3. Примеры составления материального баланса в ехсel

(в электронном носителе информации)

В качестве примера ниже представлены материалльные и тепловые балансы производсв неорганических веществ (простых веществ, оксидов, оснований, кислот и солей) и некоторых материалов (гипс строительный, известь).

Таблица 1 - Примеры получения неорганических веществ

Класс соединений	Реакция	ΔН реакции, кДж
1.Простое вещество		–1999
производство Н2 паровой конверсией природного газа	СН4+Н2О=Н2+СО
производство Н2 электролизом воды	H2O = H2+0,5О2
2.Оксиды
(печной газ и контактный газ в производстве Н2SO4)	S+O2= SO2 SO2+0,5O2= SO3
3.Кислоты
Серная	SO3+H2O = H2SO4
Азотная
Фосфорная
5.Соли (удобрения)
а) азотные	NH3+HNO3=NH4NO3
аммиачная селитра
карбамид
Б) фосфорные
Простой суперфосфат
Дваойной суперфосфат
аммофос
В)калийные
Калий хлористый
Калий сернокислый

	Наимено- вание	Мв	Но298, Дж/мольК	СР 298, Дж /(мольК)	Ср*298, кДж/(кгК)
C		12	0	8,54
Н2		2	0	28,851
N2		28	0	29,144
О2		32	0	29,37
S		32	0	22,69
СО2		44	-393,777	37,14
СаСО3	кальцит	100	-1207,72	81,94
Са(Н2РО4) 2	суперфосфат
СаО		56	-635,51	42,83
СаSО4			-1435,07	99,73
СаSО4 2Н2О	гипс		-2023,98	186,15
Са10(РО4)6F 2	фторапатит	1008	-13754	752,37
Н2О ж		18	-286,02	75,35
Н2О газ			-241,98	33,599
КСl			-436,85	51,322
К2SО4			-1434,65	131,55
NH3		17	-45,804	35,59
NH4H2РО4			-1446,5	142,4
NH4NО3			-365,68	139,4
(NH4)2НРО4			-1566,83	188,4
NО			+90,31	29,89
NО2			+33,5	37,51
N2О			+82,1	38,64
HNО3 (газ)			-174,25	109,95
HNО3 (ж)			-135,07	54,26
H3РО4 (к)			-1279,9	106,14
H3РО4 (ж)			-1251,058	200,966
SO2			-297,1	39,90
SO3			-396,11	50,7
H2SO4 (ж)			-814,8	139
H2SO4 (г)			-744,4	80,8

Пример 4.1. (прямая задача)

Составить материальный баланс получения неконцентрированной азотной кислоты ( НNО₃ ) из 1техн. аммиака

Н₃N + 2О₂ = НNО₃ + Н₂О

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

Примеси: в техн. аммиаке – 5 % (тв. примеси); в воздухе – 79 % (N₂, СО₂ и др.)

1	В	С	D	E	F	G	H	I	J
2	Производство серной кислоты
3	Дано: Производительность по техн. сере (сырье), кг								1000
4	Примеси:	1-й компонент (сера техн.), %							5
5		2-й компонент (воздух), %							79
6							Проверка уравнения
7	Мв (сумма)	32	48	18		98			0
8	Мв, г	32	32	18		98			16
9	Реакция	S +	1,5O2 +	Н2O	=	Н2SO4

Таблица 4.1 - Материальный баланс отделения сжигания серы
	B	C	D	E	F	G	H	I	J
	Приход					Расход
		Масса, кг			%		Масса, кг		%
	Сырье	Сырье	Вещество	примеси		Про- дукты	Продукты	Компо- ненты
14	1.Техн. сера	1000			18,1	1. Газ печной	5524		100
15	в т.ч. S		950		17,2	в т.ч.SO2		1900	34,4
16	примесь 1(тв)			50	0,9	примеси		3624	65,6
17	2. Воздух	4524			81,9	(N2 и др.)
18	в т.ч. О2		950		17,2
19	примесь 2 (N2 и др)			3574	64,7
20
21	Cумма(кг)	5524	1900	3624		Cумма(кг)	5524	5524
22	Сумма(%)				100	Сумма(%)			100

