Материальный баланс стадии промывки
Таблица №17 Операционный материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации
Для снижения расхода этилового спирта примем, что половина маточного раствора возвращается в процесс.
Таблица №18 Операционный материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации с использованием маточного раствора
Таблица №19 Материальный баланс стадии сушки
Тепловой баланс
Для расчёта, какое количество теплоты нужно отвести от аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе или за единицу времени (в час) в непрерывном процессе необходимо рассчитать тепловой баланс. Тепловой баланс составляется на основе данных операционного или часового материального баланса, данных принятого технологического режима и необходимых технических справочных данных. Рассчитанный тепловой баланс показывает, какое количество теплоты нужно отвести из аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе. Эти данные необходимы для определения производительности любого аппарата - реактора. По принятому технологическому режиму при получении 3,5-динитробензойной кислоты в аппарат вначале загружается кислотная смесь, затем бензойная кислота, потом смесь подогревается до 60°С. Принимаем, что реагенты кислотная смесь поступают в аппарат с температурой 10°С. Затем реакционная масса поступает на стадию разбавления. 1-я стадия - реакция нитрования Приход: 1. Количество тепла, поступающее в аппарат с реагентами:
- тепло, поступающее с реагентами, кДж; - количество реагента, вносимое в аппарат на одну операцию (см. “Операционный материальный баланс”), кг; - теплоёмкость реагентов, которую рассчитывают как аддитивную величину, кДж/ (кгЧК). Теплоемкости сырья, продуктов реакции и отходов, кДж/ (кгЧград) [11]: 1. Бензойная кислота 1, 19 2. Азотная кислота (98%) 1,74 3. Олеум (20%) 1,34 4. 3,5 - динитробензойная кислота 1,01 5. Серная кислота 1,40 6. Вода 4,18 7. Окислы азота 0,86 8. Кислород 1,03 9. Этиловый спирт (50%) 3,32 10. Диоксид углерода0,90 Приход: Тепло Q1, поступившее с азотной кислотой (98%):
Тепло Q2, поступившее с олеумом (20%):
Тепло Q3, поступившее с бензойной кислотой:
Тепло Q4 необходимое для нагрева смеси от 10°С до 60°С:
Рассчитаем долю олеума в полученной реакционной смеси:
Определим количество тепла ,выделившееся при протекании реакцииполучения динитробензойной кислоты:
На основании закона Гесса можно записать:
Qреакции=SQобразования продуктов реакции - SQобразования исходных веществ
Теплоты образования исходных веществ и продуктов реакции, [11]: 1. Бензойная кислота385,14 2. Азотная кислота (98%) 173,0 3. 3,5 - динитробензойная кислота 464,45 4. Вода 285,83 Определим удельную теплоту реакции:
где 122 - молекулярная масса бензойной кислоты. Определим количество тепла ,выделившееся при протекании реакцииобразования серной кислоты (реакции гидратации):
На основании закона Гесса можно записать:
Qреакции=SQобразования продуктов реакции - SQобразования исходных веществ
Теплоты образования исходных веществ и продуктов реакции, [11]: 1. Оксид серы (VI) 439,0 2. Вода (98%) 285,83 3. Серная кислота 813,91 Определим удельную теплоту реакции:
где 80 - молекулярная масса оксида серы (VI). Расход: Тепло , отводимое с продуктами реакции:
Тепло , отводимое с газообразными продуктами реакции:
Тепло Q9 - потери в окружающую среду (примем потери 10% от теплоты, необходимой на нагрев смеси):
Тепло Q10, отводимое с охлаждающей водой:
Таблица №20 Операционный тепловой баланс стадии нитрования
2-я стадия - разбавление и фильтрация Приход: 1) Тепло Q2, поступившее с водой:
2) Определяемколичество тепла Q3, которое выделяется при разбавлении кислотнойсмеси водой, выделяющейся в процессе нитрования. В процессе нитрования происходит изменение концентрации кислотной смеси за счёт выделяющейся реакционной воды, а, иногда, и за счёт воды, вводимой с азотной кислотой, когда она дозируется. Теплота гидратации может быть определена по формулам Томсена или теплотам исчерпывающего разбавления [9]. По Томсену теплота гидратации серной кислоты:
,
где - количество тепла, выделяющееся при разбавлении серной кислоты от моногидратного состояния до степени гидратности :
Степень гидратности показывает, сколько молей воды приходится на 1 моль серной кислоты. Cостав исходной кислотной смеси, %
Н2SO4 75,1 H2O 10,0,
Определяем теплоту гидратации исходной кислотной смеси:
Состав кислотной смеси после разбавления, %
Н2SO4 20,7, H2O 78,7
Определяем теплоту гидратации конечной кислотной смеси:
Теперь рассчитываем тепловой эффект разбавления:
,
где 0,78 - содержание серной кислоты в исходной смеси в долях; 98 - молекулярная масса серной кислоты. Расход: 1) Тепло , отводимое с динитробензойной кислотой:
,
примем долю азотной кислоты равной 0.
2) Тепло , отводимое с маточным раствором:
,
3) Тепло , отводимое с охлаждающей водой:
Таблица №21 Операционный тепловой баланс стадии разбавления и фильтрации
3-я стадия - пропарка и фильтрация Приход: 1) Рассчитаем количество теплоты необходимое на нагрев смеси до 1000С
,
Количество пара, требующегося для нагрева смеси:
2) Тепло , поступившее с паром:
3) Тепло , вносимое с горячей водой:
Расход: 1) Тепло конденсации пара
2) Тепло , отводимое с динитробензойной кислотой:
,
3) Тепло , отводимое с маточным раствором:
,
4) Тепло - потери в окружающую среду (примем потери 20% от теплоты, необходимой на нагрев смеси):
Таблица №22 Операционный тепловой баланс стадии пропарки и фильтрации
4-я стадия - кристаллизация Приход: 1) Тепло , поступившее с этанолом:
, 2) Тепло необходимое для нагрева смеси от 20°С до 80°С:
Расход: 1) Тепло , отводимое с ДНБК:
,
2) Тепло , отводимое с маточным раствором:
,
3) Тепло - потери в окружающую среду (примем потери 10% от теплоты, необходимой на нагрев смеси):
4) Тепло , отводимое с охлаждающей водой:
Таблица №23 Операционный тепловой баланс стадии кристаллизации
4-я стадия - кристаллизация с использованием маточного раствора Приход: 1) Тепло , поступившее с этанолом:
, 2) Тепло , поступившее с маточником:
, 3) Тепло необходимое для нагрева смеси от 20°С до 80°С:
Расход: 1) Тепло , отводимое с ДНБК:
,
2) Тепло , отводимое с маточным раствором:
,
3) Тепло - потери в окружающую среду (примем потери 10% от теплоты, необходимой на нагрев смеси):
4) Тепло , отводимое с охлаждающей водой:
Таблица №24 Операционный тепловой баланс стадии кристаллизации
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (305)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |