2.1 Материальный баланс отдельной стадии производства

из 1 т технического сырья (обратная задача)

Пример 2.7.

Составить материальный баланс отделения сжигания серы производства серной кислоты Н₂SО₄ (CК)

S + О₂ = SО₂

Производительность: техн. сера (исходное сырье) – 1000 кг

Содержание примесей: в техн. сере – 5 % (тв. примеси);

в атмосферном воздухе – 79 % (N₂ и др.)

1	В	С	D	E	F	G	H	I	J
2	Составить материальный баланс отделения сжигания серы
3	Дано: Производительность по сере (по сырью), кг								1000
4	Примеси:	1-й компонент (сера техн.), %							5
5		2-й компонент (воздух), %							79
6							Проверка уравнения
7	Мв (сумма)		32	32		64			0
8	Мв, г		32	32		64			0
9	Реакция		S +	O2	=	SO2			0

	Таблица 2.7 - Материальный баланс отделения сжигания серы
	B	C	D	E	F	G	H	I	J
	ПРИХОД					РАСХОД
	Масса, кг					Масса, кг
13		сырье	веще- ство	При- меси	%		про- дукты	компо- ненты	%
14	1. Сера Технич.	1000			18,10	1. Печной газ	5523,8		100
15	в т.ч. S		950		17,20	в т.ч. SO2		1900	34,4
16	примесь 1 (тв .)			50	0,91	примеси (N2, СО2 ,		3623,8	65,6
17	2. Воздух					и др. газы)
18	атмосф.	4524			81,90
19	в т.ч. О2		950		17,20
20	Примесь 2 (N2 и др.)			3574	64,70
21	Cумма (кг)	5524	1900	3624	100	Cумма (кг)	5523,8	5523,8	100
22	Сумма (% )				100	Сумма (%)			100

		Содержимое ячеек
	№ ячейки	Приход	Формула
	1.C14	Исходная масса серы технической	1000 (дано)
	2. D15	Масса необходимой чистой серы	С14*(100-J4)/100
	3.E16	Масса примесей техн. серы	С14-D15
	4.D19	Масса О2, реагирующего с серой	D15*E7/D7
	5.C18	Масса атмосферного воздуха	D19*100/(100-J5)
	6.E20	Масса примесей воздуха (N2, СО2)	C18-D19
	7.C21	Суммарная масса всего сырья	CУММ(C14:C20)
	8.D21	Масса реагирующих компонентов	CУММ(D15:D20)
	9.E21	Суммарная масса примесей	CУММ(E16:E20)
	10.F22	Масса всего технического сырья, %	100 (принято)
	11. F14	Процент технической серы ( от массы всего сырья)	С14*100/$C$21
	12. F15	Процент S в техн. сере	D15*$F$22/$C$21
	13. F16	Процент примесей в техн. сере	E16*100/$C$21
	14. F18	Процент воздуха (от массы сырья)	C18*100/$C$21
	15. F19	Процент О2 в воздухе	D19*100/$C$21
	16. F20	Процент примесей в воздухе	E20*100/$C$21
	17. F21	Сумма процентов компонентов	CУММ(F14+F18)
		Расход
	18.I14	Масса печного газа	C21
	18.I15	Масса образовавшегося SO2	D15*G7/D7
	19.I16	Масса примесей (серы и воздуха)	E21
	20.H21	Сумма продуктов	CУММ(H14:H20)
	21.I21	Сумма компонентов продуктов	CУММ(I15:I20)
	22. J14	Процент печного газа	I14*J22/C21
	23. J15	Процент SО2 в печном газе	I15*100/$I$21
	24. J16	Процент примесей печного газа	I16*100/$I$21
	23. J21	Сумма процентов компонентов (100%)	CУММ(J15+J16)

Пример 2.8.

Составить материальный баланс отделения окисления SО₂

производства серной кислоты Н₂SО₄ (CК)

2SО₂ + О₂ = 2SО₃

Производительность: печной газ (исходное сырье) – 1000 кг

Содержание примесей: в печном газе – 5 % (тв. примеси);

в атмосферном воздухе – 79 % (N₂ и др.)

1	В	С	D	E	F	G	H	I	J
	Составить материальный баланс контактного окисления SО2
25	Дано: Производительность по печному газу (по сырью), кг								1000
26	Примеси:	1-й компонент (печной газ), %							5
27		2-й компонент (воздух), %							79
28							Проверка уравнения
29	Мв (сумма)		128	32		160			0
30	Мв, г		64	32		80			-32
31	Реакция	2SO2 +		O2	=	2SO3

	Таблица 2.8 - Материальный баланс отделения окисления SO2
	B	C	D	E	F	G	H	I	J
	ПРИХОД					РАСХОД
	Масса, кг					Масса, кг
35		сырье	веще- ство	При- меси	%		про- дукты	компо- ненты	%
36	1.Печной газ.	1000			45,71	1. Техн. триоксид	2187,5		100
37	в т.ч. SО2		950		43,43	в т.ч. SO3		1187,5	19,5
38	примесь 1 (тв .)			50	2,29	примеси (N2,СО2		1000	5,6
39	2. Воздух					и др.газы)		3836	74,9
40	атмосф.	1188			54,29
41	в т.ч. О2		237,5		10,86
42	Примесь 2 (N2 и др.)			950	43,43
65	Cумма (кг)	2188	1188	1000	100	Cумма (кг)
66	Сумма (% )				100	Сумма (%)			100

