Для производства едкого натра используют негашеную известь СаО и 15 процентый содовый раствор в стехиометрическом соотношении При 80 протекают следующие реакции

Для производства едкого натра используют негашеную известь СаО и 15%-ный содовый раствор в стехиометрическом соотношении. При 80оС протекают следующие реакции:

CaO + H2O = Ca(OH)2 

Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2 NaOHр + CaCO3т

Состав извести (% масс.): CaO-85, CaCO₃-5, Ca(OH)₂-5, нерастворимые примеси - 5. Степень гидратации по реакции (1) составляет 90%. Реакция (2) протекает до конца.

Провести материальный и тепловой расчеты на 1000 кг негашеной извести.

Заказать индивидуальное задание

Купить решение за 300 рублей онлайн 

Подготовка данных для расчета материального баланса

Основой для расчета являются две химические реакции и стехиометрические соотношения всех участников реакции в соответствии с их молекулярными массами.

Записываем уравнения химических реакций с указанием молекулярных масс всех  соединений и их агрегатного состояния:

• CaO ^т+ H₂O ^ж= Ca(OH)₂  ^т                                            
• Ca(OH)₂ ^т+ Na₂CO₃^т= 2 NaOH^ж + CaCO₃^т    

По имеющимся данным можно составить уравнение материального баланса в общем виде с указанием состава исходных и образующихся фаз.

• ПРИХОД: твердое (CaO^т, CaCO₃, Ca(OH)₂) + жидкое (H₂O^ж)
• РАСХОД: твердое (Ca(OH)₂ ^т, CaCO₃^т  NaOH^т) +жидкое (H₂O^ж) .

Как видно из условия задачи, в виду неполного превращения в составе продуктов реакции будут находиться непрореагировавшие сырьевые компоненты. Используя уравнения химических реакций, по заданной массе и составе исходных реагентов можно рассчитать массы полученных продуктов.

Расчет материального баланса

Поступает 1000 кг негашенной извести, содержащей 850 кг CaO,            50  кг CaCO₃  и 50 Ca(OH)₂ и нерастворимые примеси 50 кг. При степени разложения 98% вступает в реакцию CaO.

Используя данные таблицы 1, можно рассчитать расход сырья на 1т. 100%-ного CaO на этой стадии переработки, т.е. расходные коэффициенты по сырью- негашеной извести

Подготовка данных для расчета теплового баланса

Для расчета тепловых эффектов химических и фазовых превращений, а также теплоты материальных потоков необходимы данные о термодинамических свойствах всех соединений, участвующих в процессе.

Расчет теплового баланса

Для расчета тепловых потоков используем количество и состав материальных потоков из таблицы, теплоемкости веществ из таблицы 2, а также теплоты химических и фазовых превращений. Учитывая проведенные выше расчеты,  уравнение теплового баланса в общем виде можно записать таким образом:

 Учитывая уравнение теплового баланса  Q_приход = Q_расход, видим, что в приходе тепла значительно меньше, чем в расходе. Следовательно, чтобы обеспечить протекание процесса при заданных условиях, необходим подвод тепла с помощью теплоносителя. Рассчитаем количество тепла, которое необходимо подвести в реактор.

Итак, составление теплового баланса позволило определить важный технологический показатель процесса - расход энергии.
Результаты расчета теплового баланса представлены в таблице.