Материальный баланс химического процесса

Приход					Расход
№	Вещество	G т/час	V м3/с	%		№	Вещество	G т/час	V м3/с	%
1	Метан	257.14	100	100		1	Углерод	102.02		39.7
						2	Водород	31.2	561.2	12.6
						3	Метан	92.6	208.9	36
							Потери
						4	Метан	25.7	10	10
						5	Водород	3.5	63	0.9
						6	Углерод	2.08		0.81
	Итого:	257.14		100			Итого:	257.1		100

13. Определяем нормальный молярный тепловой эффект реакции:

∆H₀ = 1 * 0 + 2 * 0 - 1 * ( - 75) = 75 Кдж / пробег;

14. Определяем молярные и удельные теплоемкости сырья и продуктов:

C⁰_CH=18+61*300/1000= 36 дж/(моль*град) = 2 Кдж /(кг*град );

C^t_CH=18+61*1700/1000= 120 дж/(моль*град) = 7 Кдж/(кг*град );

C^t_C = 17+ 4*1700/1000 = 24 дж/(моль*град) = 2 Кдж /(кг*град );

C^t_H = 27+ 3*1700/1000 = 32 дж/(моль*град) = 16 Кдж /(кг*град );

15. Определяем изменение температуры:

∆T = T_p – T₀ = 1700 – 300 = 1400;

16. Определяем изменение теплоемкости:

∆C = 1 * 24 + 2 * 32 – 1 * 36 =24 +64–36 =+ 52 дж / (моль*град );

17. Определяем молярный тепловой эффект при температуре реакции:

∆H_T = 75000 + 1400 * 52 = 150 Кдж / пробег; Следовательно - Реакция эндотермическая, т.е. идет с поглощением тепла и запись этого вклада в таблицу теплового баланса осуществляется в части «Расход».

18. Определяем химический эквивалент реакции:

Qхр = ∆H_T ∙ G / μ = 150 * 28.34 / 12 = 354 Мвт;

Примечание: При решении задачи по расчету материального баланса и температурного режима химической реакции работа на этом и завершается.

19. Определим энтальпии (теплосодержание) сырья и продуктов:

Примечание: Энтальпия или теплосодержание рассчитывается, как произведение массового расхода рассматриваемого реагента на его теплоемкость при температуре реагента и абсолютную температуру.

H_CH4 = G ∙ C ∙ T = 257.14 * 2 * 300 / 3.6 = 43 Мвт;

H_{CH4невст} = G ∙ C ∙ T = 92.6 * 7 * 1700 / 3.6 = 306 Мвт;

H_C = G ∙ C ∙ T = 102.02 * 2 * 1700 / 3.6 = 96 Мвт;

H_H = G ∙ C ∙ T = 31.2 *16 *1700 / 3.6 = 236 Мвт;

H_{CH4потери} = G ∙ C ∙ T = 25.7 * 2 * 300 / 3.6 = 4.3Мвт;

H_{Cпотери} = G ∙ C ∙ T = 2.08 * 2 * 1700/ 3.6 = 2 Мвт;

H_{Hпотери} = G ∙ C ∙ T = 3.5 * 16* 1700/ 3.6 = 26 Мвт.

Заполним таблицу теплового баланса:

Таблица 7.2.3