.

Практический материальный баланс учитывает состав исходного сырья и готовой продукции, избыток одного из компонентов сырья, степень превращения, потерн сырья и готового продукта и т. д.

Из данных материального баланса можно найти расход сырья и вспомогательных материалов на заданную мощность аппарата, цеха, предприятия, себестоимость продукции, выходы продуктов, объем реакционной зоны, число реакторов, производственные потери (непроизводительный расход сырья, материалов, готового продукта на разлив, утечку, унос).

На основе материального баланса составляют тепловой баланс, позволяющий определить потребность в топливе, размеры теплообменных поверхностей, расход теплоты или хладагентов.

Расчеты обычно выполняют в единицах массы (кг, т); можно вести расчет в молях. Только для газовых реакций, идущих без изменения объема, в некоторых случаях можно ограничиться составлением баланса в кубических метрах.

Расходные коэффициенты -- величины, характеризующие расход различных видов сырья, воды, топлива, электроэнергии, пара на единицу вырабатываемой продукции. На практике обычно, чем меньше расходные коэффициенты, тем экономичнее процесс и соответственно тем меньше себестоимость продукции. Однако снижение расходных коэффициентов ниже определенного минимума связано с необходимостью повышения чистоты исходных материалов, степеней извлечения, выхода продукта, что требует значительных расходов и может повести к увеличению себестоимости продукта.

Особое значение имеют расходные коэффициенты по сырью, поскольку для большинства химических производств 60--70% себестоимости приходится на эту статью.

Для расчета расходных коэффициентов необходимо знать все стадии производства, в результате осуществления которых происходит превращение исходного сырья в готовый продукт. Теоретические расходные коэффициенты учитывают стехиометрические соотношения, по которым происходит это превращение. Практические расходные коэффициенты, кроме этого, учитывают производственные потери на всех стадиях процесса, а также возможные побочные реакции.

Расходные коэффициенты для одного и того же продукта зависят от состава исходных материалов и могут значительно отличаться друг от друга. Поэтому в тех случаях, когда производство и сырье отдалены друг от друга, необходима предварительная оценка по расходным коэффициентам при выборе того или иного типа сырья с целью определения экономической целесообразности его использования.

РАСЧЕТЫ РАСХОДНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Пример 1. Определить теоретические расходные коэффициенты железных руд, используемых при выплавке чугуна, содержащего 92% Fe, при условии, что в рудах отсутствуют пустая порода и примеси.

Молекулярная масса железных руд:

шпатовый железняк FeC03--115,8;

лимонит 2Fe203Ў¤3H20 --373;

гетит 2Fe202Ў¤2H20 -- 355;

красный железняк Fe203 -- 159,7;

магнитный железняк Fe3O4-- 231,5.

Решение. Из 1 кмоль FeC03 можно получить 1 кмоль Fe, или из 115,8 кг FеСОз -- 55,9 кг Fe. Отсюда для получения 1 т чугуна с содержанием 92% (масс.) Fe необходимо

1Ў¤0,92Ў¤115,8/55,9= 1,9 т FeC03

Аналогично находим значения теоретических расходных коэффициентов для других руд:

1Ў¤0,92Ў¤373/(4Ў¤55,9) = 1,55 т 2Fe203 * ЗН20;

1Ў¤0,92Ў¤355/(4Ў¤55,9) = 1,45 т 2Fe203 Ў¤ 2Н20;

1Ў¤0,92Ў¤159,7/(2Ў¤55,9) = 1,33 т Fe203;

1Ў¤0,92Ў¤231,5/(3Ў¤55,9) = 1,28 т Fe304

Пример 2. Рассчитать расход алунитовой руды, содержащей 23% А1203, для получения 1 т алюминия, если потери алюминия на всех производственных стадиях составляют 12% (масс.).

Алунит можно представить формулой

ЗАl2O3Ў¤К2ОЎ¤4SО3Ў¤6Н2О. Молекулярная масса: алунита -- 828, А12O3-- 102; А1 -- 27.

