2.4 Спрощений спосіб розрахунків лінійних балансів

Лінійні баланси можна розраховувати за допомогою спрощеної процедури, що не вимагає явного укладання системи рівнянь. Сутність цей процедури полягає в тому, що задається деяка свавільна кількість будь якої вхідної величини, і за допомогою інформаційної моделі відбувається послідовні обчислення для кожної стадії. Це становиться можливим завдяки лінійної структури схемі потоків, що породжує розріджені системи, яки можна розв’язати незалежно, якщо задати значення одного г невідомих.

Після розрахунків всього процесу одержують кількість цільового продукту, що, взагалі кажучи, відрізняється від 1000 кг. Тому треба результати перерахувати шляхом множення на коефіцієнт пропорційності, що дорівнює відношенню 1000 до маси цільового продукту, що було одержано у попередніх розрахунках.

Таблиця 2.4 – Матеріальний баланс виробництва сульфату амонію

Завантажено на стадію 1. Нейтралізації

Найменування речовин, що завантажуються	Мол.маса	Масова частка, %	Маса, кг		кмоль	Густина, кг/м3	об’єм,м3
			Техн.	100%
1.Сульфатна кислота техн.			7424,24			1053	7,051
1.1 Сірчана кислота	98	10		742,42	7,5758
1.2 Вода	18	90		6681,82	371,2121
2. Аміачна вода			1030,30			910	1,132
2.1 Аміак	17	25		257,58	15,1515
2.2 Вода	18	75		772,73	42,9293

Отримано по стадії 1. Нейтралізації

Найменування речовин, що отримані	Мол.маса	Масова частка, %	Маса, кг		кмоль	Густина, кг/м3	об’єм,м3	Вихід по стадії, %	Куди спрямовується
			Техн.	100%
1. Розчин сульфату амонію			8454,55			1062	7,961	100	На стадію сушки
1.1 Сульфат амонію	132	11,83		1000,00	7,576
1.2 Вода	18	88,17		7454,55	414,141
Ітого отримано			8454,55	8454,55

Продовження таблиці 2.4

Завантажено на стадію 2. Сушки

Найменування речовин, що отримані	Мол.маса	Масова частка, %	Маса, кг		кмоль	Густина, кг/м3	об’єм,м3
			Техн.	100%
1. Розчин сульфату амонію			8454,55			1062	7,961
1.1 Сульфат амонію	132	11,83		1000,00	7,5758
1.2 Вода	18	88,17		7454,55	414,14
Ітого завантажено			8454,55	8454,55

Отримано по стадії 2. Сушки

Найменування речовин, що отримані	Мол.маса	Масова частка, %	Маса, кг		кмоль	Густина, кг/м3	об’єм,м3	Вихід по стадії, %	Куди спря-мовується
			Техн.	100%
1. Сульфат амонію техн.			1000,00						На склад
1.1 Сульфат амонію	132	99		990,00	7,5000			99
1.2 Вода	18	1		10,00	0,5556
2. Вода випарена	18	100	7444,55	7444,55		1000	7,445		В цикл
3. Втрати сульфату амонію	132	100	10,00	10,00	0,0758			1	Відхід
Ітого отримано			8454,55	8454,55

Розглянемо це на прикладі підрозділу 2.3:

а) візьмемо масу 10 %-ного розчину сірчаної кислоти 1000 кг. Вона буде містити:

- 100 кг 100 %-ної сірчаної кислоти або 100/98 = 1,020408 моль;

- 900 кг води.

б) з а) і рівняння реакції (2.1) кількість молів аміаку на реакцію складе: 21,020408 = 2,040816 моль = 2,04081617 = 34,69 кг 100 % аміаку.

Звідси кількість 25 %-ного аміаку (аміачної води):

34,69/0,25 = 138,78 кг,

а кількість води в складі аміачної води складе:

138,78-34,69 = 104,09 кг

Загальна кількість води в системі складає:

104,09 + 900 = 1004, 09 кг;

в) за рівнянням реакції кількість сульфату амонію складе:

1,020408132 = 134,69 кг.

Звідси:

- втрати сульфату амонію складуть 1 % від 134,69 = 1,35 кг,

- кількість сульфату амонію в складі технічного продукту складе:

134,69 – 1,35 = 133,34 кг;

- маса технічного продукту складе:

133,34/0,99 = 134,69 кг

Звідси знаходимо коефіцієнт перерахунку:

Якщо повторити розрахунки, помножив усі маси на цій коефіцієнт, то отримаємо те ж самі результати, що у табл. 2.4

Спрощений метод є базовим методом, яким користуються технологи, він не вимагає використання ЕОМ і може бути виконаний на звичайному мікрокалькуляторі. Але для розрахунків на комп’ютері він менш зручний, ніж метод, що оснований на укладанні рівнянь. Крім того, спрощений метод не можна використовувати у балансах, що містять ре цикли, у той час, як метод, що оснований на укладанні систем рівнянь, завжди «спрацьовує».