Составить тепловой баланс реактора-нейтрализатора в производстве аммиачной селитры производительностью 50 т/ч по NH4NO3, если в реактор подаются в стехиометрическом соотношении 48 %-ная азотная кислота и 100 %-ный аммиак с температурами 50 и 120 С

Для составления теплового баланса реактора-нейтрализатора в производстве аммиачной селитры, необходимо выполнить несколько шагов. Давайте разберем задачу поэтапно.

Шаг 1: Определение входящих потоков

1. Производительность по NH4NO3: 50 т/ч.
2. Стехиомет...: Для реакции нейтрализации аммиака и азотной кислоты, уравнение реакции выглядит следующим образом: $ NH3 \rightarrow NH3 $ Это означает, что на 1 моль аммиака требуется 1 моль азотной кислоты.

3. :

   • Молярная масса NH4NO3 = 14 + 1*4 + 14 + 16 = 80 г/моль.
   • Молярная масса HNO3 = 14 + 1 + 16*3 = 63 г/моль.
   • Молярная масса NH3 = 14 + 1*3 = 17 г/моль.

4. :

   $$50 \, \text{т/ч} = 50000 \, \text{кг/ч}$$

5. :

   $$\text{Поток NH3} = 50000 \, \text{кг/ч} \times \frac{17 \, \text{г/моль}}{80 \, \text{г/моль}} = 10625 \, \text{кг/ч}$$

6. :

   $$\text{Поток HNO3} = 50000 \, \text{кг/ч} \times \frac{63 \, \text{г/моль}}{80 \, \text{г/моль}} = 39375 \, \text{кг/ч}$$

7. :

   $$Q{NH3} \cdot C{final} - T_{NH3})$$
   где (T{NH3} = 120 °C).

   Подставляем значения:

   $$Q_{NH3} = 10625 \, \text{кг/ч} \cdot 2.2 \, \text{кДж/(кг·К)} \cdot (140 - 120) = 10625 \cdot 2.2 \cdot 20 = 467750 \, \text{кДж/ч}$$

8. :

   $$Q{HNO3} \cdot C{final} - T_{HNO3})$$
   $$Q_{HNO3} = 39375 \, \text{кг/ч} \cdot 2.6 \, \text{кДж/(кг·К)} \cdot (140 - 50) = 39375 \cdot 2.6 \cdot 90 = 9221250 \, \text{кДж/ч}$$

9. : Предположим, что выделение тепла при реакции составляет (Q_{reaction}). Это значение обычно берется из литературы или экспериментально.

Потери тепла составляют 5% от прихода. Таким образом, общий приход тепла:

$$Q{NH3} + Q{reaction}$$

Потери:

$$Q{total}$$

Тепловой баланс можно записать следующим образом:

$$Q{loss} = Q_{NH4NO3}$$

Где (Q_{NH4NO3}) - тепло, необходимое для нагрева образующегося раствора до конечной температуры.

Теперь, подставив все известные значения, можно решить уравнение для нахождения (Q{final}).

Таким образом, мы составили тепловой баланс реактора-нейтрализатора для производства аммиачной селитры.