Решение. Процесс получения металлического алюминия из алунита состоит из двух стадий:

1.Получение оксида алюминия (глинозема). С этой целью алунитовую руду обжигают при 500--580 °С, а затем обрабатывают раствором аммиака. Оставшиеся в осадке А12O3 и А1(ОН)3 обрабатывают 10--12% раствором NaOH и получают раствор алюмината, из которого при пропускании С02 выпадает осадок А1(ОН)3; последующее прокаливание осадка заканчивает стадию образования глинозема.

2.Электролиз оксида алюминия, растворенного в расплавленном криолите Na3AlF6.

Для получения 1 т алюминия теоретически требуется

102Ў¤1/(2Ў¤27) = 1,9 т Аl2O3 или 1,9Ў¤828/(3Ў¤102) =5,1 т чистого алунита

Содержание А12O3 в алуните составляет 37% (3Ў¤102Ў¤100/828). По условию в алунитовой руде содержится 23% А12O3. Следовательно, расход алунитовой руды заданного состава на 1 т алюминия при условии ее полного использования составит: 5,1Ў¤37/23 = 8,2 т, а с учетом потерь 8,2/0,88 = 9,35 т.

Пример 3. Рассчитать расход бензола и пропан-пропиленовой фракции газов крекинга [30% (об.) пропилена и 70% (об.) пропана] для производства 1 т фенола, если выход изопропилбензола из бензола составляет 90% от теоретического, а фенола из изопропилбензола -- 93%.

Молекулярная масса: бензола -- 78, пропилена -- 42, пропана -- 44, фенола -- 94.

Решение. Получение фенола и ацетона на основе бензола и пропилена
состоит из трех стадий:

первая стадия--получение изопропилбензола (кумола)

С6Н6+СН2СНСН3> С6Н5СН(СН3)2

вторая стадия -- окисление изопропилбензола в гидропероксид

С6Н5СН(СН3)2 + O2 > С6Н5С(СН3)2ООН

третья стадия -- разложение гидропероксида изопропиленбензола (кипячением с H2S04)

С6Н5С(СН3)2ООН> С6Н5ОН + (СН3)2СО

Фенол ацетон

Все стадии процесса можно изобразить схемой:

а) Получение 1 кмоль фенола обеспечивается 1 кмоль бензола; таким образом, теоретический расход бензола на 1 т продукта (фенола)

78Ў¤1/94 = 0,83 т

с учетом степеней превращения на стадиях процесса:

0,83/(0,90Ў¤0,93) = 0,99 т

б) На образование 1 кмоль фенола требуется 22,4 м3 пропилена, т. е. для получения 1 т фенола необходимо

22,4Ў¤1000/94 = 238 м3 пропилена

и с учетом степеней превращения по стадиям:

238/(0,90Ў¤0,93) = 284 м3 или 284Ў¤42/(22,4Ў¤1000) = 0,533 т

Вместе с пропиленом подано

284Ў¤70/30 = 664 м3 или 662Ў¤44/(22,4Ў¤1000)=1,3 т пропана

Всего пропан-пропиленовой фракции: 946 м3 или 1,833 т.

Пример 4. Рассчитать расход ильменитовой руды и серной кислоты для получения 1 т диоксида титана ТО2, если содержание титана в руде составляет 24,3% (масс), а степень разложения FeTi03 89%. В состав ильменитовой руды входят FeTi03 и Fе2О3. В производстве применяют 80%-ную H2S04 с 50%-ным избытком от теоретического.

Молекулярная масса: FeTi03-- 152; ТO2 --80; Ti --48; Fe203 -- 159,7, H2S04 -- 98.

Решение. Получение диоксида титана при обработке FeTiO3 серной кислотой можно представить уравнениями:

FeTi03 + 2H2S04 = (TiO)S04 + FeS04 + 2H20 (1)

(TiO)S04 + 2H20 > H2Ti03 + H2S04 (2)

H2Ti03 > Ti02 + H2O (3)

Кроме того, имеющийся в породе оксид железа(III) также реагирует сH2S04:

Fe203 + 3H2S04 = Fe2(S04)3 + 3H20 (4)

Чтобы определить содержание FeTi03 в ильменитовой породе, находим сначала содержание Ti в чистом ильмените:

