Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Материальный баланс химического процесса

Методические указания для практических занятий и контрольных работ по дисциплинам «Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза», «Основы проектирования и оборудование предприятий отрасли» для студентов специальности 240401.65 «Химическая технология органических веществ», направлений 240100.62 и 240100.68 «Химическая технология» всех форм обучения

Составители:

В.Г. Агаев, А.Н. Халин, С.В. Гультяев, А.Л. Савченков

Тюмень

ТюмГНГУ

2012

Материальный баланс химического процесса : методические указания для практических занятий и контрольных работ по дисциплинам «Основы проектирования и оборудование предприятий органического синтеза», «Основы проектирования и оборудование предприятий отрасли» для студентов специальности 240401.65 «Химическая технология органических веществ», направлений 240100.62 и 240100.68 «Химическая технология» всех форм обучения / С.Г. Агаев, А.Н. Халин, С.В. Гультяев, А. Л. Савченков. – 2-е изд., перераб. и дополн. – Тюмень : издательский центр БИК ТюмГНГУ, 2012. – 28 с.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры переработки нефти и газа 1 июня 2012 года, протокол № 18.

Зав. кафедрой ПНГ, доцент, к.т.н. __________________А.Г.Мозырев

Аннотация

В методических указаниях рассмотрена методика расчёта материального баланса химического процесса на заданную мощность по целевому продукту с учётом запаса мощности и технологических потерь. Показан порядок расчёта конверсии и селективности для ключевых компонентов. Приводятся варианты заданий для контрольных работ.

Содержание

Введение 4

1. Основные принципы составления материального баланса 4

2. Пример расчёта материального баланса 6

2.1. Исходные данные 6

2.2. Цель расчёта 6

2.3. Диаграмма материальных потоков 6

2.4. Материальный баланс на 1 т целевого продукта 7

2.5. Расчёт конверсии и селективности 9

2.6. Расчёт годового материального баланса на

заданную мощность 11

3. Задания для контрольных работ 14

4. Оформление контрольной работы 24

Список рекомендуемой литературы 24

Приложение 25

Введение

Материальные балансы являются основой всех курсовых и дипломных проектов по технологии нефтегазопереработки и нефтехимии. В проектных расчётах определяются важнейшие размеры и число аппаратов, необходимых для осуществления процесса при заданной мощности производства.

Несмотря на общеизвестность принципов, составление материальных балансов химических процессов может представлять значительные трудности. Эти трудности связаны с тем, что исходные и получаемые продукты имеют сложный состав, причем точное содержание второстепенных компонентов, присутствующих в относительно малых концентрациях, обычно неизвестно.

Трудности расчёта возрастают для составления материальных балансов технологических процессов с рециркуляцией материальных потоков, которая широко применяется в промышленной практике, так как очень часто максимальная производительность оборудования достигается не при полной конверсии исходных продуктов, а при каком-то оптимальном её значении. Некоторые процессы протекают в условиях, когда полная конверсия не может быть достигнута по термодинамическим соображениям. В этих случаях исходный продукт, полностью или частично выделенный из реакционной смеси, может направляться снова в реактор.

Главная задача расчета процессов с рециркуляцией - определение по заданному количеству перерабатываемого сырья суммарных загрузок каждого аппарата, необходимых для определения его основных размеров.

Материальный баланс является также основой для составления теплового баланса, с помощью которого можно найти количество подводимого или отводимого тепла, расход теплоносителей и величину теплообменной поверхности аппарата. В некоторых случаях, например, в производстве формальдегида окислительным дегидрированием метанола, составить материальный баланс отдельно от теплового баланса невозможно.