AZprocede - Матеріальні баланси

Матеріальні залишки

Вправи з матеріального балансу класифікуються на чотири категорії:

матеріальні

  • прості баланси
  • баланси з хімічною реакцією,
  • баланси без реакції та без переробки,
  • баланси з переробкою.

Для стандартних позначень, що відповідають різним одиничним операціям, ми посилаємось на вправи на одиничні операції.

Методи та рівняння для вирішення різних типів залишків наведені нижче.

Матеріальний баланс без хімічної реакції

  • переривчасті: вхідні родимки = вихідні родимки (+ накопичення при перехідному режимі)
  • переривчасті: вхідні маси = вихідні маси (+ накопичення при перехідному режимі)
  • безперервний: вхідний потік молей = вихідний моль (+ накопичення при перехідному режимі)
  • безперервний: вхідний масовий потік = вихідний масовий потік (+ накопичення, якщо перехідний режим)
  • щоб вирішити проблему, визначити всі вхідні та вихідні струми, зі складовими, які вони містять, представити ціле на блок-схемі,
  • напишіть рівняння загального матеріального балансу та по кожному компоненту,
  • вирішити отриману систему рівнянь, використовуючи спочатку залишки на складових, які виходять чистими або в одному потоці (наприклад, залишки розчинників в екстракції або розчинник і розчинник не змішуються, інертний газ при десорбції тощо)
  • якщо є переробка (и), напишіть рівняння балансу на конверті поза петлею переробки та на конверті, не включаючи цикл переробки.

Матеріальний баланс з хімічною реакцією

  • визначити кількість молей, що відреагували для кожного рівняння реакції, за ходом або швидкістю перетворення та за селективністю, якщо є кілька одночасних реакцій, або за даними задачі,
  • потім вирішити всі часткові залишки в молях або молярному потоці для кожної складової, написавши моль i, що входить + моль i, що утворився = моль i, що виходить + моль i спожитої,
  • загальний баланс в родимках в загальному випадку не перевіряється (це залежить від стехіометричних коефіцієнтів),
  • загальний баланс маси або масовий потік завжди перевіряється,
  • перевіряються часткові залишки на складових, які не є частиною будь-якого рівняння реакції (інертні).
  • коефіцієнт перетворення визначення: τ = (кількість молей основного реагенту, перетвореного)/(кількість молей основного реагенту, введеного)
  • визначення селективності: σ = (кількість молей, перетворених у основний продукт)/(кількість молей основного реагенту, перетворених)

приклад: R1 A + B-> C, R2 A + 2B-> D, вхід A = 4 молі, B = 10 молей, загалом 14 молей, коефіцієнт перетворення A 75%, селективність R1 σ1 = 40%, селективність R2 σ1 = 60%

  • A, прореагувавши R1 = 4 × 0,75 × 0,40 = 1,2 молей, A прореагувавши R2 = 4 × 0,75 × 0,60 = 1,8 молей, B прореагувавши R1 і R2 = 1,2 + 2 × 1,8 = 4,8 молей,
  • звідки виходи А = 4-1,2-1,8 = 1 моль, В = 10-4,8 = 5,2 моль, С = 1,2 моль, D = 1,8 моль, загальна = 1 + 5,2 + 1,2 + 1,8 = 11,2 моль.