Материальный баланс аппарата

расчет всего процесса производства или той его части, которая непосредственно связана с конструируемым аппаратом. В основу любого технохимического расчета положены два основных закона:

1) закон сохранения массы вещества 2) закон сохранения энергии

На первом из этих законов базируется всякий материальный расчет

Закон сохранения масс веществ заключается в том, что во всякой замкнутой системе масса вещества остается постоянной, независимо от того, какие изменения претерпевают вещества в этой системе. Применительно к расчету материального баланса какого-либо процесса производства этот закон принимает следующую простую формулировку: масса исходных продуктов процесса должна быть равна массе его конечных продуктов. Следовательно, когда производится материальный расчет процесса, необходимо учитывать массу каждого компонента, поступающего в данный аппарат (приход) и массу каждого компонента, уходящего из аппарата (расход). Сумма приходов компонентов должна быть равна сумме расхода, независимо от состава продукта при поступлении и выходе, т.е. независимо от того, каким изменениям они подверглись в данном аппарате.

соотношений между компонентами начальных и конечных продуктов производства, в основе которого лежат физические процессы. При этих процессах не образуется новых компонентов, а только происходят изменения состава продуктов, которые подвергаются обработке или хранению при определенных условиях. Поэтому, составляя материальный баланс этих процессов, следует иметь в виду, что в приходной и расходной его частях участвуют одни и те же компоненты, но только в различных количественных соотношениях.

применении уравнений материального и теплового балансов и равновесии пар-жидкость или жидкость-жидкость. Конечной целью расчёта любого масообменного аппарата является определение количеств и составов проходящих через него материальных потоков, затрат тепла, а также основных размеров аппарата (диаметра и высоты) и размеров внутренних устройств (тарелок, колпачков и других элементов).

для любой его части как по общему количеству потоков, так и по каждому компоненту. Поэтому число независимых уравнений материального баланса равно числу компонентов разделяемой смеси.

На основе законов сохранения массы составляют материальный баланс

Где GH — масса исходных (начальных) материалов; GK — масса целевых (конечных) продуктов; GН, П— масса необратимых потерь вещества;

Материальный баланс для непрерывных процессов составляют на единицу времени, для периодических — на одну операцию.

— количество ректификата, отводимого с верха;
GW — количество остатка, от­водимого с низа колон­ны в кг/ч.

GO=GD + GW (1.1)

доли компонента в сырье, дистилляте и остатке

(1.2)

Из (1.1) и (1.2) получаем

(1.3)

сырья − 0,61 кг\с. Массовая доля этилбензола в сырье равна 0,15, в дистилляте − 0,998, в остатке − 0,04. Определить количество получаемого дистиллята.

.

Запишем уравнение (1.3) в виде

Решение

так и для любой его части по общему количеству потоков, поэтому уравнение теплового баланса может быть только одно.

На основе законов сохранения энергии составляют тепловой баланс

Где QH — вво­димое (начальное) тепло; QK — тепло, уходящее из аппарата с продуктами (конечное); QП — потери тепла в окружающую среду.

Вводимое тепло включает тепло, вносимое с исходными веществами, тепло, подводимое извне, и тепловой эффект физичес­ких или химических превращений. Тепловой эффект является положительной величиной, если процесс сопровождается выде­лением тепла, и отрицательной — если в ходе процесса тепло поглощается.

подводимое в низ колоны; QD- тепло, отводимое из колоны парами ректификата; Qd - тепло, уносимое орошением; QR - тепло, отводимое жидким остатком.

qПt0 — теплосодержание паров сырья при входе в колонну в ккал/кг; qЖt0 — теплосодержание неиспарившегося (жидкого) сырья при входе в колонну в ккал/кг; GR — количество циркулирующего теплоносителя или перегретого водяного пара, подаваемого в низ колонны в кг/ч; qВ1 и qВ2 — теплосодержание циркулирующего теплоносителя соответственно на входе и выходе из колонны или перегретого водяного пара в ккал/кг; D — количество паров ректификата, уходящих из колонны qПtD — теплосодержание паров ректификата в ккал/кг; R — количество остатка, отходящего с низа колонны в кг/ч; qЖtR — теплосодержание остатка в ккал/кг; Gор — количество орошения, подаваемого на верх колонны; qЖD — теплосодержание орошения в ккал/кг.

кг/с нефти ( ), нагретой до 350°С и 0,95 кг/с водяного пара (ρ=0,4 МПа, t=400°С). Продуктами являются бензиновая фракция ( ) − 2,85 кг/с, керосиновая фракция ( ) − 5,97 кг/с, дизельная фракция ( ) − 6,31 кг/с и мазут ( ) − 19,94 кг/с. Температурный режим колонны приведен на рис.3.5. Для отпарки боковых продуктов в отпарные колонны: керосиновую − 0,12 кг/с, дизельную − 0,13 кг/с подается водяной пар, имеющий те же параметры. Из отпарных колонн водяной пар возвращается вместе с парами фракций в основную колонну. Составьте тепловой баланс колонны и определить необходимый расход острого и циркуляционного орошений. Количеством отпарных фракций можно пренебречь.

Б и В на рис). Энтальпию жидких и парообразных нефтепродуктов рассчитает по формулам (1.16) и (1.17) (Хорошко). Энтальпию перегретого водяного пара возьмем по прил.20 (Хорошко) с учетом его парциального давления. Все результаты расчетов внесем в таблицы. Превышение приходной части теплового баланса по бензиновой секции составляет

ΔФб=9 990 930 − 7 558 860 = 2 432 070 Вт.

температуру орошения равной 40°С (lж=80 кДж/кг), рассчитаем его расход:

Разность между приходящими и уходящими тепловыми потоками в двух нижних секциях составляет 6 390 760 Вт. Этот избыток снимают одним или несколькими циркуляционными орошениями. Примем одно циркуляционное орошение ( ) с температурой вывода 250°С и возврата 90°С. Энтальпии жидкого орошения при этих температурах будут соответственно равны 583 кДж/кг и 183 кДж/кг. Расход циркуляционного орошения составит