Сторінка
3
Опрацьовуючи наведені далі розрахунки матеріальних потоків і матеріального балансу, користуйтесь методикою аналогічних розрахунків з попередніх розділів: 1.2.3 (стехіометрія) та 3.2.1 і 3.2.2.
Обчислення матеріального балансу основних стадій процесу синтезу 1 t аміаку
За реакцією N2 + 3 H2 
2 NH3;
молярні маси: 28 3 × 2 = 6 2 × (14 + 3) = 34;
потрібно азоту (N2): 
Об’єм N2 за н. у. за формулою 
становитиме: 820 kg : 1,25 kg/m3 = = 656 m3, де 1,25 kg/m3 — густина азоту за н. у.
Потрібно H2 : 
;
;
об’єм 1t 
Добування N2 для синтезу 1 t NH3.
Витрати повітря для добування 0,82 
визначимо з умови, що вміст N2 у повітрі становить 75 % (об’ємних разом з інертним газом).
або за масою: 830 m3 ´ ´ 
. Як побічний продукт матимемо: О2 : 1,07 – 0,82 = 0,25 або за об’ємом:
Добування Н2. Для добування 0,18 t водню (Н2) електролізом потрібно води: 
; 
води. При цьому матимемо як побічний продукт кисень:
кисню.
Матеріальний баланс процесу:
| Надходить |
Отримуємо | ||||
|
| kg | % |
| kg | % |
|
Повітря | 1070 | 40 |
Аміак | 1000 | 40 |
|
Вода | 1620 | 60 |
Кисень з повітря | 250 | 77 |
|
Кисень з води | 1440 | 53 | |||
|
Усього | 2690 | 100 |
Усього | 2690 | 100 |
Схему матеріальних потоків синтезу аміаку показано на рис. 63.
Рис. 63. Схема матеріальних потоків і відходів виробництва аміаку
Зважаючи на високу ціну електроенергії, у сучасному виробництві аміаку водень отримують не електролізом, а конверсією природного або коксового газу на нікелевому каталізаторі за реакцією:
.
Дальша очистка водню від шкідливих домішок сірковмісних сполук, які не беруть участі в реакції, зв’язана з певними проблемами еколого-економічного характеру.
Іншим видом багатотоннажних відходів хімічної промисловості є водні суспензії хлоридів кальцію і натрію у виробництві соди, які накопичуються в так званих «білих морях» (див. 3.1.2).
Гази (SO2, NmOn, NH3, Cl2), пил і токсичні органічні речовини хімічних заводів з дощем утворюють стійкі сполуки з компонентами грунту, знижуючи його продуктивність. Значною мірою це залежить від складу грунтів: перегній і вапно (СаО) помітно нейтралізують шкідливий вплив хімічних відходів, а глини накопичують токсичні речовини. Виявлено, що такі грунти можуть згодом проявлятись як десорбери токсичних речовин, отруюючи сільськогосподарську продукцію і тварин.
Завантажити реферат