48Ў¤100/152 = 31,5% Ti и 24,3Ў¤100/31,5 = 78% FeTi03

На долю Fе203 приходится: 100 -- 78 = 22% (масс). Расход (т) ильменита FeTi03 для получения 1 т ТO2:

по реакциям (1) --(3) 152Ў¤1/80 = 1,9

с учетом степени разложения 1,9/0,89 = 2,13

с учетом состава руды 2,13/0,78 = 2,74

Расход (т) H2S04:

по реакции (1) 1,9Ў¤98/152 = 1,2

но реакции (4) 0,22Ў¤2,74Ў¤3Ў¤98/159,7 = 1,11

суммарный 1,2 +1,11 = 2,31

с учетом ее 50%-ного избытка от теоретического 2,31Ў¤1,5 = 3,47 80%-ной H2S04 3,47/0,8 = 4,34

Пример 5. Определить расходные коэффициенты в производстве карбида кальция (технического), содержащего [% (масс.)] СаС2 -- 78; СаО--15, С -- 3; прочие примеси -- 4. Известь содержит 96,5% СаО. Содержание (%) в коксе: золы -- 4, летучих -- 4, влаги -- 3.

Расчет вести на 1 т технического продукта. Молекулярная масса: СаС2 --64, СаО -- 56.

Решение. Карбид кальция получают по уравнению: СаО + ЗС = СаС2 + СО. В 1 т продукта содержится 0,78 т СаС2. Расход (т) извести СаО:

по стехиометрическому соотношению 0,78Ў¤56/64 = 0,675

непрореагировавшей 1Ў¤0,15 = 0,15

суммарный 0,675 + 0,15 = 0,825

технической 0,825/0,965 = 0,85

Расход (т) углерода:

на образование СаС2 0,78Ў¤3Ў¤12/64 = 0,44

непрореагировавшего 1Ў¤0,03 = 0,03

суммарный 0,44 + 0,03 = 0,47

Содержание углерода в коксе составляет 100-- (4 + 4 + 3) = 89%, откуда расход кокса: 0,47/0,89 = 0,53 т.

Пример 6. Определить расход бурого угля [содержащего 70% (масс.) углерода], водяного пара и воздуха для получения 1000 м3 генераторного газа состава [% (об.)]: СО -- 40, Н2--18, N2 --42.

Для упрощения расчета принимаем состав воздуха [% (об.)]: N2-- 79, O2 -- 21. Молекулярная масса воздуха -- 29.

Решение. Процесс газификации заключается в превращении твердого топлива в газообразное при воздействии на него при высоких температурах кислорода воздуха, водяного пара или их смеси, согласно уравнениям:

С + Н20> СО + Н2 (1);

2С + O2> 2СО (2)

Как явствует из состава, генераторный газ получается при воздействии на уголь паровоздушной смеси.

По условию в 1000 м3 газа содержится 420 м3 азота. Следовательно, расход кислорода воздуха по реакции (2) составит:

420Ў¤21/79= 112 м3 или 112Ў¤32/22,4 = 160 кг

Соответственно расход воздуха:

112 + 420 = 532 м3 или 532Ў¤29/22,4 = 700 кг

Выход водорода по реакции (1) составляет 1 моль из 1 моль водяного пара. 180 м3 водорода, содержащихся в 1000 м3 генераторного газа, потребуют затраты такого же количества водяного пара, т. е. 180 м3 или 180Ў¤18/22,4 = 145 кг.

Расход (кг) углерода:

по реакции (1) 12Ў¤180/22,4 = 96,5

по реакций (2) 2Ў¤12Ў¤112/22,4 = 120

суммарный 96,5 + 120 = 216,5

Расход бурого угля, содержащего 70% С: 216,5/0,7 = 310 кг.

Пример 7. Рассчитать расходный коэффициент природного газа, содержащего 97% (об.) метана, в производстве уксусной кислоты (на 1 т) из ацетальдегида. Выход ацетилена из метана составляет 15% от теоретически возможного, ацетальдегида из ацетилена -- 60%, а уксусной кислоты из ацетальдегида -- 90% (масс).

Молекулярная масса: С2Н2-- 26; СН3СНО -- 44; СН3СООН -- 60, СН4--16.

