4. Примеры составления материального баланса в ехсel (в электронном носителе информации)

Класс соединений

Реакция

ΔН реакции,

кДж

1.Простое вещество

–1999

производство Н₂ паровой конверсией природного газа

СН₄+Н₂О=Н₂+СО

производство Н₂ электролизом воды

H₂O = H₂+0,5О₂

2.Оксиды

(печной газ и контактный газ в производстве Н₂SO₄)

S+O₂= SO₂

SO₂+0,5O₂= SO₃

3.Кислоты

Серная

SO₃+H₂O = H₂SO₄

Азотная

Фосфорная

5.Соли (удобрения)

а) азотные

NH₃+HNO₃=NH₄NO₃

аммиачная селитра

карбамид

Б) фосфорные

Простой суперфосфат

Дваойной суперфосфат

аммофос

В)калийные

Калий хлористый

Калий сернокислый

Наименование материала

Реакция

ΔН реакции,

кДж

1.Гипс строительный

СаSO₄·2Н₂О= =СаSO₄·0,5Н₂О +0,5Н₂О

–1999

2.Известь

СаСО₃ = СаО+СО₂

1

В

С

D

E

F

G

H

I

J

2

Составить материальный баланс производства НNО₃

3

Дано: Производительность по НNO₃ (по продукту), кг

1000

4

Примеси:

1-й компонент (аммиак техн.), %

5

5

2-й компонент (воздух), %

79

6

Проверка уравнения

7

Мв (сумма)

17

64

63

18

0

8

Мв, г

17

32

63

18

-32

9

Реакция

Н₃N +

2O₂

=

HNO₃

+Н₂О

Таблица 2.4.1 - Материальный баланс производства азотной кислоты

B

C

D

E

F

G

H

I

J

ПРИХОД

  РАСХОД 

Масса, кг

Масса, кг

17

сырье

веще-

ство

При-

меси

 %

про-

дукты

компо-

ненты

 %

18

1. Аммиак

Технич.

284

5,6

1. Кислота

азотная

1286

25,1

19

в т.ч. Н₃N

270

5,3

в т.ч.

HNО₃

1000

19,5

20

примесь 1

(Н₂, N₂ .)

14

0,3

H₂О

286

5,6

21

2. Воздух

2.Газы

3836

74,9

22

атмосф.

4838

94,5

(примеси

23

в т.ч. О₂

1016

19,8

 1+2)

24

Примесь 2

(N₂ и др.)

3822

74,6

25

Cумма (кг)

5122

1286

3836

100

Cумма (кг)

1286

5122

100

26

Сумма (% )

100

Сумма (%)

100

27

Содержимое ячеек

28

№ ячейки

Приход

Формула

29

1.D19

Масса необходимого H₃N

J3*D7/G7

30

2. С18

Масса необходимого технического

аммиака (с примесями) 

D19*100/

(100-J4)

31

3. Е20

Масса примесей техн. аммиака

С18-D19

32

4.D23

Масса О₂, реагирующего с H₃N

D19*G7/D7

33

5. C22

Масса атмосферного воздуха

D23*100/(100-J5)

34

6. E24

Масса примесей воздуха (N₂, СО₂)

С22-D23

35

7. C25

Суммарная масса всего сырья

сумм(С18:C24)

36

8. D25

Масса реагирующих компонентов

сумм(D19:D24)

37

9. E25

Суммарная масса примесей

сумм(E20:E24)

38

10. F26

Массу всего сырья принимаем (%)

100

39

11. F18

Процент технического аммиака

( от массы всего сырья)

С18*100/$C$25

12. F19

Процент Н₃N в техн. аммиаке

D19*100/$C$25

13. F20

Процент примесей в техн. аммиаке

E20*100/$C$25

14. F22

Процент воздуха (от массы сырья)

С22*100/$C$25

15. F23

Процент О₂ в воздухе

D23*100/$C$25

16. F24

Процент примесей в воздухе

E24*100/$C$25

41

17.F25

Сумма процентов компонентов

сумм(F18+F22)

42

Расход

43

14.I20

Масса образовавшейся воды

Н5*H11/G11

44

15.H18

Масса раствора азотной кислоты

I19+I20

45

16. I21

Масса удаляющихся газов

E25

46

17. H25

Суммарная масса всех продуктов

сумм(H18:H24)

47

18. I25

Суммарная масса компонентов

сумм(I20:I24)

48

19. J18

Процент раствора азотной кислоты

H18*J26/C25

49

20. J19

Процент НNО₃ в растворе кислоты

I19*100/$I$25

50

21. J20

Процент H₂О в растворе кислоты

I20*100/$I$25

51

22. J21

Процент удаляющихся газов

I21*100/$I$25

52

23. J25

Сумма целевой продукт+газы (100%)

J18+J21

В

С

D

E

F

G

H

I

J

2

Составить материальный баланс производства НNО₃

3

Дано: Производительность по аммиаку (по сырью), кг

1000

4

Примеси:

1-й компонент (техн. аммиак), %

5

5

2-й компонент (воздух), %

79

79

6

Проверка уравнения

7

Мв (сумма)

17

64

63

18

0

8

Мв, г

17

32

63

18

-32

9

Реакция

Н₃N +

2 O₂

=

HNO₃

+Н₂О

Таблица 2.5.1 - Материальный баланс производства азотной кислоты

B

C

D

E

F

G

H

I

J

ПРИХОД

  РАСХОД 

Масса, кг

Масса, кг

17

Сырье

Веще-

ство

При-

меси

 %

Про-

дукты

Компо-

ненты

 %

18

1. Аммиак

технич.