Пример 4.1. (прямая задача)

Составить материальный баланс производства

неконцентрированной азотной кислоты НNО₃ (АК)

Н₃N + 2 О₂ = НNО₃ + Н₂О

Производительность: НNО₃ (целевой продукт) – 1000 кг

Содержание примесей: в техн. аммиаке – 5 % (N₂, Н₂ и др.);

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

Пример 4.2. (обратная задача)

Составить материальный баланс производства

неконцентрированной азотной кислоты НNО₃

Н₃N + 2О₂ = НNО₃ + Н₂О

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

Содержание примесей: в техн. аммиаке – 5 % (N₂, Н₂ и др.);

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

Пример 4.3. (обратная задача)

Составить материальный баланс производства аммиака

3H₂ + N₂ = 2NH₃

Производительность: технический водород (сырье) – 1000 кг

Содержание примесей: в техн. водороде – 5 % (N₂, Н₂ и др.);

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

Таблица 2 - Примеры получения неорганических материалов

Наименование материала	Реакция	ΔН реакции, кДж
1.Гипс строительный	СаSO4·2Н2О= =СаSO4·0,5Н2О +0,5Н2О	–1999
2.Известь	СаСО3 = СаО+СО2

Задания

по дисциплине “Основы технологии неорганических веществ”

для студентов дневной и заочной форм обучения

Для студентов дневной формы обучения – (только 3 вопрос – составление баланса) номер задания соответствует номеру студента в зачетной ведомости

Для студентов заочной формы обучения – номер задания соответствует СУММЕ двух последних цифр зачетной книжки.

( номер зачетной книжки 6090598, тогда задание №17)

Варианты заданий по составлению материального баланса (МБ) или материального и теплового баланса (МТБ) представлены в таблице.

Задание 1

1.Химическая технология. Основные понятия. Общая характеристика химической технологии неорганических веществ. Современное состояние и перспективы развития.

2.Минеральные удобрения: агрохимическое значение, классификация.

3.Составить МТБ производства. Вариант 1 .

Задание 2

1. Подготовка твердого сырья к переработке: измельчение, обезвоживание, обогащение. Примеры.

2. Ассортимент и масштабы производства минеральных удобрений. Краткий история развития их производства.

3.Составить МТБ производства. Вариант 2 .

Задание 3

1. Химические реакции: классификация, скорость химических реакций, химическое равновесие.

2. Типовые процессы солевых технологий в производстве минеральных удобрений: обжиг, растворение и выщелачивание, кристаллизация из растворов и др.

3.Составить МТБ производства. Вариант 3 .

Задание 4

1. Основные процессы химических технологий: гидромеханическое, тепловые, массообменные.

2. Калийные удобрения: общая характеристика производства, ассортимент.

3.Составить МТБ производства. Вариант 4 .

Задание 5

1. Серная кислота: свойства, области применения, сырье для производства. Сравнительная характеристика различных способов производства серной кислоты.

2. Технологическая схема производства флотационного KCl.

3.Составить МТБ производства. Вариант 5 .

Задание 6

1. Производство Н₂SO₄ из колчедана: физико-химия процессов окислительного обжига колчедана и очистки обжигового газа.

2. Технологическая схема производства галургического KCl.

3.Составить МТБ производства. Вариант 6 .

Задание 7

1. Производство Н₂SO₄ из колчедана: физико-химия процессов контактного окисления SO₂ и абсорбции SO₃.

2. Азотные удобрения: ассортимент, свойства.

3.Составить МТБ производства. Вариант 7 .

Задание 8

1. Технологическая схема производства Н₂SO₄ из колчедана.

2. Производство нитрата аммония: свойства, физико-химия.