Решение. Уксусную кислоту получают из метана многостадийным методом согласно уравнениям:

2СН4 = С2Н2 + ЗН2; С2Н2 + Н20 = СН3СНО; СН3СНО + 0,5О2 = СН3СООН

Теоретический расход метана на 1 т уксусной кислоты

1Ў¤2Ў¤16/60 = 0,534 т

с учетом выхода продукта по стадиям:

0,534/(0,9Ў¤0,6Ў¤0,15) = 6,59 т или 6,59Ў¤22,4Ў¤103/16 = 9226 м3

Расход природного газа: 9226/0,97 = 9500 м3.

СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ НЕОБРАТИМЫХ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Пример 8. Составить материальный баланс печи для сжигания серы производительностью 60 т/сутки. Степень окисления серы 0,95 (остальная сера возгоняется и сгорает вне печи). Коэффициент избытка воздуха б =1,5. Расчет вести на производительность печи по сжигаемой сере в кг/ч.

Решение. Процесс горения серы описывается уравнением:

S + 02 = SO2.

Производительность печи 60Ў¤103/24 = 2500 кг/ч.

Масса серы:

окисленной до S02 2500Ў¤0,95 = 2375 кг

неокисленной 2500 -- 2375 = 125 кг

Израсходовано кислорода:

на окисление 2375Ў¤22,4/32 = 1663 м3

с учетом б 1663Ў¤1,5 =2495 м3 или 2495Ў¤32/22,4 = 3560 кг

Поступило с кислородом азота:

2495Ў¤79/21 =9380 м3 или 9380Ў¤28/22,4= 11700 кг

Образовалось S02 по реакции:

2375Ў¤64/32 = 4750 кг или 4750Ў¤22,4/64= 1663 м3

Осталось неизрасходованного кислорода:

1663Ў¤0,5 = 832 м3 или 832Ў¤32/22,4= 1185 кг

Материальный баланс печи (1ч):

Приход

кг

мЗ

Расход

кг

м3

S

2500

S

125

02

3560

2495

S02

4750

1663

N2

11700

9380

02

1185

831

N2

11700

9380

Итого

17760

11875

Итого

17760

11875

* Коэффициент избытка воздуха (кислорода) характеризует отношение практически подаваемого в печь воздуха к теоретически необходимому согласно уравнению реакции.

Пример 9. Составить материальный баланс производства оксида этилена прямым каталитическим окислением этилена воздухом. Состав исходной газовой смеси [% (об.)]: этилен -- 3, воздух -- 97. Степень окисления этилена 0,5. Расчет вести на 1 т оксида этилена.

Решение. Оксид этилена -- один из важнейших полупродуктов различных синтезов: получения этиленгликоля, полигликолей, лаковых растворителей, пластификаторов, этаноламинов, эмульгирующих и моющих средств; соединения, синтезируемые из оксида этилена, находят применение в производстве синтетических волокон, каучуков и других продуктов. Применяют два метода получения оксида этилена:

· Гипохлорирование этилена с последующим отщеплением хлороводорода от получающегося этиленхлоргидрина.

· Прямое каталитическое окисление этилена. При пропускании смеси воздуха с этиленом (нижний предел взрываемости этиленовоздушной смеси -- 3,4% С2Н4) на серебряном катализаторе при 250--280 °С образуется оксид этилена

2СН2=СН2 + 02 = 2(СН2)20

который выделяют из газовой смеси водной абсорбцией; остаточный газ направляют во 2-й контактный аппарат.

Расход этилена на 1 т оксида этилена по реакции

28 Ў¤ 1000/44 = 640 кг

с учетом степени окисления:

640/0,5=1280 кг или 1280Ў¤22,4/28= 1020 м3

Объем воздуха в этиленовоздушной смеси

1020Ў¤97/3 = 33000 м3

в том числе кислорода

33000Ў¤0,21 = 6800 м3 или 6800Ў¤32/22,4 = 9700 кг

азота

33000Ў¤0,79 = 26200 м3 или 26200Ў¤28/22,4 = 32500 кг

Израсходовано кислорода на окисление:

