základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

2. Bilance
Veličiny: m 1 = 5000 kg, w A1 = 0.31, rozpustnost A při 20°C: 21dílů A ku 100 dílům B, odpar 5% ze vstupu,
krystaly Na 2 CO 3 x 10 H 2 O, M A = 106 g/mol, M B = 18 g/mol.
Hledáme: m 3
Přepočet na společné jednotky:
Bilance bez chemické reakce
Složení matečného louhu:
w A4 = m A4 /(m A4 +m B4 ) = 21/(21+100) = 0.1736
w B4 = 1- w A4 = 1-0.1736 = 0.8264
Složení krystalů:
x A3 = n A3 /( n A3 + n B3 ) = 1/(1+10) = 1/11
x A3 = 1-x A3 = 1-1/11 = 10/11
přepočet na hmotnostní zlomky:
w A3 = x A3 *M A /( x A3 M A+ x B3 *M B ) = 1/11*106/(1/11*106+10/11*18) = 0.3706
w B3 = 1- w A3 = 1-0.3706 = 0.6294
Matice zadání:
proud m i [kg] w A w B
1 5000 0.31 0.69
2 m 2 0 1
3 m 3 0.37 0.63
4 m 4 0.17 0.83
Bilanční rovnice:
celková m 1 = m 2 + m 3 + m 4
složková A
m 1 *w A1 = m 3 * w A3 + m 4 * w A4
složková B
m 1 *w B1 = m 2 + m 3 * w B3 + m 4 * w B4
odpar
m 2 = 0.05*m 1 = 0.05*5000 = 250 kg
Dosadíme m 2 do složkových rovnic a řešíme soustavu dvou lineárních rovnic o dvou neznámých. Kontrolu
řešení provedeme dosazením do celkové bilanční rovnice.
5000*0.31 = m 3 *0.37 + m 4 *0.17
5000*0.69 = m 3 *0.63 + m 4 *0.83
m 3 = 1056.5 kg
m 4 = 3693.5 kg
Kontrola:
m 1 = m 2 + m 3 + m 4
5000 = 250 + 1056.5+3693.5
5000 = 5000
Odpověď:
Za daných podmínek vykrystalizuje 3693.5 kg dekahydrátu uhličitanu sodného.
Příklad 2.2.
Bilance s chemickou reakcí
Př. 2: Z 1200 kg směsi kyselin o složení 68 hm.% H 2 SO 4 , 22 hm.% HNO 3 , 10 hm.% H 2 O je třeba připravit
2000 kg nitrační směsi o složení 63 hm.% H 2 SO 4 , 28 hm.% HNO 3 , a 9 hm.% H 2 O. K tomu se má použít 82 %
HNO 3 , 92 %ní H 2 SO 4 a 20 % olea. Oleum o koncentraci 20 hmot % obsahuje 80 hm.% H 2 SO 4 a 20 hm.% SO 3 .
Jaká bude spotřeba koncentrovaných kyselin a olea?
Řešení:
Shrnutí: bilanci s chemickou reakcí: SO 3 + H 2 O H 2 SO 4
Složky: A – H 2 SO 4 , M A = 98 g/mol
B – HNO 3 , M B = 63 g/mol
C – H 2 O, M C = 18 g/mol
D – SO 3 , M D = 80 g/mol
Specifikace proudů:
18