Перейти к публикации
Форум химиков на XuMuK.ru
15.24

Ошибка в материальном балансе

Рекомендованные сообщения

Здравствуйте, помогите, пожалуйста, разобраться. Впервые составляла материальный баланс и результат не сходится, полагаю, что ошибка где-то в самом начале, в самом ходе решения, не получается свести. Решала, переделав подобный пример, не могу разобраться, где нужно исправить, буду очень благодарна, если поможете.

решение: 

В основу расчета принять следующие реакции: 
 CH3-CHO+0.5O2 – CH3COOH 
 3CH3-CHO+3O2 – 2CH3COOOH+HCOOH+H2O+CO2 
 
Исходные данные: 
1) Пропускная способность по техническому ацетальдегиду, т/сут - 42 
2) Состав технического ацетальдегида, % масс: 
ацетальдегид - 97 
уксусная кислота - 2 
вода - 1 
3) Конверсия ацетальдегида, % - 96 
4) Выходы продуктов на превращенный ацетальдегид, % масс: 
уксусная кислота - 95 
муравьиная кислота - 3 
5) Избыток воздуха по сравнению со стехиометрией - 1.5 
6) Потери ацетальдегида (% масс) от массы технического ацетальдегида - 0.5 

 (В решении воздух: кислород – 23 %; азот – 77 %) 
 
Материальный баланс процесса: 
 приход: CН3СОН; Н2О; О2; N2 
расход: СН3СОН; Н2О; СН3СООН; НСООН; СО2; О2; N2 
 
Приход (кг/час) 
 H2O 17.4125
СН3СОН 1741.25
СН3СООН 34.82
НСООН 0 
CО2 0
О2 717.6528
N2 2402.58
Сум=4913,71

Расход (кг/час) 
H2O 36.3132 
СН3СОН 119.81+8.75(потери) 
СН3СООН 1540.36 
НСООН 48.64 
CО2 46.5256 
О2 239.2176 
N2 2402.58 
 Сум=4442,18 
 
 Решение:
Mr(C2H4О)=12*2+1*4+16=44 кг/кмоль 
 Mr(СН3СООН)=12*2+1*4+16*2=60 кг/кмоль 
 Mr(НСООН)=12*1+1*2+16*2=46 кг/кмоль 
 Mr(О2)=16*2=32 кг/кмоль 
 Mr(Н2О)=1*2=16 кг/кмоль 
 Mr(СО2)12+16*2=44 кг/кмоль 
 Mr(N2)=14*2=28 кг/кмоль 
 
1. Производительность установки по тех.ацеталю: 
mт.а.= = 42т/сут = 42*1000/24 =1750 кг/ч 
 
2. Вступивший в реакцию ацеталь с учетом потерь 0,5%: 1750*0,995=1741,25 кг/час 
w(СН3СОН)=36,85 кмоль/ч 
 
3. Найдем прореагировавшее количество СН3СОН: 
wо (СН3СОН) = w(СН3СООН)*0,97=1689,01 кг/час 
wо (СН3СОН)*0,96 = 1621,44 кг/ч – с учетом конверсии прореагировало 
wнепр (СН3СОН) = 1741,25-1621,44=119,81 – не прореагировало 
 
4. Найдем количество уксусной и муравьиной кислот: 
m(СН3СООН) = 1621,44*0,95=1540,36 кг/час 
w(СН3СООН) = 25,6726 кмоль/час 
 
m(HCООН) = 1621,44*0,03=48,64 кг/час 
w(HCООН) = 1,0574 кмоль/час 
 
5. Найдем количество кислорода: 
wо(О2)= w1(О2) + w2(О2) 
по ур – ю первой реакции: w1(О2) = 1/2 w1(СН3СООН), 
w1(СН3СООН) = w(СН3СООН) – w2(СН3СООН), 
где w2(СН3СООН) – количество уксусной кислоты образовавшейся во 2 реакции 
w2(СН3СООН) = 2w(НСООН) = 2,1148 кмоль/ч 
w1(СН3СООН) = 25. 6726 – 2,1148 = 23,5579 кмоль/ч 
w1(О2) = 1/2 * 23,5579 = 11,7789 кмоль/ч 
по ур – ю второй реакции: w2(О2) = 3 * w(НСООН) = 3*1,0674=3,1722 кмоль/ч 
 
wо(О2)= w1(О2) + w2(О2) = 11,7789 + 3,1722 = 14,9511 кмоль/ч 
m(О2) = 14,9511 * 32=478,4352 кг/час 
 
6. Найдем общее количество О2 , вступившего в реакцию с учетом избытка 1.5: 
wвсего(О2)= 14,9511*1,5= 22,42665 кмоль/ч 
mвсего(О2) = 22,42665 * 32 = 717,6528 кг/ч 
 
