Материальный баланс рассчитывается с целью нахождения расходных коэффициентов по сырью и технико-экономических показателей объема реактора [17, 18]. В основе расчета материального баланса лежит закон сохранения массы вещества. В общем виде уравнение расчета материального баланса для любого элемента ХТС может быть записано:

I – сумма всех входящих в элемент ХТС материальных потоков.

II – сумма всех выходящих из элемента ХТС материальных потоков.

III – сумма всех материальных потерь в элементе ХТС.

I определяет приход веществ в материальном балансе;

II и III – расход веществ в материальном балансе.

Существует теоретический и практический материальный баланс.

Теоретический материальный баланс рассчитывается на основе стехиометрии основной реакции и количества полученного продукта. Практический материальный баланс составляется на основе теоретического материального баланса с учетом степени превращения, селективности, выхода, соотношения исходных реагентов, степени чистоты сырья, количества примененного растворителя, инертного газа и т.д.

Отклонения практического материального баланса от теоретического обусловлены тремя основными факторами:

1) термодинамическим процессом (реакции не идут до конца вследствие их обратимости);

2) кинетическим фактором (реакции не идут до конца из-за снижения скорости реакции);

3) механизмом реакции (обуславливается протеканием побочных превращений).

Материальный баланс записывается в виде уравнения, таблицы или диаграммы.

Подготовка исходной информации

Реакции:

Основная:

.

(А) (В) (С) (D)

Побочная:

.

(А1) (В1) (С1) (D1)

Исходные данные для расчета материального баланса, взятые в источнике [20] сводим в табл. 4.

Таблица 4

Данные для расчета материального баланса

Расчет практического материального баланса

1) Переводим производительность реактора в мольную:

2) Рассчитываем производительность с учетом технологического выхода:

3) Рассчитываем количество хлористого аллила, необходимого для получения 0,211 кмоль/мин аллилового спирта с учетом селективности: