Согласно данным производственного регламента, выход нитробензола равен 98% от теоретического, следовательно суточный расход бензола составит:

(3030*78)/(123*0.98)=1960.9 кг 100%-ного продукта.

Допуская, что технический бензол содержит 99% чистого продукта, определим суточный расход технического бензола:

1960.9/0.99=1980.7 кг.

Весовой состав 1980.7 кг технического бензола:

Бензол 1980.7*0.99=1960.9 кг

Примеси 1980.7*(1-0.99)=19.8 кг

Удельный вес технического бензола равен 0.879 кг/л, следовательно объем бензола, расходуемого в сутки, составляет:

1980.7/0.879=2252.6 л.

По произведенному регламенту на каждые 500 кг технического бензола, загружаемого в аппарат для нитрования, расходуется 2020 кг нитрующей смеси, которая содержит 59.6% серной кислоты, 20% азотной кислоты и 20.4% воды.

При вычисленном расходе бензола потребуется следующее количество нитрующей смеси:

2020*1980.7/500=8001.9 кг

Весовой состав 8001.9 кг нитрующей смеси:

Азотная кислота 8001.9*0.2=1600.4 кг

Серная кислота 8001.9*0.596=4769.2 кг

Вода 8001.9*0.204=1632.4 кг

Удельный вес нитрующей смеси такого состава равен 1.5 кг/л; следовательно объем указанного количества нитрующей смеси составит:

8001.9/1.5=5334.6 л

Процесс нитрования бензола соответствует стехиометрическому уравнению:

Согласно этому уравнению, при нитрования 1960.9 кг бензола расходуется азотной кислоты:

1960.9*63/78=1583.8 кг

При выходе продукта в стадии нитрования 98% от теоретического образуется нитробензола:

1960.9*(123/78)*0.98=3030.3 кг

Образуется воды:

1960.9*18/78=452.5 кг

Останется не прореагировавшей азотной кислоты:

1600.4-1583.8=16.6 кг

Серной кислоты останется 4769.2 кг

Общее содержание воды в реакционной массе в конце процесса:

1632.4+452.5=2084.9 кг

По регламенту объем нитромассы на 500 кг бензола составляет 1725 л. При нитрования 1980.7 кг технического бензола объем реакционной массы будет равен:

1725*1980.7/500=6932.4 л

Результаты материального расчета стадии нитрования сведены в таблицу.