物料衡算(例子)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第三章 物料衡算 3.1流程示意图热风热风回收VCMNaOH溶液水蒸气水蒸气聚合釜混料槽汽提塔离 心 机气 流 干 燥 器沸腾床干燥器筛分包装VC 10000kg软水分散剂其它助剂损失PVC损失VCVC、水助剂、PVC损失PVC损失VCVC、水PVC、助剂NaOHVC、水PVC、助剂NaOH损失PVC损失VC洗涤热水去母液池PVC、水PVC、水、空气PVC、水PVC、水、空气PVC水PVC水3.1.1画流程示意图3.1.2 化学反应方程式：3.1.3 确定计算任务：聚合与沉析（混料槽）均属于间歇操作，需要建立时间平衡。由设计任务和生产现场可知生产规模、生产时间、消耗定

2、额、各步损失以及聚合配方等工艺操作条件。可以顺流程展开计算，并按间歇过程与连续过程分别确定基准依次计算。间隙过程基准：kg/釜；连续过程基准：kg/h 3.2生产数据3.2.1全装置生产数据1、生产规模：20000吨PVC/年2、生产时间：8000h3、聚合釜数据：1）体积：33m32）装料系数：0.9 3）每釜投料量：10t 4）平均每釜产量：84864、生产周期抽真空至600mmHg充氮再抽真空至600mmHg加单体、助剂、水升温反应排气、清物料清釜合计5、损耗分配聚合车间总收率为94.8。总消耗为6.2。各步骤的损失分配如下（间歇过程以单体进料量为准，连续过程以聚合釜内反应生成的聚合物为

3、准）：聚合釜：VC0.1；PVC0.2%；混料槽： VC0.8；PVC0.8；汽提塔：VC0.1%；PVC0.2；离心： PVC0.5%气流干燥：PVC0.1%；沸腾干燥：PVC1；包装：PVC1.5合计：6.2（其中PVC占5.2，VC占1.0）6、聚合配方1） 单体纯度：为方便起见，按100计算新鲜料：回收料9：12） 水油比：1.85软水/VC3） 助剂：名称用量引发剂：IPP（75）水溶液0.025VC分散剂：HPMC（6%水溶液）0.0365VCPVA（3水溶液）0.0365VC热稳定剂：有机锡0.025VCPH调节剂：H3PO4（50水溶液）0.046VC铁离子螯合剂：EDTA0.

4、02VC链终止剂：双酚A0.04VC7、操作时间与控制指标聚合温度59±0.5出料压力6kg/cm3（表压）转化率90混料槽温度为75，操作规定加42液碱14L，加碱量为0.051（母液中含NaOH量）。离心为提高产品质量，用6075热水洗涤，用水量为1500公斤。离心后湿物料含水约为20。干燥气流干燥器出口物料含水量为5，沸腾干燥器出口物料含水量为0.2。8、原料、助剂、产品规格（略）。9、数据物化常数：42液碱比重1.45热数据：钢制设备比热0.50 KJ/kg·；PVC比热1.76 KJ/kg·VC比热1.588 KJ/kg·；VC汽化热263KJ

5、/kg水蒸气冷凝热2370KJ/kg 3.3 全车间物料衡算VC和PVC：每釜进料10 t即10000kgVC时，生产合格产品8486kg，现年生产能力为20000 t，则年投料量为20000×（10000/8486）23568.23 t（其中，新鲜VC 占90，回收VC 占10。）新鲜VC23568.23×0.921211.407 t回收VC23568.23×0.12356.823 t产品质量为20000 t，其中绝干树脂质量为20000×（1-0.2）19960 t， 产物含水量为200001996040 t转化率为90，生成PVC 23568.23

6、×9021211.407 t损失PVC21211.407-199601251.407 tVC回收量为23568.23×92121.141 tVC损失23568.2321211.4072121.141235.682 t软水：水油比为1.85，则用水量为1.85×23568.2343601.226 t助剂：引发剂：IPP（75）水溶液0.025VCIPP23568.23×0.0255.892 t水5.892÷75×251.964 t分散剂：HPMC（6%水溶液）0.0365VCHPMC23568.23×0.03658.602 t

7、水8.602÷6×94134.765 tPVA（3水溶液）0.0365VCPVA23568.23×0.03658.602 t水8.602÷3×97278.131 t热稳定剂：有机锡0.025VC有机锡23568.23×0.0255.892 tPH调节剂：H3PO4（50水溶液）0.046VCH3PO423568.23×0.04610.841 t水10.841÷50×5010.841 t铁离子螯合剂：EDTA0.02VCEDTA23568.23×0.024.714 t链终止剂：双酚A0.04VC双

8、酚A23568.23×0.049.427 tNaOH溶液：规格为42水溶液。每釜用量为14L。NaOH重量为1.48×1420.3kg。全年NaOH溶液用量为20.3×（20000÷8.486）/100047.844 t纯NaOH用量为47.844×4220.094 t水的带水量为47.844-20.09427.750 t混料槽水蒸气:用量为818.48kg/h。则全年用量为818.48×7200/10001929.012t。汽提塔水蒸气:用量为700kg/h。则全年用量为700×7200/10005054 t。离心脱水中洗

9、涤热水：用量为1500kg/h。则全年用量为1500×7200/100010800 t脱水量（离心、气流干燥、沸腾干燥）筛分包装损失水：总进水量物料含水量61783.769 t全装置物料平衡表物料名称进料/t出料量/tVC新鲜VC21211.407 回收VC2356.823 2147.000 损失VC(1.0%)235.682 PVC产物纯PVC19960 损失PVC（5.2）1225.548 产物含水40 软水43601.226 引发剂IPP（75水溶液）IPP5.892 5.892 水1.964 分散剂HPMC(6%水溶液)HPMC8.602 8.602 水134.765 PVA

10、（3水溶液）PVA8.602 8.602 水278.131 热稳定剂：有机锡5.892 5.892 PH值调节剂H3PO4(50%水溶液)H3PO410.841 10.841 水10.841 铁离子螯合剂：EDTA4.714 4.714 链终止剂：双酚A9.427 9.427 NaOH水溶液(42%)纯NaOH20.094 20.094 水27.750 混料槽水蒸气1929.012汽提塔水蒸气5040离心洗涤热水10800 离心、干燥脱水筛分包装损失水61783.769合计85465.98385465.983 3.4各设备物料衡算3.4.1聚合釜1)VC和PVC每釜投料量为10 t，其中新鲜V

11、C为10000×0.99000kg，回收VC为10000-90001000kg。转化率为90，则聚合生成PVC 10000×909000 kg损失VC 0.1%，损失PVC 0.2VC损失量为10000×0.110kg，PVC损失量为9000×0.218kg则VC出料量为10000-9000-10990kg，PVC出料量为9000-188982kg2）软水水油比为1.85，软水进料量为1.85×1000018500kg3)助剂引发剂：IPP（75）水溶液0.025VCIPP10000×0.0252.5kg水2.5÷75

12、15;250.833kg分散剂：HPMC（6%水溶液）0.0365VCHPMC10000×0.03653.65 kg水3.65÷6×9457.183kgPVA（3水溶液）0.0365VCPVA10000×0.03653.65 kg水3.65÷3×97118.017kg热稳定剂：有机锡0.025VC有机锡10000×0.0252.5 kgPH调节剂：H3PO4（50水溶液）0.046VCH3PO410000×0.0464.6 kg水4.6÷50×504.6 kg铁离子螯合剂：EDKGA0.02VC

13、EDKGA10000×0.022 kg链终止剂：双酚A0.04VC双酚A10000×0.044 kg水的出料量为18500+0.833+57.183+118.017+4.618680.633kg聚合釜物料平衡表物料名称进料/kg出料量/kgVC新鲜VC9000 990回收VC1000 损失VC(0.1%)10PVC产物纯PVC8982损失PVC（5.2）18 软水18500 18680.633引发剂IPP（75水溶液）IPP2.5 2.5 水0.833 分散剂HPMC(6%水溶液)HPMC3.65 3.65 水57.183 PVA（3水溶液）PVA3.65 3.65 水11