7. остаток кислорода после реакции: 
wост(О2) = 22,42665 – 14,9511 = 7,4755 кмоль /ч 
mост(О2) = 7,4755*32 = 239,2176 кг/ч 
 
8. Найдем общую массу воздуха, которая была в исходной смеси: 
mвозд = mвсего(О2)/23 * 100 = 717,6528 /23 * 100 = 3120,23 кг/ч 
 
9. Масса азота: 
m(N2) = mвозд - mвсего(О2) =3120,23 – 717,6528 = 2402,58 кг/ч 
w(N2) = m(N2)/ Mr(N2) = 85,806 кмоль/ч 
 
10. Кол-во воды, образовавшейся в результате реакции: 
 по реакции 2 смеси 
 w1(Н2О) = w(НСООН) = 1,0574 кмоль/ч 
 общее количество воды в реакции смеси: 
 wвсего = w(Н2О) + w1(Н2О) = 0,96 + 1,0574 = 2,0174 кмоль/ч 
 m(Н2О) = 2,0174*18 = 36,31 кг/ч 
 
11. Количество СО2 полученного во второй реакции: 
 w(СО2) = w(НСООН) = 1,0574 кмоль/ч 
 m(СО2) = 1,0574 * 44 = 46,5246 кг/ч

 

(описала максимально кратко)

Спасибо!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Вторая реакция - какая-то дичь.
Уж лучше просто CH3-CHO + 2O2 = HCOOH+H2O+CO2

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
40 минут назад, 15.24 сказал:

(В решении воздух: кислород – 23 %; азот – 77 %

Обычно считается, что кислорода в воздухе 21%

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
25 минут назад, M_GM сказал:

Вторая реакция - какая-то дичь.
Уж лучше просто CH3-CHO + 2O2 = HCOOH+H2O+CO2

Такая реакция была дана в задании

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
21 минуту назад, M_GM сказал:

Обычно считается, что кислорода в воздухе 21%

Спасибо, про это тоже думала, тогда сколько брать азота, 79?

и ещё, в целом ход решения верный? Нет ли ошибок гв начале, не уверена, что правильно понимаю, как считать с учетом конверсии  

Изменено пользователем 15.24

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, 15.24 сказал:

Приход (кг/час) 
 H2O 17.4125
СН3СОН 1741.25
СН3СООН 34.82

Эти циферки тоже в задании даны?

Потому, что если исходить из 42т/сутки, приход в час должен быть таким:
H2O 17,5
СН3СОН 1697,5
СН3СООН 35

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Нет, это я считала с учётом конверсии 96% и потерь по тех.ацеталю 0,5%, вышли такие значения

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
16 минут назад, M_GM сказал:

Эти циферки тоже в задании даны?

Потому, что если исходить из 42т/сутки, приход в час должен быть таким:
H2O 17,5
СН3СОН 1697,5
СН3СООН 35

Нет, это я считала с учётом конверсии 96% и потерь по тех.ацеталю 0,5%, вышли такие значения

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Сначала надо понять, сколько чего было в 42 т, а потом уже потери, конверсия и проч.
И если там всего было 1697,5 (в пересчете на час), как у вас могло получиться 1741.25?

Теперь смотрим что с ним стало (с ацетальдегидом):

Потери   8,75 кг/час    
К реакции 1688,75 кг/час    
Прореагировало 96% 1621,2 кг/час 36,85 кмоль/час
Остаток 4% 67,55 кг/час    

И что получилось:

Кислоты          
укс 95% 2100,19 кг/час 35,00 кмоль/час
мур 3% 50,85 кг/час 1,11 кмоль/час

Тут какая-то непонятность. Или это ошибка в условии. Если говорится о выходе относительно превращенного альдегида, и приводятся уравнения реакций его превращения, то почему суммарный выход кислот меньше 100%?
Есть еще какое-то превращение? - это причина будущего расхождения в ответе.

CO2   48,64 кг/час 1,11 кмоль/час
H2O   19,90 кг/час 1,11 кмоль/час

Теперь кислород и воздух (я, разумеется, считаю по исправленному уравнению 2):

Потребуется О2, р. 1   17,50 кмоль/час  
  реакция 2   2,21 кмоль/час 1,5 избыток
  всего 630,8 кг/час 19,71 кмоль/час 946,19
Азот   2076,4 кг/час 74,16 кмоль/час 3114,55
Воздух   2707,2 кг/час 93,87 кмоль/час 4060,74

И посчитаем приход/расход:

    Приход (кг/час)  Получено
 H2O   17,5   37,40
СН3СОН 1697,5   76,3
СН3СООН 35   2135,19
НСООН   -   50,85
CО2   -   48,64
О2   946,19   315,40
N2   3114,55   3114,55
Сумма   5810,74   5778,31

Небольшой дисбаланс из-за несоответствия выходов кислот.
Надо принять, что выход муравьиной 5%

Изменено пользователем M_GM

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...