Операционный материальный баланс стадии пропарки и фильтрации

Приход	кг	Расход	кг
1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 65,0 кг 12,4 кг 0,7 кг	78,1	1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг 12,3 кг 0,1 кг	74,1
2. Пар	384,7	2. Маточник всего: 384,8 кг 0,6 кгДНБК 3,2кг	388,6
Итого	462,8	Итого	462,7

Таблица №16

Материальный баланс стадии промывки

Приход	кг	Расход	кг
1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг 12,3 кг 0,1 кг	74,1	1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг 12,4 кг	74,1
2. Вода	74,1	2. Промывная вода всего: 74,0 кг 0,1 кг	74,1
Итого	148,2	Итого	148,2

Таблица №17

Операционный материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации

Приход	кг	Расход	кг
1. Промытая ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг 12,4 кг	74,1	1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 55,3 кг 5,8 кг 5,3 кг	66,4
2. Этиловый спирт (50%) 138,9 кг 138,9 кг	277,8	2. Маточник всего: 145,3 кг 133,6 кгДНБК 6,5 кг	285,5
Итого	351,9	Итого	351,9

Для снижения расхода этилового спирта примем, что половина маточного раствора возвращается в процесс.

Таблица №18

Операционный материальный баланс стадии кристаллизации и фильтрации с использованием маточного раствора

Приход	кг	Расход	кг
1. Пропаренная ДНБК всего:ДНБК 61,7 кг 12,4 кг	74,1	1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 55,3 кг 5,8 кг 5,3 кг	66,4
2. Отработанный этанол всего: 66,8кг 72,6кгДНБК 3,1 кг	142,5	2. Маточник всего: 145,5 кг 133,6 кгДНБК 9,6 кг	288,7
3. Этиловый спирт (50%) 72,1кг 66,3кг	138,3
Итого	355,0	Итого	355,1

Таблица №19

Материальный баланс стадии сушки

Приход	кг	Расход	кг
1. Кристаллизованная ДНБК всего:ДНБК 55,3 кг 5,8 кг 5,3 кг	66,4	1. Сухая ДНБК	55,0
2. Продукты испарения всего: 5,8 кг 5,3 кгДНБК 0,3 кг	11,4
Итого	66,4	Итого	66,4

Тепловой баланс

Для расчёта, какое количество теплоты нужно отвести от аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе или за единицу времени (в час) в непрерывном процессе необходимо рассчитать тепловой баланс. Тепловой баланс составляется на основе данных операционного или часового материального баланса, данных принятого технологического режима и необходимых технических справочных данных.

Рассчитанный тепловой баланс показывает, какое количество теплоты нужно отвести из аппарата (или подвести) в течение одной операции в периодическом процессе. Эти данные необходимы для определения производительности любого аппарата - реактора.

По принятому технологическому режиму при получении 3,5-динитробензойной кислоты в аппарат вначале загружается кислотная смесь, затем бензойная кислота, потом смесь подогревается до 60°С. Принимаем, что реагенты кислотная смесь поступают в аппарат с температурой 10°С. Затем реакционная масса поступает на стадию разбавления.

1-я стадия - реакция нитрования

Приход:

1. Количество тепла, поступающее в аппарат с реагентами:

- тепло, поступающее с реагентами, кДж;

- количество реагента, вносимое в аппарат на одну операцию (см. “Операционный материальный баланс”), кг;

- теплоёмкость реагентов, которую рассчитывают как аддитивную величину, кДж/ (кгЧК).

Теплоемкости сырья, продуктов реакции и отходов, кДж/ (кгЧград) [11]:

1. Бензойная кислота 1, 19

2. Азотная кислота (98%) 1,74

3. Олеум (20%) 1,34

4. 3,5 - динитробензойная кислота 1,01

5. Серная кислота 1,40

6. Вода 4,18

7. Окислы азота 0,86

8. Кислород 1,03

9. Этиловый спирт (50%) 3,32

10. Диоксид углерода0,90

Приход:

Тепло Q₁, поступившее с азотной кислотой (98%):

Тепло Q₂, поступившее с олеумом (20%):

Тепло Q₃, поступившее с бензойной кислотой:

Тепло Q₄ необходимое для нагрева смеси от 10°С до 60°С:

Рассчитаем долю олеума в полученной реакционной смеси:

Определим количество тепла

,выделившееся при протекании реакцииполучения динитробензойной кислоты:

На основании закона Гесса можно записать:

Q_{реакции}=SQ_{образования продуктов реакции -}SQ_{образования исходных веществ}

Теплоты образования исходных веществ и продуктов реакции,

[11]:

1. Бензойная кислота385,14

2. Азотная кислота (98%) 173,0

3. 3,5 - динитробензойная кислота 464,45

4. Вода 285,83

Определим удельную теплоту реакции:

где 122 - молекулярная масса бензойной кислоты.