		Содержимое ячеек
	№ ячейки	Приход	Формула
	1.C36	Исходная масса печного газа	1000 (дано)
	2. D15	Масса необходимой чистой серы	С14*(100-J4)/100
	3.E16	Масса примесей техн. серы	С14-D15
	4.D19	Масса О2, реагирующего с серой	D15*E7/D7
	5.C18	Масса атмосферного воздуха	D19*100/(100-J5)
	6.E20	Масса примесей воздуха (N2, СО2)	C18-D19
	7.C21	Суммарная масса всего сырья	CУММ(C14:C20)
	8.D21	Масса реагирующих компонентов	CУММ(D15:D20)
	9.E21	Суммарная масса примесей	CУММ(E16:E20)
	10.F22	Масса всего технического сырья, %	100 (принято)
	11. F14	Процент технической серы ( от массы всего сырья)	С14*100/$C$21
	12. F15	Процент S в техн. сере	D15*$F$22/$C$21
	13. F16	Процент примесей в техн. сере	E16*100/$C$21
	14. F18	Процент воздуха (от массы сырья)	C18*100/$C$21
	15. F19	Процент О2 в воздухе	D19*100/$C$21
	16. F20	Процент примесей в воздухе	E20*100/$C$21
	17. F21	Сумма процентов компонентов	CУММ(F14+F18)
		Расход
	18.I14	Масса печного газа	C21
	18.I15	Масса образовавшегося SO2	D15*G7/D7
	19.I16	Масса примесей (серы и воздуха)	E21
	20.H21	Сумма продуктов	CУММ(H14:H20)
	21.I21	Сумма компонентов продуктов	CУММ(I15:I20)
	22. J14	Процент печного газа	I14*J22/C21
	23. J15	Процент SО2 в печном газе	I15*100/$I$21
	24. J16	Процент примесей печного газа	I16*100/$I$21
	23. J21	Сумма процентов компонентов (100%)	CУММ(J15+J16)

Пример 2.9.

Составить материальный баланс отделения абсорбции SО₃

производства серной кислоты Н₂SО₄ (CК)

SО₃ + Н₂О = Н₂SО₄

Производительность: контактный газ (исходное сырье)–1000кг

Содержание примесей: в контактном газе – 80 % (тв. примеси);

в воде – 1 % ()

1	В	С	D	E	F	G	H	I	J
	Составить материальный баланс производства Н2SО4
47	Дано: Производительность по контактному газу (по сырью), кг								1000
48	Примеси:	1-й компонент (контактный газ), %							80
49		2-й компонент (вода), %							1
50							Проверка уравнения
51	Мв (сумма)		128	32		160			0
52	Мв, г		64	32		80			-32
53	Реакция	2SO3 +		Н2O	=	Н2SO4

	Таблица 2.9 - Материальный баланс отделения абсорбции SO3
	B	C	D		E	F	G	H	I	J
	ПРИХОД						РАСХОД
	Масса, кг						Масса, кг
57		сырье		веще- ство	При- меси	%		про- дукты	компо- ненты	%
58	1.Контакт- ный газ.	1000				95,65	1. Кислота серная	245,45		23,48
59	в т.ч. SО3			200		19,13	в т.ч. Н2SO4		245	23,43
60	в т.ч при- месь1(г)				800	76,52	в т.ч.при- месь 2(ж)		0,45	0,02
61	2. Техн.						2.Удаляе-	800		76,52
62	вода	45,45				4,35	мые газы		800	76,52
63	в т.ч. Н2О			45		4,30	(примесь1)
64	в т.ч при- месь 2((ж)				0,455	0,04
65	Cумма (кг)	1045		245	800,5	100	Cумма (кг)	1045,5	1045,5	100
66	Сумма (% )					100	Сумма (%)			100

		Содержимое ячеек
	№ ячейки	Приход	Формула
	1.C36	Исходная масса печного газа	1000 (дано)
	2. D15	Масса необходимой чистой серы	С14*(100-J4)/100
	3.E16	Масса примесей техн. серы	С14-D15
	4.D19	Масса О2, реагирующего с серой	D15*E7/D7
	5.C18	Масса атмосферного воздуха	D19*100/(100-J5)
	6.E20	Масса примесей воздуха (N2, СО2)	C18-D19
	7.C21	Суммарная масса всего сырья	CУММ(C14:C20)
	8.D21	Масса реагирующих компонентов	CУММ(D15:D20)
	9.E21	Суммарная масса примесей	CУММ(E16:E20)
	10.F22	Масса всего технического сырья, %	100 (принято)
	11. F14	Процент технической серы ( от массы всего сырья)	С14*100/$C$21
	12. F15	Процент S в техн. сере	D15*$F$22/$C$21
	13. F16	Процент примесей в техн. сере	E16*100/$C$21
	14. F18	Процент воздуха (от массы сырья)	C18*100/$C$21
	15. F19	Процент О2 в воздухе	D19*100/$C$21
	16. F20	Процент примесей в воздухе	E20*100/$C$21
	17. F21	Сумма процентов компонентов	CУММ(F14+F18)
		Расход
	18.I14	Масса печного газа	C21
	18.I15	Масса образовавшегося SO2	D15*G7/D7
	19.I16	Масса примесей (серы и воздуха)	E21
	20.H21	Сумма продуктов	CУММ(H14:H20)
	21.I21	Сумма компонентов продуктов	CУММ(I15:I20)
	22. J14	Процент печного газа	I14*J22/C21
	23. J15	Процент SО2 в печном газе	I15*100/$I$21
	24. J16	Процент примесей печного газа	I16*100/$I$21
	23. J21	Сумма процентов компонентов (100%)	CУММ(J15+J16)