5.1.2. Приклади розрахунку балансів

Баланси можуть бути оформлені у вигляді зведених таблиць, в лівій частині яких перелічені всі статті приходу, у правій - усі витратні статті. Подібні таблиці приводяться як для окремих елементів, так і для XTС у цілому. Перевагою представлення балансів у формі таблиць є їхня простота, наочність, можливість безпосереднього контролю результатів і їхнього використання для визначення показників процесу. Іншим способом є графічне оформлення результатів балансів у вигляді діаграм, які наочно передають співвідношення між окремими статтями прихідної і витратної частин балансу.

Для швидкого огляду результатів балансу за окремими елементами ХТС є зручне нанесення на структурну технологічну схему ХТС значень матеріальних я енергетичних потоків.

5.1.3. Матеріальний і тепловий баланси вузла окиснення аміаку у виробництві азотної кислоти, що складається з контактного апарата і котла-утилізатора.

У контактному апараті перебігає необоротна екзотермічна реакція: 4NH₃+5O₂=4NO+6H₂ O –ΔН

Таблиця 5.1

Матеріальний баланс стадії окиснення аміаку

(складений на 1т 100 % HNO₃)

Прихід			Витрати
№ п/п	стаття	кг	№ п/п	стаття	кг
1 2 3	Аміак Повітря: О2 N2 Волога повітря Вода	287 1010 2761 19 1540	1 2 3 4 5 6	Нітрозні гази: NO2 NO N2 O2 H2O-пара Пара	522 146 2770 164 475 1540
	Усього :	5617		Усього :	5617

Таблиця 5.2

_{Тепловий баланс стадії окиснення аміаку на 1 т HNO}3

Прихід			Витрати
№ п/п	стаття	КДж	№ п/п	стаття	КДж
1 2 3	З азотоповітряною сумішшю Теплота реакції окиснення аміаку (у контактному апараті) Теплота реакції окиснення NO в NO2 (у котлі-утилізаторі)	635,36 3883,22 638,286	1 2 3	З газами (на виході з котла –утилі-затора) На вироб-ництво пари У навколиш-нє середовище	1390,696 3678,4 87,78
	Усього :	5156,866		Усього :	5156,866

Котел-утилізатор установлюється з метою використання теплоти реакції для виробництва пари. У ньому може відбуватися часткове окиснення NO у NO₂.

5.1.4 Матеріальний баланс установки термічного крекінгу газойлю (замкнена система), що переробляє 470 т газойлю за добу. За сталого стану з печі крекінгу виводяться реакційна суміш, що містить, мас. %: газу – 4,25; бензину – 17,73; рециркуляту – 66,67; крекінг- залишку – 11,35.

У даному випадку вирішується задача визначення кількості одержуваних продуктів і продуктивність печі.

Рішення: Масова частка сировини, що надійшло в реактор, від завантаження реактора складає :

= m₀ / m_n (5.16)

отже:

K_R = 1/ (5. 17)

Якщо позначити через _п масову частку (мас. %) продукту, що міститься в реакційній масі, що виходить з реактора, а через _о –масову частку (%) свіжої сировини, то матеріальний баланс виражається рівнянням:

_о = K_{R п} (5.18)

Коефіцієнт рециркуляції залежить від відношення рециркуляції, який буде складати: R =m_R/ m₀= (66,67)/100 = 0,6667≈0,67

Мас.частка (%) продуктів за свіжою сировиною складе, %:

_газ=4,25/(1-0,67) = 12,8

_бенз.=17,73/0,33 = 53,2

_залиш.=11,35/0,33 =34,0

Звідси кількість одержуваних продуктів, т/добу:

m_газ= 470·0,128 =60,16

m_бенз.= 470 0,532 =250,04

m_залиш.=470 0,340 =159,80

Продуктивність печі: П = m₀/(1-R)=·470/0,33= 1424 т/доб

З приведених прикладів випливає, що результати балансів дозволяють розрахувати: витратні коефіцієнти, склад і кількість одержуваних продуктів реакцій, вихід продуктів, селективність, матеріальні й енергетичні витрати, ступінь використання сировини

й енергії, яка характеризується енергетичним коефіцієнтом, (енер-

Таблиця 5.3.

Матеріальний баланс термічного крекінгу газойлю

№	Прихід		№	Витрати
	стаття	т/доб.		стаття	т/доб
1	газойль	470	1 2 3	газ бензин залишок	60,16 250,04 159,80
	разом:	470		разом:	470,00

гетичний к.к.д.), що дорівнює:

к.к.д. = Q_кор. /Q_повн., (5.19)

де. Q_кор – корисно затрачена теплота на здійснення цільової реакції; Q_повн..- сумарні витрати теплоти.

У приведеному вище прикладі теплового балансу окиснення аміаку (табл. 5.2.) корисно використана є теплота, що витратилася на виробництво пари. Отже, в. цьому випадку енергетичний к.к.д.( ) складає:

, (5.20)

Однак енергетичний к.к.д., одержуваний з ентальпійного балансу, недостатній для оцінки ефективності процесу, оскільки він не завжди розкриває потенційні можливості системи.