Порядок расчета

Согласно данным, приведенным в табл. 11, для проведения процесса газификации необходимо подвести 14 434 184 кДж тепла на 1 т кокса. Это количество теплоты подводится в систему в результате сжигания кокса по реакции

С + 0,5О₂ = СО

В результате сгорания 1 кмоля углерода выделяется 110 500 кДж.

Масса углерода, необходимая для проведения указанного процесса, равна:

m_кокса = = 1568 кг.

Для сжигания 1568 кг углерода потребуется кислорода

V = = 1463 м³.

Объемы азота и воздуха в данном случае (учитывая объемное соотношение О : N, равное 1 : 3,76) составят:

V = 1463 · 3,76 = 5501 м³;

V_возд = 1463 + 5501 = 6964 м³.

Пример 8. Определить теоретический расход мазута для получения 1 т оксида алюминия из гидроксида алюминия. Теплота сгорания мазута равна 41 870 кДж/кг. Стандартные теплоты образования q для Al(OH)₃, Al₂O₃ и Н₂О составляют, кДж/моль: 1243, 1676, 242, соответственно. Молярная масса Al₂O₃ – 102 г/моль.

Порядок расчета

Тепловой эффект реакции

2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3Н₂О

равен

Q = 1676 + 3 · 242 – 2 · 1243 = 86 кДж/моль.

Количество теплоты, которое необходимо подвести для получения 1 т Al₂O₃,

= 843 000 кДж.

Тогда для дегидратации гидроксида алюминия потребуется мазута

= 20,1 кг.

Пример 9. В контактный аппарат для получения метанола поступает газовая смесь состава, об. %: СО – 15; Н₂ – 85. Температура смеси равна 357С. Удельная теплоемкость при температуре 357С составляет, кДж/(кг  К): СО – 1,06; Н₂ – 29,13; при температуре 397С, кДж/(кг  К): СО – 1,07; Н₂ – 29,17; СН₃ОН – 1,87.

Метанол получают по следующей реакции:

СО + 2Н₂ = СН₃ОН

Количество теплоты, выделяющееся при образовании 1 моля метанола, составляет 111 кДж.

Определить степень превращения СО, если температура смеси на выходе из аппарата равна 397С.

Порядок расчета

В данном процессе статьями прихода являются: тепло, выделяющееся в результате протекания реакции, тепло исходных реагентов:

Q_прих = Q _{х. р} + Q_СО + Q .

Статьи расхода – тепло, уносимое продуктами и непрореагировавшими исходными веществами:

Q_расх = Q + Q + Q

Принимаем, что в реактор поступает 100 кмолей исходной газовой смеси, тогда n_CO = 15 кмоль; n = 85 кмоль.

Пусть х – степень превращения СО, тогда

Q _{х. р} = 15  х  111  10³ = 1 665 000  х кДж.

Количество тепла, вносимое с реагентами, составляет

Q_СО = 1,06  357  15  28 = 159 086 кДж;

Q = 29,13  357  85  2 = 1 767 899 кДж.

Исходя из того, что химическое количество СО на входе равно 15 кмолей, степень его превращения составляет х, химическое количество водорода, вступившего в реакцию, равно 30х.

Состав газа на выходе следующий:

n_CO = 15  15  х; n = 85  30  х; n = 15  х.

Тогда количество тепла, уносимое из реактора, составит

Q = 15  (1  х)  1,07  397  28 = 169 984  (1  х);

Q = (85  30  х)  29,17  2  397 = 23 160  (85  30  х);

Q = 15  х  397  32  1,87 = 340 751  х.

Подставим все выражения для Q в уравнение теплового баланса:

159 086 + 1 767 899 + 1 665 000  х = 169 984  (1  х) +

+ 23 160  (85  30  х) + 340 751  х.

Решив полученное уравнение, найдем x = 0,0646  6,46%.

Пример 10. При получении олеума содержащий SO₃ газ с температурой 40С орошается 20%-ным олеумом с температурой 40С. Определить расход подаваемого на орошение олеума в кг/с при степени абсорбции SO₃ 50%, если теплота конденсации газообразного SO₃ составляет 481,85 кДж/кг SO₃, теплота растворения жидкого SO₃ в 20%-ном олеуме – 23,25 кДж/моль SO₃, температура уходящего газа равна 50С, температура олеума на выходе  55С. Средняя удельная теплоемкость олеума составляет 1,34 кДж/(кг  К), газа – 1,42 кДж/(м³  К). Потерями тепла пренебречь. Производительность аппарата по газу равна 2000 кмоль/ч. Состав газа, об. %: SO₃ – 7,0; O₂ – 10,0; N₂ – 83,0.