Составить материальный баланс. Получение диоксида серы обжигом колчедана. 4FeS2 + 11O2 → 8SO2 + 2Fe2O3 Пропускная способность

Составить материальный баланс. Получение диоксида серы обжигом колчедана. 4FeS2 + 11O2 → 8SO2 + 2Fe2O3 Пропускная способность по колчедану 30 т/сут Концентрация FeS2 в колчедане 80% масс. Избыток воздуха от стехиометрии 150% масс. Конверсия FeS2 98% Потери SO2 1% от полученного количества

Пропускная способность по колчедану 30 т/сут = 1250 кг/час
Рассчитаем количество FeS2 и примесей, поступающих в печь на окисление:
G(FeS2)= 1250 (кг/час)*0,8 = 1000 (кг/час)
G(примеси в колчедане) = 1250 - 1000 = 250 (кг/час)
Рассчитаем количество кислорода, необходимого на окисление FeS2 по стехиометрии:
G (O2стехиом.) = 1000 (кгчас)∙11∙32(кгкмоль)120 (кгкмоль)∙4=733,333 (кгчас)
[120 (кг/кмоль) – молярная масса FeS2
32 (кг/кмоль) – молярная масса O2
4 и 11 коэффициенты в уравнении реакции]
Поскольку в печь подается 150% масс. избыток воздуха от стехиометрии, то реальное количество кислорода, поданного в печь:
G (O2вход) = 733,333∙1,5= 1100(кгчас)
Массовая концентрация кислорода в воздухе составляет 23,15%.
Следовательно, поток азота на вход в реактор составил:
G (N2) = 110023,15∙76,85=3651,618(кгчас)
Азот – инертный газ и не вступает в реакцию, поэтому его количество на выходе из системы будет тем же самым.
Конверсия FeS2 составила 98%масс

. Следовательно, вступило в реакцию:
G (FeS2 прореаг) = 1000*0,98 = 980 (кг/час)
Количество непрореагировавшего FeS2 :
G (FeS2 непрореагиров.) = 1000 – 980 = 20 (кг/час)
Рассчитаем количество кислорода, вступившего в реакцию:
G (O2 прореагиров.)= 980 (кгчас)∙11∙32(кгкмоль)120 (кгкмоль)∙4=718,667 (кгчас)
Количество кислорода, не вступившего в реакцию:
G (O2 непрореагиров.) = 1100 – 718,667 = 381,333 (кг/час)
Количество образовавшегося в реакции диоксида серы:
G (SO2 обр.) = 980 (кгчас)∙8∙64(кгкмоль)120 (кгкмоль)∙4=1045,333 (кгчас)
[120 (кг/кмоль) – молярная масса FeS2
64 (кг/кмоль) – молярная масса SO2
4 и 8 коэффициенты в уравнении реакции]
В процессе очистки обжигового газа потери SO2 составили 1%:
G (потери SO2) = 10,453 (кг/час)
Тогда количество целевого SO2 получено:
G (SO2) = 1045,333 – 10,453 = 1034,880 (кг/час)
В результате реакции образовался оксид железа в количестве:
G (Fe2O3) = 980 (кгчас)∙2∙160(кгкмоль)120 (кгкмоль)∙4=653,333 (кгчас)
[120 (кг/кмоль) – молярная масса FeS2
160 (кг/кмоль) – молярная масса Fe2O3
4 и 2 коэффициенты в уравнении реакции]
Сведем расчеты в таблицу материального баланса:
Таблица материального баланса
 
Приход кг/час % масс
Расход кг/час % масс
Колчедан Примеси в колчедане 250,000 4,166
Примеси в колчедане 250,000 4,166
FeS2 1000,000 16,662
FeS2 непрореагиров