(物料管理)物料衡算

第四章物料衡算第四章物料衡算第四章物料衡算教学目的与要求把握化工过程物料衡算的根本方法，包括无化学反响的物料衡算、有化学反响的物料衡算。主要教学内容物料衡算式、物料衡算的根本方法、无化学反响的物料衡算、有化学反响的物料衡算以及物料衡算的计算机解题。重点与难点：重点：无化学反响及有化学反响的物料衡算方法难点：具有循环、排放及旁路过程的物料衡算8+6S学时物料衡算是化工计算中最根本、也是最重要的内容之一，它是能量衡算的根底。通常，物料衡算有两种状况，一种是对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，算出另—些不能直接测定的物料量。用此计算结果，对生产状况进展分析、作出推断求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。—个孤立物系中，不管物质发生任何变化，它的质量始终不变(不包括核反响，团为核反响能量变比格外大，此定律不适用)。第一节物料衡算式4－1化工过程的类型程作物料或能量衡算时，必需先了解生产过程的类型。间歇操作过程：4－2物料衡算式恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应当等于输出物料量与体系内积存量之和。所以，物料衡算的根本关系式应当表示为；把由反响消耗或生成的量亦考虑在内。所以(4—1)式成为：算时，由反响而生成的量，应取加号。物质的量(摩尔数)平衡。假设体系内有化学反响，则衡算式中各项用摩尔／时子数不守恒。进展物料衡算时，为了能顺当地解题，避开错误，必需把握解题技巧，样才能获得准确的计算结果。4－3 画物料流程简图方法求解物料衡算问题，首先应当依据给定的条件画出流程简图。图中用简洁的方框表示过程中的设备，用线条和箭头表示每个流股的途径和流向。并符号表示。4—4计算基准及其选择计算简化，避开错误。性规定。依据不同过程的特点，选样计算基准时，应当留意以下几点：应选择变量数最多的流股作为计算基准。对液体或固体的体系，常选取单位质量作基准。对连续流淌体系，用单位时间作计算基准有时较便利。搜集计算数据。确定衡算体系。

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物料衡算的步骤无化学反响，则此步可免去。选择适宜的计算基准，并在流程图上注明所选的基准值。列出物料衡算式，然后用数学方法求解。将计算结果列成输入一输出物料表。第三节无化学反响过程的物料衡算以依据物料衡算式(4—3)，列出总物料和各组分的衡算式，再用代数法求解。4－6 简洁过程的物料衡算简洁过程是指仅有一个设备或一个单元操作或整个过程简化成一个界就是体系边界。第四章物料衡算当利用代数法求解时，列衡算式应留意以下几点：1．无化学反响体系，能列出的独立物料衡算式数目，最多等于输入和输出物料中化学组分的数目。2．首先列出含未知量数目最少的物料衡算方程，以便于解题。3．总体的量和组成．检查能列出的衡算方程数目是否等于未知量的数目。第四章物料衡算4—7 有多个设备过程的物料衡算甚至无法求解。50％苯、3020％(mol％)1000mol／h2物料组成。第四章物料衡算有化学反响过程的物料衡算第四章物料衡算各反响物的实际用量．并不等于化学反响式中的理论量。为了使所需的反响顺当进展，或使其中较昂贵的反响物全部转化，常常使价格较低廉的一些反响物用量过量。4—8反响转化率、选择性及收率等概念物的化学计量数大小可称其为限制反响物与过量反响物。1．限制反响物：化学反响原料不按化学计量比配料时，其中以最小化学计量数存在的反响物称为限制反响物。2．过量反响物：不按化学计量比配料的原料中，某种反响物的量超过限制反响物完全反响所需总的理论量，该反响物称为过量反响物。3．过量百分数：过量反响物超过限制反响物所需理论量的局部占所需理论量的百分数。转化率：第四章物料衡算第四章物料衡算选择性；收率：4—9 一般反响过程的物料衡算对有化学反响过程的物料衡算，由于各组分在过程中发生了化学反响，因此就不能简洁地按(4—3)式列组分的衡算式，必需考虑化学反响中生成或消耗的量，应当依据化学反响式，按(4—4)式列衡算方程。对一般的反响过程，可用以下几种方法求解。一、直接求解法比较简洁可依据化学反响式直接求解，不必列出衡算式，如下例。二、元素衡算具体的化学反响，而是依据元素种类被转化及重组合的概念表示为输入(某种元素)＝输出(同种元素)算题，可以列出元素衡算式，用代数法求解。三、用联系组分作衡算”是指随物料输入体系，但完全不参与反响，又随物料从体系输出的组分。在整个反响过程中，它的数量不变。联系组分的含量进展关联。例如，F、P分别为输入、输出物料，T为联系组分。TFxfTP中的质量分数为xPT，则F与P之间的关系为4—10 有平衡反响过程的物料衡算对有平衡反响过程的物料衡算，除了需要建立物料或元素衡算式以下例。4—11 具有循环、排放及旁路过程的物料衡算在化工过程中，有一些具有循环、排放及旁路的过程，这类过程的则可以利用联系组分计算。一、循环过程的物料衡算在化工生产中，有一些反响过程每次经反响器后的转化率不高，有的(即原料一次通过反响器的转化率)约30％左右；由氢、氮合成氨的单程转化率一般204—5％。因此在反响器出口的产物中有大量原料未反响。为提高原料的利4—5。某些无化学反响过程，如蒸发．结晶过程、精馏过程等，为了提高原料利用率或为保证产品质量、改善经济指标、也有承受循环过程的。二、具有循环及排放过程的物料衡算掉，以维持进料中杂质的含量不再增大。例如，假定反响器进料A100kg/h，进料含10ppm的惰5050kg／h未反响20ppm4—6①。5050％的混合料，