1020Ў¤0,5/2 = 255 м3

Содержание кислорода в продуктах окисления:

6800 -- 255 = 6545 м3 или 6545 * 32/22,4 = 9340 кг

Материальный баланс на 1 т оксида этилена:

Приход

кг

м3

Расход

кг

м3

Этилен

1280

1020

Оксид этилена

1000

510

Кислород

9700

6800

Этилен

640

510

Азот

32500

26200

Кислород

9340

6545

Азот

32500

26200

Итого

43480

34020

Итого

43480

33765

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Рассчитать расходные коэффициенты для соляно-сульфатного производства (на 1 т Na2S04), если в производстве используется поваренная соль, содержащая 97% NaCl, и купоросное масло, содержащее 93% H2S04. Степень разложения NaCl составляет 93%. Определить количество получающегося при этом хлороводорода.

Определить расход технического карбида кальция, содержащего 85% СаС2. для получения 1000 л ацетилена, если степень разложения СаС2 составляет 0,92.

При обжиге 1 т известняка образуется 168 м3 диоксида углерода. Содержание СаСОз в известняке 94%. Определить степень диссоциации известняка и расход известняка на 1000 м3 С02 при данных условиях ч при полном разложении СаС03.

Рассчитать расход колчедана, содержащего 40% S, на 1 т H2S04, если потери S и S02 в производстве H2S04 составляют 3%. а степень абсорбции S03 99%.

При термоокислительном крекинге метана (с целью получения ацетилена) смесь газов имеет состав [% (об.)]: С2Н2 -- 8,5; Н2--57,0; СО -- 25,3; С02 --3,7; С2Н4--0,5; СН4 -- 4,0; Аг -- 1,0. Определить количество метана, которое нужно подвергнуть крекингу, чтобы из отходов крекинга после отделения ацетилена получить 1 т метанола: СО + 2Н2 = СН3ОН. По практическим данным из 1 т исходного метана получается после выделения С2Н2 1160 кг смеси газов.

Сколько потребуется сульфата железа FeS04Ў¤7H20 и хромового ангидрида СгОз Для получения 1 т железохромового катализатора конверсии оксида углерода, имеющего состав (%): Fe203 -- 90; Сг20з-- 10.

В производстве гипохлорита кальция используется газ, содержащий 8% (об.) хлора; давление газа 0,1 МПа, температура 25 °С. Остаточное содер- жание хлора в газе, выходящем из аппарата, 0,25% (об.). Определить выход гипохлорита кальция, отнесенный к 100 м3 исходного газа.

Определить расходный коэффициент технического карбида кальция в производстве ацетилена (на 1000 кг ацетилена). Содержание СаС2 в техниче - ском продукте 83%, а степень использования СаС2 в производстве 0,88.

При газификации кокса (содержащего 96,5% С и 3,5% Н20 по массе) с водяным паром полученный водяной газ содержит 6% С02 (по объему). Рас- считать состав полученного газа и составить материальный баланс процесса газификации на 1 т кокса указанного состава. Считаем, что при газификации протекают реакции:

С + Н20 = СО + Н2 (основная); СО + НаО = С02 + На (побочная)

ПРИМЕЧАНИЕ

Молямрная мамсса вещества -- масса одного моля вещества. Для отдельных химических элементов молярной массой является масса одного моля отдельных атомов этого элемента. В этом случае молярная масса элемента, выраженная в г/моль, численно совпадает с массой атома элемента, выраженной в а.е.м. (атомная единица массы). Однако надо чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и отличаются по размерности.[1]

Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов.

Например, молярная масса воды (H2O) есть

MH2O = 2 MH +MO = 2·1+16 = 18 (г/моль).

Молекулямрная мамсса (менее правильный термин: молекулярный вес) -- масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Численно равна молярной массе. Однако следует чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и различаются по размерности.

Молекулярные массы сложных молекул можно определить, просто складывая молекулярные массы входящих в них элементов. Например, молекулярная масса воды (H2O) есть

MH2O = 2 MH + MO ? 2·1+16 = 18 а. е. м.