3.Составить МТБ производства. Вариант 8 .

Задание 9

1. Производство Н₂SO₄ из серы: физико-химия процессов, технологическая схема.

2. Технологическая схема производства нитрата аммония.

3.Составить МТБ производства. Вариант 9 .

Задание 10

1. Производство Н₂SO₄ из сероводорода: физико-химия процессов, технологическая схема.

2. Производство карбамида: cвойства, физико-химия процессов.

3.Составить МТБ производства. Вариант 10 .

Задание 11

1. Товарные сорта серной кислоты. Технико-экономические показатели производства Н₂SO₄ различными способами. Перспективы развития производств.

2. Технологическая схема производства карбамида.

3.Составить МТБ производства. Вариант 11 .

Задание 12

1. Проблема связанного азота: потребности народного хозяйства в соединениях азота, природные запасы азота, методы фиксации атмосферного азота.

2. Технико-экономические показатели производства аммонийной селитры и карбамида.

3.Составить МТБ производства. Вариант 12 .

Задание 13

1. Аммиак: технологические свойства, области использования, сырье для производства.

2. Производство фосфорных удобрений. Взаимосвязь производства фосфорной кислоты и фосфорных удобрений.

3.Составить МТБ производства. Вариант 13 .

Задание 14

1. Основные стадии производства аммиака из азота и водорода. Принципиальная схема.

2. Производство экстракционной H₃PO₄: физико-химия процессов, технологическая схема.

3.Составить МТБ производства. Вариант 14 .

Задание 15

1. Физико-химические основы процесса синтеза аммиака. Оптимальный режим синтеза.

.Производство термической H₃PO₄. Физико-химия процессов. Технологическая схема.

3.Составить МТБ производства. Вариант 15 .

Задание 16

1.Технологическая схема производства аммиака из азота и водорода.

2. Производство простого суперфосфата: физико-химия процессов, технологическая схема.

3.Составить МТБ производства. Вариант 16 .

Задание 17

1. Достоинства и недостатки различных способов производства аммиака. Основные направления совершенствования.

2. Производство двойного суперфосфата: физико-химия процессов, технологическая схема.

3.Составить МТБ производства. Вариант 17 .

Задание 18

1. Азотная кислота: технологические свойства, области использования, сырье.

2. Комплексные минеральные удобрения: общая характеристика, сырье, ассортимент, классификация.

3.Составить МТБ производства. Вариант 18 .

Задание 19

1. Принципиальная схема производства неконцентрированной и концентрированной HNO₃.

2. Производство аммофоса: физико-химия процессов, технологическая схема.

3.Составить МТБ производства. Вариант 19 .

Задание 20

1. Физико-химические основы производства HNO₃ из аммиака. Основные стадии: окисление NH₃, окисление NO и абсорбция NO_2.

2. Производство нитроаммофоски: физико-химия процессов, технологическая схема.

3.Составить МТБ производства. Вариант 20.

Задание 21

1. Принципиальная и технологическая схемы производства неконцентрированной HNO₃ .

2. Классификация отходов производств неорганических веществ. Нормирование воздействия отходов на окружающую среду.

3.Составить МТБ производства. Вариант 21 .

Задание 22

1. Концентрирование HNO₃ с помощью серной кислоты и нитрата магния..

2. Отходы производства минеральных удобрений. Общая характеристика проблемы.

3.Составить МТБ производства. Вариант 22 .

Задание 23

1. Принципиальная и технологическая схема прямого синтеза концентрированной HNO₃ .

2.Отходы производства фосфорных удобрений.

3.Составить МТБ производства. Вариант 23 .

Задание 24

1. Технико-экономические показатели производства концентрированной HNO₃ .

2. Отходы производства калийных удобрений.

3.Составить МТБ производства. Вариант 24 .

Задание 25

1. Достоинства и недостатки различных способов производства HNO₃. Перспективы их.

2. Очистка сточных вод производств неорганических веществ. Утилизация шламов нейтрализации сточных вод.

3.Составить МТБ производства. Вариант 25 .

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ по составлению балансов

Пример.Составить материальный баланс (МБ) или тепловой баланс (МТБ) производства аммиака

Дано: масса исходного сырья (N₂) -1000 кг

примесь 1-го компонента -5 %

примесь 2-го компонента (Н₂) - 10 %

№ вари- анта	Вид баланса	Целевой продукт	Исходные данные		Примеси сырья, %
			сырье	продукт
					1-го	2-го
1	МБ	Аммиак (NН3)	N2- 1000 кг		80	2
2	МБ	АК (НNО3)	(NH3)- 1000 кг		3	80
3	МБ	СК (Н2SО4)	S - 1000 кг		5	80
4	МБ	ЭФК (Н3РО4)	Са3(РО4)2-1000 кг		10	8
5	МБ	АС (NH4NО3)	(NH3)- 1000 кг		3	40
6	МБ	Карбамид (NH2)2СО	(NH3)- 1000 кг		3	2
7	МБ	ПС - Са(Н2РО4)2 +СаSО4	Са3(РО4)2-1000 кг		10	8
8	МБ	ДС - Са(Н2РО4)2	Са3(РО4)2-1000 кг		10	30
9	МБ	Аммофос (NH4)2НРО4	(NH3)- 1000 кг		3	30
10	МБ	Хлористый калий – КСl	КСl +NaСl Сильвинит- 1000 кг		60	–
11	МБ	Аммиак (NН3)	N2- 1000 кг		80	2
12	МБ	АК (НNО3)	(NH3)- 1000 кг		3	80
213	МБ	СК (Н2SО4)	S - 1000 кг		5	80
14	МБ	ЭФК (Н3РО4)	Са3(РО4)2-1000 кг		10	8
15	МБ	АС (NH4NО3)	(NH3)- 1000 кг		3	40
16	МБ	Карбамид (NH2)2СО	(NH3)- 1000 кг		3	2
17	МБ	ПС - Са(Н2РО4)2 +СаSО4	Са3(РО4)2-1000 кг		10	8
18	МБ	ДС - Са(Н2РО4)2	Са3(РО4)2-1000 кг		10	30
19	МБ	Аммофос (NH4)2НРО4	(NH3)- 1000 кг		3	30
20	МБ	Хлористый калий – КСl	КСl +NaСl Сильвинит- 1000 кг		60	–
21	МБ	Аммиак (NН3)		NН3 - 1000 кг	80	2
22	МБ	АК (НNО3)		(НNО3) - 1000 кг	3	80
23	МБ	СК (Н2SО4)		Н2SО4 - 1000 кг	5	80
24	МБ	ЭФК (Н3РО4)		Н3РО4 – 1000 кг	10	8
25	МБ	АС (NH4NО3)		NH4NО3 - 1000 кг	3	40
26	МБ	Карбамид (NH2)2СО		(NH2)2СО -1000 кг	3	2
27	МБ	ПС - Са(Н2РО4)2 +СаSО4		Са(Н2РО4)2 -1000 кг	10	8
28	МБ	ДС - Са(Н2РО4)2		Са(Н2РО4)2 -1000 кг	10	30
29	МБ	Аммофос (NH4)2НРО4		(NH4)2НРО4 - 1000 кг	3	30
30	МБ	Хлористый калий – КСl		КСl - 1000 кг	60	–

Примечание: в производстве серной кислоты используется также 3-й компонент вода (без примесей).

ТРЕБОВАНИЯ к оформлению задания

(для студентов заочной формы обучения)

1. Текстовая часть работы (1 и 2 задание) оформляется в редакторе WORD (формат - А4, шрифт –Tives New Roman, кегль -12, межстрочный интервал – одинарный, расстояние слева - 25 мм, справа - 10 мм, сверху - 20 мм, снизу - 25мм).

2. Материальный и тепловой балансы составляются в редакторе EXCEL.