Материальный баланс сложного необратимого параллельного процесса с заданной производительностью по техническому продукту

Исходные данные
1.	Реакция для расчета:
2.	Производительность реактора по техническому продукту (продукту сырцу), т/сутки	П_прод.
3.	Массовая доля реагента R в реакционной массе, % мас.	w_R(%)
4.	Массовая доля реагента S в реакционной массе, % мас.	w_S(%)
5.	Конверсия реагента А	Х_А
6.	Конверсия реагента В	Х_В
7.	Концентрация реагента А, % мас. или: Содержание примесей в реагенте А, % мас.	w_A(%) w_прим._A(%)
8.	Концентрация реагента В, % мас. или: Содержание примесей в реагенте В, % мас.	w_B(%) w_прим._B(%)

1. Производительность установки из т/сут переводят в кг/час:

где П – производительность установки, т/сутки.

2. Определяют массу каждого продукта (R и S) в составе реакционной массы (в техническом продукте, продукте-сырце) после протекания процесса:

где w _R (%), w _S (%)– содержание каждого продукта (R и S) в продукте-сырце;

m_прод. – производительность установки по продукту-сырцу, кг/ч.

Проверка: .

3. Теоретическое количество исходных реагентов А и В, необходимое для получения целевого продукта R массой m_R, рассчитывают из целевой реакции:

Þ ,

а теоретическое количество исходных реагентов А и В, необходимое для получения побочного продукта S массой m_S – из побочной реакции:

Þ .

Отсюда общее количество исходных реагентов А и В, израсходованных на целевую и побочную реакции, равно

4. Находят теоретическую массу исходных реагентов А и В с учетом конверсий:

где Х_А, Х_В– конверсии реагентов А и В соответственно, выраженные в долях;

– начальные теоретические массы реагентов А и В с учетом конверсий;

m_A, m_В– массы непревращенных остатков реагентов А и В:

, .

5. Находят практические массы технических реагентов А и В с учетом их составов: ,

или с учетом их примесей: ,

где w _A (%), w _B (%)– содержание основного вещества в составе технических реагентов А и В;

w_прим._A (%), w_{прим. В}(%)– содержание примесей в составе технических реагентов А и В,

отсюда масса примесей в технических реагентах А и В:

, .

6. Составляют уравнение материального баланса для данного процесса:

7. Составляют схему материальных потоков на входе и выходе из реактора:

8. Составляют таблицу материального баланса:

Приход			Расход
Компонент	кг/ч	% мас.	Компонент	кг/ч	% мас.
1. Технический реагент А, в т. ч.:			1. Технический продукт-сырец, в т. ч.:	m_прод.
s чистый реагент А			s Целевой продукт R	m_R
s примеси в реагенте А			s Побочный продукт S	m_S
2. Технический реагент В, в т. ч.:			2. Непревращ. реагент А	m_А
s чистый реагент В			3. Непревращ. реагент В	m_В
s примеси в реагенте В			4. Примеси в реагенте А
			5. Примеси в реагенте В
ИТОГО:			ИТОГО:

9. В сложных процессах к техническим показателям добавляется селективность:

10. Исходя из химических реакций

рассчитывают теоретические расходные коэффициенты по сырью:

и также практические (с учетом конверсии и примесей) расходные коэффициенты по сырью:

Сравнивая значения теоретических и практических расходных коэффициентов, можно сделать вывод о совершенстве данного процесса. Значение теоретического и фактического расходного коэффициента отличаются тем значительнее, чем ниже конверсия и селективность процесса, выше потери сырья и продуктов, меньше степень очистки сырья от примесей перед подачей в реактор.

Фактические расходные коэффициенты используют при расчете себестоимости продукта. Умножая K^практ. по каждому виду сырья на его стоимость, получают долю затрат на этот вид сырья в себестоимости продукта.

11. Рассчитывают выход целевого продукта: ,

где m_R – масса практически полученного целевого продукта R;

m_R_,_MAX – масса теоретически максимально возможного целевого продукта R, которое могло быть получено, если бы весь реагент А (или реагент В) прореагировал полностью (без примесей):

Тогда выход целевого продукта .