1000

5,6

1. Кислота

азотная

4527

25,1

19

в т.ч. Н₃N

950

5,3

в т.ч. HNО₃

3521

19,5

20

примеси (Н₂, N₂ ) 

50

0,3

0,3

1006

5,6

21

2. Воздух

2.Газы

13504

74,9

22

атмосф.

17031

94,5

(примеси Н₂, N₂ и др.)

23

в т.ч. О₂

3577

19,8

24

примеси (N₂ и др.)

13454

75

74,6

25

Cумма (кг)

18031

4527

13504

100

Cумма (кг)

4527

18031

100

26

Сумма (% )

100

Сумма (%)

100

28

№

ячейки

Содержимое ячеек

Приход

Формула

29

1.D19

Масса H₃N в техн. аммиаке

C18*(100-J4)/100

30

2. Е20

Масса примесей технического

аммиака (H₂, N₂ и др. газов)

С18-D19

31

3. D23

Масса чистого О₂, реагирующего

с H₃N (см. реакцию)

D19*E7/D7

32

4. C22

Масса атмосферного воздуха

D23*100/(100-J5)

33

5. E24

Масса примесей воздуха (N₂, СО₂ и др.)

С22-D23

34

6. C25

Суммарная масса всего сырья

сумм(С18:C24)

35

7. D25

Суммарная масса реагирующих

компонентов

сумм(D19:D24)

36

8. E25

Суммарная масса примесей

сумм(E20:E24)

37

9. F26

Массу всего сырья принимаем (%)

100

38

10. F18

Процент технического аммиака

( от массы всего сырья)

С18*100/$C$25

39

11. F19

Процент Н₃N (от массы сырья)

D19*100/$C$25

40

12. F20

Процент примесей техн. аммиака

E20*100/$C$25

41

13. F22

Процент воздуха (от массы сырья)

С22*100/$C$25

42

14. F23

Процент O₂ (от массы сырья)

D23*100/$C$25

43

15. F24

Процент примесей воздуха

E24*100/$C$25

44

16.F25

Сумма компонентов в процентах

сумм(F18+F22)

45

Расход

46

17.I19

Масса образовавшейся HNО₃

D19*G7/D7

47

18.I20

Масса образовавшейся воды

D19*H7/D7

48

19.H18

Масса раствора азотной кислоты (АК)

I19+I20

49

20. I21

Масса газов, удаляющихся из АК

E25

50

21. H25

Суммарная масса всех продуктов

сумм(H18:H24)

51

22. I25

Суммарная масса компонентов

сумм(I19:I24)

52

23. J18

Процент раствора азотной кислоты

H18*J26/C25

53

24. J19

Процент НNО₃ в растворе АК

I19*100/$I$25

54

25. J20

Процент H₂О в растворе АК

I20*100/$I$25

55

26. J21

Процент удаляющихся газов

I21*100/$I$25

56

27. J25

Целевой + побочный продукт (100%)

J18+J21

В

С

D

E

F

G

H

I

J

2

Составить материальный баланс производства NН₃

3

Дано: Производительность по техн. водороду (по сырью), кг

1000

4

Примеси:

1-й компонент (техн. водород), %

5

5

2-й компонент (воздух), %

79

79

6

Проверка уравнения

7

Мв (сумма)

6

28

34

0

8

Мв, г

2

28

17

-13

9

Реакция

3Н₂+

N₂

=

2NH₃

Таблица 2.5.1 - Материальный баланс производства аммиака

B

C

D

E

F

G

H

I

J

ПРИХОД

  РАСХОД 

Масса, кг

Масса, кг

17

Сырье

Веще-

ство

При-

меси

 %

Про-

дукты

Компо-

ненты

 %

18

1. Водород

технич.

1000

84

1. Аммиак

технический

4527

25

19

в т.ч. Н₂

800

67,2

в т.ч. NH₃

3521

20

20

примеси (Н₂, N₂ ) 

200

0,3

примеси (Н₂, N₂ и др.)

1006

5

21

2. Воздух

13504

75

22

атмосф.

190,48

95

23

в т.ч. О₂

171,42

20

24

примеси (N₂ и др.)

19,05

75

25

Cумма (кг)

18031

4527

13504

100

Cумма (кг)

4527

18031

100

26

Сумма (% )

100

Сумма (%)

100