Суммарное (брутто-) стехиометрическое уравнение.

Используется в случае необходимости получить материальный баланс подсистемы и даже ТС в целом, где протекает последовательно ряд превращений.

Рассмотрим пример: в производстве азотной кислоты определить коли­чество HNO3, образующейся из 1 т аммиака. В технологическом процессе протекают следующие реакции:

 

Осуществим следующие преобразования уравнений (16)—(18):

Конечно, такая реакция неизвестна. Но стехиометрическое уравнение по­казывает, в каких соотношениях реагенты вступают во взаимодействие друг с другом, и этому определению отвечает уравнение (19).

Зная мольные массы веществ (NH₃- 17, 0₂ - 32, HNO₃- 63, Н₂O - 18), получим:

68 NH₃ + 256O₂ = 252HN0₃ + 72 Н₂0

Из этого уравнения видно, что для производства 252 кг HN0₃ надо за­тратить 68 кг NH₃, а на 1 т (1000 кг) HN0₃ пойдет 68 ∙ 1000/252 = 270 кг аммиака.

*Система стехиометрических уравнений

где - стехиометрический коэффициент i-го вещества;

 - наименование (формула) вещества.

Например:

или

Параметры потоков элемента определяются по следующим уравнениям:

где:  - начальное количество компонента в потоке, моль;

 - количество компонента после превращения, моль;

- стехиометрический коэффициент i-го вещества в j-м уравнении;

 - степень превращения исходного вещества (ключевого компонента) в каждом стехиометрическом уравнении;

R-  количество стехиометрических уравнений;

В - количество веществ, участвующих в превращении;

C_i - концентрация компонента в потоке;

Р - давление смеси, Па;

р_i - парциальное давление комг онента потока, Па;

S_i - селективность процесса (доля превратившегося исходного вещества, пошедшего на образование заданного);

Е_i - выход продукта (доля всего вещества, превратившегося в заданное).

В формулах (11)-(15) первое исходное вещество входит во все стехиометрические уравнения и его стехиометрический коэффициент в них = -1. Для этого вещества заданы степени превращения  в каждом стехиометри­ческом уравнении. В уравнениях (14) и (15) предполагается, что i-й компо­нент - продукт, для которого определяют селективность и выход, образуется только в i-м стехиометрическом уравнении (тогда E_i= ).

Количества компонентов в этих формулах измеряются в молях (обозна­чение N), как это традиционно принято в химических науках.

При составлении материального баланса обычно задаются степени пре­вращения исходных веществ в стехиометрических уравнениях как результат химического превращения в реакционном элементе. Этим однозначно опреде­ляются количества выходящих из элемента всех компонентов и далее можно определить другие показатели процесса (селективность, выход продукта) и параметры потока (его количество, концентрации). Но могут быть заданы и другие показатели химического превращения - количество продуктов, кон­центрации компонентов или их выход, селективности. По (11)- (15) их мож­но пересчитать в степени превращения и затем рассчитывать материальный баланс. Таких данных должно быть столько, сколько есть независимых стехиометрических уравнений.

 

---

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 507; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!