14、8.017热稳定剂：有机锡2.5 2.5PH值调节剂H3PO4(50%水溶液)H3PO44.6 4.6水4.6 铁离子螯合剂：EDTA2 2链终止剂：双酚A4 4 合计28703.53328703.5333.4.2混料槽进料除聚合釜来料外，尚需加液碱和通入直接蒸汽。按工艺条件规定加42NaOH水溶液14升，重量为1.45×1420.3 kg其中含：纯NaOH 20.3×428.256 kg,水20.38.25611.774 kg假设未反应的VC液体除在混料槽及后续的汽提操作中损失外，全部在混料槽内气化予以回收。碱处理时，通直接蒸汽升温所产生冷凝水量可由热量衡算求得。水的含量

15、为18680.633+11.77418692.407 kg设备及物料升温（包括VC气化）需热量计算表物料名称重量（kg）初始温度（）终止温度() 温度差()比热（KJ/(kg·)）热量(KJ)水18692.4075975164.18.18PVC89825975161.76.12VC9905975263（KJ/kg）汽化热合计.3注：1、助剂所占比例甚微，并入水中一起算。2、由于去汽提塔的VC量甚微，这里并入气化部分一起计算。H2O汽化热2370KJ/kg。按热损失10%, 系数1.1计算，每个混料槽在每次操作中需通入蒸汽量W为W818.48 kg水的出料量为18680.633+11.

16、774+818.48=19510.887 kgVC损失量10000×0.880 kgPVC损失量9000×0.872 kg气化回收VC10000×9900 kg混料槽VC出料量为990-900-8010 kgPVC出料量为8982-728910 kg助剂量为2.5+3.65+3.65+2.5+4.6+2+422.9 kg混料槽物料平衡表物料名称进料量/kg出料量/kgVCVC99010损失VC80回收VC900PVCPVC89828910损失PVC72水18680.63319510.887NaOH水溶液纯NaOH8.5268.526水11.774 水蒸汽818.4

17、8 助剂22.922.9 合计29514.31329514.3133.4.3汽提塔从这步操作开始转入连续操作过程，计算基准由kg/釜，改为kg/h。质量以聚合釜内生成的聚合物为基准。根据全年生产任务和生产时间求出每小时PVC产量为20000 tPVC/7200h=2777.78 kg/h产品中含水0.2，则绝干树脂产量为2777.8×（1-0.002）2772.22 kg/h以2772.22/（1-5.2）2924.28kg/h为连续过程质量基准进行计算。考虑到各步损失后，汽提塔进料中应含绝干树脂量为2924.28×（1-1）2895.04kg/h其中，1为聚合釜和混料槽中

18、PVC损失百分数,按混料槽出料组成，以2895.04kg/h为基准，计算各组分的含量:VC10×（2895.04/8910）3.25 kg水19510.887×（2895.04/8910）6339.48 kg助剂NaOH（22.9+8.526）×（2895.04/8910）31.426×（2895.04/8910）=10.21 kg损失PVC2924.28×0.22.92 kg/hPVC出料量为2895.04-5.85=2889.19 kg损失VC2924.28×0.15.85 kg/hVC汽提量为3.25-2.920.33 kg，进

19、入废气处理系统或直接燃烧。水的出料量为6339.48+700=7039.48 kg汽提塔物料平衡表物料名称进料量/（kg/h）出料量/（kg/h）VCVC3.250.33损失VC2.92PVCPVC2895.042889.19损失PVC5.85水6339.487039.48 所需蒸汽量700 助剂NaOH10.2110.21合计9947.989947.983.4.4离心进料量为汽提塔出料量，其中VC含量可忽略不计。洗涤热水用量为1500kg/h。离心操作损失PVC2924.28×0.514.62 kg/hPVC出料量为2889.19-14.622874.57 kg离心后湿物料仍含水分

20、20，则含水量为2874.57×（20/80）718.64 kg,母液中含水7039.48+1500-718.64=7820.84 kg。离心操作物料平衡表物料名称进料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC2889.19 2874.57 PVC损失14.62 母液中含水7039.487820.84湿物料含水718.64 洗涤热水1500助剂NaOH10.2210.22合计11438.8811438.883.4.5气流干燥进料量为离心操作出料量。气流干燥损失PVC2924.28×129.24 kg/hPVC出料量为2874.57-29.242845.33 kg离心后湿物料仍含水分5，则含水量为2845.33×（5/95）149.75 kg脱走水718.64-149.75=568.89 kg气流干燥物料平衡表物料名称进料量/(kg/h)出料量/(kg/h)PVC2874.57 2845.33 损失PVC29.24 水718.6414