Расчет материального баланса реакции

Материальный баланс – основа технологических расчетов. Он служит для расчета объемов, схем разделения продуктов, характеристик процесса, кинетических закономерностей, оценки эффективности действующего и проектируемого производства, расходных коэффициентов.

Материальный баланс процесса представляется уравнением, левую часть которого составляет масса всех видов сырья и материалов , поступающих в реактор, правую – масса получаемых продуктов ٰ плюс производственные потери G_пот :

₌ ٰ + G_пот (2.16)

Основой материального баланса являются стехиометрические законы:

закон постоянства состава и закон кратных отношений, которые выражают собой взаимное отношение атомов и молекул при их химическом взаимодействии друг с другом.

Согласно закону постоянства состава, любое вещество, какими бы способами его не получали, имеет вполне определенный постоянный состав.

Закон кратных отношений состоит в том, что при образовании какого-либо простого или сложного вещества элементы в его молекулу входят в количествах, равных или кратных их атомной массе.

Материальный баланс составляется по уравнению суммарной реакции с учетом побочных реакций.

Баланс составляется на массу (кг, т), количество (моль, кмоль) или на единицу массы (1кг) либо единицу количества (1 моль), а при непрерывном производстве – на производительность по основному продукту (кг/ч, т/ч, кмоль/ч).

Материальный баланс для реакции (2.3)

G_A + G_B = G_A ٰ + G_B ٰ + G_C ٰ + G_P ٰ + Gпот

Следует иметь в виду, что суммарное количество вещества (молей) исходных соединений и суммарное количество (число молей) продуктов реакции могут совпадать или не совпадать в зависимости от стехиометрии реакции, что сумма массовых и мольных долей всех исходных соединений и продуктов реакции равны 1, или 100%.

Практический материальный баланс дополнительно учитывает исходное сырье и готовую продукцию, вспомогательные материалы, катализаторы. Растворители, все побочные реакции и т. д., так как на основе такого баланса определяются расходные коэффициенты и экономические показатели процесса: затраты на сырье и материалы, себестоимость продукции и т.д. При составлении баланса учитываются отдельно все потоки, входящие в аппарат и выходящие из него.

Контрольные вопросы:

1. Какие вы знаете особенности химической технологии?

2. Из каких этапов состоит химико-технологический процесс?

3. Какие процессы и операции используются на каждой стадии химико-

технологического процесса?

4. Какие показатели эффективности химико-технологического процесса вы знаете?

5. По каким признакам классифицируются химические реакции?

6. С какими характеристиками химических реакций связан каждый тип известной вам классификации?

7. Что означает выражение «реагенты взяты в стехиометрическом соотношении»?

8. Чем отличается практический материальный баланс от теоретического?