Составить материальный баланс отделения окисления аммиака на 1 т азотной кислоты

M(HNO3) = 63 кг/кмоль, M(NH3) = 17 кг/кмоль, M(NO) = 30 кг/кмоль, M(NO2) = 46 кг/кмоль, M(H2O) = 18 кг/кмоль, M(O2) = 32 кг/кмоль, M(N2) = 28 кг/кмоль
Vm = 22,4 м3/моль
Окисление аммиака с последующим получением азотной кислоты проходит согласно таким процессам:
1.) 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2.) 2NO + O2 = 2NO2
3.) 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
Побочный процесс отягощен образование азота без образования оксидов:
4.) 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Весь процесс можно описать балансовым уравнением:
NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O
Из балансового уравнения реакции следует, что для производства 1 т азотной кислоты необходимо аммиака 1000/63 = 15,87 моль . С учетом, потерь на стадии 1.), 3.) и на побочный процесс 15,87 моль/(0,97*0,92) = 17,78 моль или 17,78 * 22,4 = 398,27 м3 или 17,78*17 = 302,26 кг.
Объем сухого воздуха поступающего в реакционную зону 398,27 /0,0713 = 5582,05 м3 из них:
Азота (5582,05 - 398,27)*0,79 = 4095,19 м3 или 4224,97/22,4*28 = 5118,99 кг
Кислорода (5582,05 - 398,27)*0,21 =1088,60 м3 или 1088,60/22,4*32 = 1555,14 кг
Примем, что состав воздуха равен 79% азота, 21% кислорода.
Количество воды, которое поступает в сухой воздух и вместе с ним в реакционную зону, рассчитывают из давления насыщенного пара при 30 ˚С (4,24 кПа) и влажности воздуха: 5582,05*4,24*0,8/(101,33-4,24*0,8) = 193,33 м3 или 193,33/22,4*18 = 155,35 кг
На стадию поглощения диоксида азота поступило с учетом потерь:
Диоксида азота 17,78*0,97 = 17,25 моль из них потерь (17,25 -15,87)*46 = 63,48 кг
Кислорода 15,87/4*32 = 126,96 кг
Воды 15,87/4*22*18 = 142,83 кг
На стадии окисления моно оксида азота затрачено кислорода 17,78*0,97/2*32 = 275,95 кг
На стадии окисления аммиака