В H2SO4 с массовой долей 91%, моль:

H2SO4 = х 0,91/98 = 0,0094 х

H2O = х 0,09/18 = 0,005 х

n = 0,005 х/0,0094 х =0,53

В H2SO4 70% моль:

Примем (450+х)/0,7=z

H2SO4=z 0.7/98 = 0,007 z

H2O = z 0.3/18 = 0,016 z

n = 0,016 z/0.007 z = 2.38

Удельная теплота разбавления H2SO4 с массовой долей 100% до 91%:

==4066,1 (17036,8 )

Уд теплота разбавления H2SO4 с 100% до 70%

= =10174(42628,9 )

Удельная теплота разбавления с 91% до 70%:

=42628.9-17036.8=25592.1(6107.9 ккал)

=17,8*25592,1=455539,4 кДж (108720,6 ккал)

=35,18х + 455539,4 кДж (8,4*х + 108720,6 ккал)

4) С HNO3 98%, поступающей из конденсатора в колонну с t=40 ОС

== 242,3*40*1,93=18705,56 кДж (4464,3 ккал)

5) С воздухом, подсасываемым из помещения с t=20 ОС

==19,89*1*20=397,8 кДж (94,94 ккал)

= 1 кДж/кг град – удельная теплоемкость воздуха

Всего в колонну приход тепла, кДж

++++=199800 + 700,8 у + 35,18х + 455539,4 + 18705,56 + 397,8 = 674442,76 + 35,18х + 700,8у

Расход тепла

1) С парами HNO3 98%, выходящих из колонны:

==0.98*242.3*1.936*85=39075.43 кДж=9325,9 ккал

2) На испарение HNO3:

=0,98*242,3*i=0,98*242,3*483=114690,28 кДж=27372,38 ккал,

где i=483кДж/кг – теплота испарения 1 кг кислоты.

На испарение 4% H2O , содержащихся в HNO3:

=*0,98*242,3*i=*0.98*242.3*2259=22350.36 кДж, где

i=2259 кДж/кг – теплота парообразования воды

=+=114690,28+22350,36=137040,64 кДж = 32706,6 ккал

3) Теплота, уносимая с 70% H2SO4 при t=150 ОС

=()*2,09*150=201535,71+447,86х кДж

=2,09 кДж/кг град – удельная теплоемкость H2SO4 70%

4) С HNO3 98%, уносимой из колонны с t=85 ОС в холодильник:

==242,3*1,93*85=39749,32 кДж = 9486,71 ккал

5) На нагрев подсасываемого воздуха из помещения в среднем до t=90 ОС

=19.89(90-20)=1392.3 кДж

6) На закрепление содержащихся в отработанной кислоте слабой HNO3 при ее массовой доле в смеси:

*100%=49%

Удельная теплота для HNO3:

g=n*8974/(n+1.737) ккал/моль

В кислоте с массовой долей 49%, моль:

HNO3=250*0,49/63=1,94; H2O =250*0,51/18=7,08

n=7.08/1.94=3.65

Удельная теплота разбавления для HNO3 98%:

ккал/моль=25476,86 кДж/моль

В кислоте с массовой долей HNO3 98%, моль:

HNO3=0,98/63=0,016; H2O =0,02/18=0,001

n=0.001/0.016=0.069

Удельная теплота разбавления для HNO3 98%

ккал/моль=1436,59 кДж/моль

Теплота закрепления HNO3, находящейся в отработанной кислоте с 49% до 98%: =(25476,86-1436,59)=89017,7 кДж=21245,27 ккал

7) Теплота, уносимая с нитрозными газами:

=q7*c7*t, где

c- удельные теплоемкости газов с t=85 ОС

H2O 0,07*1,373*85 = 8,17 кДж

HNO3 2,42*1,8*85 = 370,26 кДж

Всего: 3843.73 кДж

8) В окружающую среду колонна ГБХ в течение 1 часа теряет порядка 800 ккал (33520 кДж). При условии подачи в колонну 92 кг/мин тройной смеси и выработки колонны 60 тиг в сутки.

Потери тепла в окружающую среду:

==6072,46 кДж

Всего расход тепла, кДж:

+++++++=39075,43+137040,64+201535,71+447,86х+39749,32+1392,3+89017,7+3843,73+6072,46=517727,29+447,86х