Порядок расчета. В данном процессе статьями прихода являются: тепло, выделяющееся в результате протекания реакции, тепло исходных реагентов:

В данном процессе статьями прихода являются: тепло, выделяющееся в результате протекания реакции, тепло исходных реагентов:

Q_прих = Q _{х. р} + Q_СО + Q .

Статьи расхода – тепло, уносимое продуктами и непрореагировавшими исходными веществами:

Q_расх = Q + Q + Q

Принимаем, что в реактор поступает 100 кмолей исходной газовой смеси, тогда n_CO = 15 кмоль; n = 85 кмоль.

Пусть х – степень превращения СО, тогда

Q _{х. р} = 15 × х × 111 × 10³ = 1 665 000 × х кДж.

Количество тепла, вносимое с реагентами, составляет

Q_СО = 1,06 × 357 × 15 × 28 = 159 086 кДж;

Q = 29,13 × 357 × 85 × 2 = 1 767 899 кДж.

Исходя из того, что химическое количество СО на входе равно 15 кмолей, степень его превращения составляет х, химическое количество водорода, вступившего в реакцию, равно 30х.

Состав газа на выходе следующий:

n_CO = 15 - 15 × х; n = 85 - 30 × х; n = 15 × х.

Тогда количество тепла, уносимое из реактора, составит

Q = 15 × (1 - х) × 1,07 × 397 × 28 = 169 984 × (1 - х);

Q = (85 - 30 × х) × 29,17 × 2 × 397 = 23 160 × (85 - 30 × х);

Q = 15 × х × 397 × 32 × 1,87 = 340 751 × х.

Подставим все выражения для Q в уравнение теплового баланса:

159 086 + 1 767 899 + 1 665 000 × х = 169 984 × (1 - х) +

+ 23 160 × (85 - 30 × х) + 340 751 × х.

Решив полученное уравнение, найдем x = 0,0646 » 6,46%.

Пример 10. При получении олеума содержащий SO₃ газ с температурой 40°С орошается 20%-ным олеумом с температурой 40°С. Определить расход подаваемого на орошение олеума в кг/с при степени абсорбции SO₃ 50%, если теплота конденсации газообразного SO₃ составляет 481,85 кДж/кг SO₃, теплота растворения жидкого SO₃ в 20%-ном олеуме – 23,25 кДж/моль SO₃, температура уходящего газа равна 50°С, температура олеума на выходе - 55°С. Средняя удельная теплоемкость олеума составляет 1,34 кДж/(кг × К), газа – 1,42 кДж/(м³ × К). Потерями тепла пренебречь. Производительность аппарата по газу равна 2000 кмоль/ч. Состав газа, об. %: SO₃ – 7,0; O₂ – 10,0; N₂ – 83,0.