5.1.3. Форма представления материального и теплового балансов

Результаты расчета материального баланса записывают в виде таблицы (табл. 5.1).

Исходя из условия сохранения массы, цифры в местах, отмеченных знаком V, должны совпадать. Однако из-за ошибки вычислений и округления полученных результатов эти данные могут немного отличаться (см. п. 1.3)

Таблица теплового баланса имеет вид, аналогичный таблице материального баланса.

5.2. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 5-1. Составить материальный баланс сжигания серы в печи производительностью = 2500 кг/ч. Степень окисления серы = 0,95. Коэффициент избытка воздуха а = 1,5. Расчет вести в кг/ч и м^/ч.

Решение. Процесс описывается уравнением 8 + 02 = 2-Масса серы:

окисленной до SOj

Gf= GgXs = 2375 кг/ч;

не окисленной

Gs(l-Xs) = 125 кг/ч.

Израсходовано кислорода: на окисление

G°*=-22,4/Ms = 1663 м^/ч;

Таблица 5.1. Материальный баланс

Приход (вход)

Расход (выход)

с учетом избытка

1663а = 2495 м^ или 2495Л/о2/22,4 = 3564 кг/ч. Поступило азота с кислородом:

2495-79/21 = 9386 м^/ч или 9380М^у/22,4 = 11700 кг/ч.

Образовалось SOj по реакции:

2375Mso/Ms = 4750 кг/ч или 4750-22,4/Mso = 1663 м^ч. Осталось неизрасходованного кислорода:

1663(а - 1) =832 м7ч или 831Л/о/22,4 = 1189 кг/ч. Результаты сведены в табл. 5.2. Таблица 5.2. Материальный баланс процесса сжигания серы

Пример 5-2. Составить материальный баланс и найти количество подведенного тепла в процессе получения водорода конверсией метана водяным паром, описываемой реакциями:

СН4 + HjO = СО + ЗН2 - Gi (206,4 кДж) (1)

СО + HjO = СО2 + Н2 + Q2 (36,6 кДж).

Количество паров воды в киломолях поступает в 6 раз больше, чем метана, степень превращения метана х = 0,98, выход оксида углерода Eqq = 0,96. Расчет ввести на 1000 м^/ч водорода.

Решение. В данной системе стехиометрических уравнений оба уравнения являются независимыми (У = 5 - 3 = 2). Однако для облегчения расчетов полезно реакцию (2) заменить брутто-реакцией (3), которая получается суммированием реакций (1) и (2):

СН4 + 2Н2О = СО2 + 4Н2 - (169,8 кДж). (3)

Реакции (1) и (3) также представляют собой систему независимых уравнений, в которой превращение метана протекает по двум направлениям с частными степенями превращения х, и Xj. Степень превращения Х[ соответствует выходу оксида углерода, степень превращения Х2 может быть определена как разность между общим превращением метана х и х,. Находим = 0,02. Зная частные степени превращения, можно приступить к расчету количеств реагирующих веществ по формуле (2.2) или (2.16а).

Исходное количество метана

= 1000/(2,88 + 0,08) = 337,8 м^/ч или 241,3 кг/ч. Исходное количество водяных паров

OHzO 60СН4 20268 или 1628,7 кг/ч. Количество полученного монооксида углерода

F(-Q = Росн4 1 =324,3 м^/ч или 405,4 кг/ч. Количество полученного диоксида углерода

сог 0СН42= или 13,3 кг/ч.

Количество оставшихся водяных паров

НгО ШгО ~ 0СН4 (-1 -г)

= 2026,8 - 337,8(0,96 + 0,04) = 1689 м^/ч или 1869,8 кг/ч. Данные расчета материального баланса сведем в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Материальный баланс паровой конверсии метана