5.3.1. Материальный баланс реактора

тельности установки в 0,5 кг/ч меламина. При расходном коэффициенте на

сырье равном ~ 3,0 т/т часовой расход сырья (карбамида) составит 0,5-3 = 1,5

кг/ч или 1,5/60 = 0,025 кмоль/ч, где 60 - молекулярная масса карбамида.

Расчет баланса выполнен на основании следующих реакций синтеза при

степени превращения циановой кислоты (HNCO) в меламин равной 0,97:

0,025 CO(NH2)2 -> 0,025 HNCO + 0,025 NH3 Т              (56)

(0,025-0,97) HNCO (0,025-0,97-1/6) С3Н^6 + (0,025-0,97-1/2) С02 Т (57)

0,025 CO(NH2)2 (0,025-0,025-0,97) HNCO + (0,025-0,97-1/6) С3Н^6 +

+ 0,025 NH3 Т+ (0,025-0,97-1/2) С02 Т

Таким образом, в ходе суммарной реакции из 0,025 кмоль/ч карбамида

при степени превращения HNCO равным 0,97 будет получено:

Процесс синтеза меламина на катализаторе проходит в среде аммиака,

который должен содержать семи-девяти-кратный избыток, отнесенный к кар-

бамиду. Принимаем 8-кратный избыток аммиака по отношению к карбамиду.

Тогда 0,025 кмоль/ч CO(NH2)2 = 1,5 кг/ч и, значит, количество необходимого

избытка аммиака - 1,5-8 = 12,0 кг/ч или 12,0/17 = 0,71 кмоль/ч, где 17 - моле-

кулярный вес аммиака. Так как в процессе синтеза выделяется 0,025 кмоль/ч

аммиака, то избыточное количество аммиака должно быть 0,71-0,025 = 0,685

кмоль/ч или 0,685-17 = 11,645 кг/ч.

В ходе реакций синтеза (56) и (57) образуется газ, в котором соотноше-

ние NH3:C02 = 0,025:(0,025-0,97-1/2) = 0,025:0,012, т.е.

NH3-              0,685 кмоль/ч              11,645 кг/ч

С02 -              0,012-0,685 = 0,082 кмоль/ч 0,361 кг/ч

Таким образом, теоретический состав газа на входе в реактор:

CO(NH2)2 - 0,025 кмоль/ч              1,5 кг/ч

NH3-              0,685 кмоль/ч              11,645 кг/ч

Всего: 0,710 кмоль/ч 13,145 кг/ч

Состав газа на выходе из реактора:

Таким образом, из 0,710 кмоль/ч газовой смеси будет получено 0,735

кмоль/ч продуктов реакции, то есть превышение на 0,735 - 0,710 = 0,025

кмоль/ч, что совпадает со стехиометрическими соотношениями по реакциям

(56) и (57). Итак, теоретический материальный баланс стадии синтеза (табл.

6):

Таблица 6

Теоретический материальный баланс узла синтеза меламина