Моль (обозначение: моль, международное: mol) -- единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится NA частиц (молекул, атомов, ионов, или любых других тождественных структурных частиц).[1] NA это постоянная Авогадро, равная количеству атомов в 12 граммах нуклида углерода 12C. Таким образом, количество частиц в одном моле любого вещества постоянно и равно числу Авогадро NA.

NA = 6,02214179(30)Ч1023.

Иначе говоря, моль[2] -- это количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равняется его молекулярной массе.

Для атомов и ионов величину, аналогичную молю, называют грамм-атомом (г-атом) и грамм-ионом (г-ион). В соответствии с этой терминологией, моль является грамм-молекулой сложного вещества.

Молямрный объём -- объём одного моля вещества, величина, получающаяся от деления молярной массы на плотность. Характеризует плотность упаковки молекул.

Значение NA=6,022...Ч1023 называется числом Авогадро в честь итальянского химика Амедео Авогадро. Это универсальная постоянная для мельчайших частиц любого вещества.

Именно такое количество молекул содержит 1 моль кислорода О2, такое же количество атомов в 1 моле железа (Fe), молекул в 1 моле воды H2O и т.д.

Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях имеет один и тот же объём Vm = 22,413 996(39) л[1]. Поэтому вся справочная информация о молярном объёме химических элементов относится к их конденсированным фазам, если не оговорено обратное

В химических процессах участвуют мельчайшие частицы - молекулы, атомы, ионы, электроны. Число таких частиц даже в малой порции вещества очень велико. Поэтому, чтобы избежать математических операций с большими числами, для характеристики количества вещества, участвующего в химической реакции, используется специальная единица - моль.

Моль ? это такое количество вещества, в котором содержится определенное число частиц (молекул, атомов, ионов), равное постоянной Авогадро

Постоянная Авогадро NA определяется как число атомов, содержащееся в 12 г изотопа 12С:

Таким образом, 1 моль вещества содержит 6,02 * 1023 частиц этого вещества.

Исходя из этого, любое количество вещества можно выразить определенным числом молей н (ню). Например, в образце вещества содержится 12,04 * 1023 молекул. Следовательно, количество вещества в этом образце составляет:

В общем виде:

материальный тепловой химический технологический расходный

где N - число частиц данного вещества;

NA - число частиц, которое содержит 1 моль вещества (постоянная Авогадро).

Молярная масса вещества (M) - масса, которую имеет 1 моль данного вещества. Эта величина, равная отношению массы m вещества к количеству вещества н, имеет размерность кг/моль или г/моль. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно равна относительной относительной молекулярной массе Mr (для веществ атомного строения - относительной атомной массе Ar). Например, молярная масса метана CH4 определяется следующим образом:

Мr(CH4) = Ar(C) + 4 Ar(H) = 12+4 =16

M(CH4)=16 г/моль, т.е. 16 г CH4 содержат 6,02 * 1023 молекул.

Молярную массу вещества можно вычислить, если известны его масса m и количество (число молей) н, по формуле:

Соответственно, зная массу и молярную массу вещества, можно рассчитать число его молей:

или найти массу вещества по числу молей и молярной массе:

m = н * M

Необходимо отметить, что значение молярной массы вещества определяется его качественным и количественным составом, т.е. зависит от Mr и Ar. Поэтому разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные массы m.

Пример Вычислить массы метана CH4 и этана С2H6, взятых в количестве н = 2 моль каждого.

Решение Молярная масса метана M(CH4) равна 16 г/моль; молярная масса этана M(С2Н6) = 2 * 12+6=30 г/моль. Отсюда:

m(CH4) = 2 моль * 16 г/моль = 32 г; m(С2Н6) = 2 моль * 30 г/моль = 60 г.

Таким образом, моль - это порция вещества, содержащая одно и то же число частиц, но имеющая разную массу для разных веществ, т.к. частицы вещества (атомы и молекулы) не одинаковы по массе.

?(CH4) = ?(С2Н6), но m(CH4) < m(С2Н6)

Вычисление н используется практически в каждой расчетной задаче.

Размещено на Allbest.ru


Скачать работу можно здесь Скачать работу "Принципы составления материальных балансов и материальные расчёты необратимых химико-технологических процессов" можно здесь
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов