《物料衡算與能量衡算.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、3.物料衡算與能量衡算本章主要內(nèi)容物料衡算熱量衡算運(yùn)用計(jì)算軟件進(jìn)行化工工藝計(jì)算物料衡算的定義運(yùn)用能量守恒定律，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備進(jìn)行研究，計(jì)算輸入或輸出的物流量及組分等。3.1物料衡算3.1.1基本原理A.物料衡算的目的B.物料衡算的依據(jù)C.物料衡算基準(zhǔn)D.物料衡算程序A.物料衡算的目的（1）原材料消耗定額，判斷是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）各設(shè)備的輸入及輸出的物流量，摩爾分率組成及其他組成，并列表，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)，并確定三廢排放位置、數(shù)量及組成，有利于進(jìn)一步提出三廢治理的方法。（3）作為熱量計(jì)算的依據(jù)。（4）根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪出物流圖，可進(jìn)行管路設(shè)計(jì)及材質(zhì)、儀表及自控設(shè)

2、計(jì)的選取等。B.物料衡算的依據(jù)（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中確定的技術(shù)方案、產(chǎn)品生產(chǎn)能力、年工作時(shí)間及操作方法。（2）建設(shè)單位或研究單位所提供的要求、設(shè)計(jì)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或中試等數(shù)據(jù)，主要有：a）化工單元過(guò)程的主要化學(xué)反應(yīng)方程式、反應(yīng)物配比、轉(zhuǎn)化率、選擇性、總收率、催化劑狀態(tài)及加入配比量、催化劑是否回收使用、安全性能（爆炸上下限）等。b)原料及產(chǎn)品的分離方式，各步的回收率，采用物料分離劑時(shí)，加入分離劑的配比。c)特殊化學(xué)品的物性，如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、飽和蒸汽壓、閃點(diǎn)等。（3）工藝流程示意圖C.物料衡算基準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)質(zhì)量基準(zhǔn)體積基準(zhǔn)干濕基準(zhǔn)（1）時(shí)間基準(zhǔn)對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)，以一段時(shí)間間隔作為計(jì)算基準(zhǔn)，如

3、1秒、1小時(shí)、1天等的投料量或產(chǎn)品量。這種基準(zhǔn)可直接聯(lián)系到生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算，如年產(chǎn)300萬(wàn)噸乙烯裝置，年操作時(shí)間為8000h，每小時(shí)的平均產(chǎn)量為37.5t。對(duì)間歇生產(chǎn)，一般可以一釜或一批料的生產(chǎn)周期作為基準(zhǔn)。（2）質(zhì)量基準(zhǔn)當(dāng)系統(tǒng)介質(zhì)為液、固相時(shí)，選擇一定質(zhì)量的原料或產(chǎn)品作為計(jì)算基準(zhǔn)是合適的。如以煤、石油、礦石為原料的化工過(guò)程采用一定量的原料，例如：1kg、1000kg等作基準(zhǔn)。如果所用原料或產(chǎn)品系單一化合物，或者由已知組成百分?jǐn)?shù)和組分分子量的多組分組成，那么用物質(zhì)的量（摩爾）作基準(zhǔn)更方便。（3）體積基準(zhǔn)對(duì)氣體物料進(jìn)行衡算時(shí)選用體積基準(zhǔn)。這時(shí)應(yīng)將實(shí)際情況下的體積換算為標(biāo)準(zhǔn)

4、狀態(tài)下的體積，即標(biāo)準(zhǔn)體積，用m3（STP）表示。（4）干濕基準(zhǔn)生產(chǎn)中的物料，不論是氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，均含有一定的水分，因而在選用基準(zhǔn)時(shí)就有算不算水分在內(nèi)的問(wèn)題。不計(jì)算水分在內(nèi)的稱(chēng)為干基，否則為濕基。物料衡算的程序1（1）確定衡算的對(duì)象、體系與環(huán)境，并畫(huà)出計(jì)算對(duì)象的草圖。對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)流程，要畫(huà)出物料流程示意圖（或流程框圖）。繪制物料流程圖時(shí)，要著重考慮物料的種類(lèi)和走向，輸入和輸出要明確（2）確定計(jì)算任務(wù)，明確哪些是已知項(xiàng)，那些是待求項(xiàng)，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)公式，力求計(jì)算方法簡(jiǎn)便（3）確定過(guò)程所涉及的組分（4）對(duì)物流流股進(jìn)行編號(hào)，并標(biāo)注物流變量物料衡算的程序2（5）收集數(shù)據(jù)資料（6）列

5、出物料衡算方程（7）列出過(guò)程的全部獨(dú)立物料平衡方程式及其他相關(guān)約束式（8）選擇計(jì)算基準(zhǔn)（9）統(tǒng)計(jì)變量個(gè)數(shù)與方程個(gè)數(shù)，確定設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)及全部設(shè)計(jì)變量（10）整理計(jì)算結(jié)果（11）繪制物料流程圖(5)收集數(shù)據(jù)資料a）生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時(shí)間。生產(chǎn)規(guī)模為設(shè)計(jì)任務(wù)中所規(guī)定，生產(chǎn)時(shí)間指全年的有效生產(chǎn)天數(shù)b）有關(guān)的定額和技術(shù)指標(biāo)。這類(lèi)數(shù)據(jù)通常指產(chǎn)品單耗、配料比、循環(huán)比、固液比、汽液比、回流比、利用率、轉(zhuǎn)化率、選擇性、單程收率、總收率等。有些數(shù)據(jù)由經(jīng)驗(yàn)確定。c）原輔材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的規(guī)格，包括原料的有效成分和雜質(zhì)含量，氣體或液體混合物的組成等。d）與過(guò)程有關(guān)的物理化學(xué)參數(shù)。列出物料衡算方程即

6、：（Fi-F0）+（Dp-Dr）＝W（3-1）進(jìn)入過(guò)程單元的物料量Fi流出過(guò)程單元的物料量Fo在過(guò)程單元內(nèi)生成的物料量Dp在過(guò)程單元內(nèi)消耗的物料量Dr過(guò)程單元內(nèi)積累的物料量W物料衡算方程的簡(jiǎn)化形式穩(wěn)定操作過(guò)程（Fi-F0）+（Dp-Dr）＝0系統(tǒng)內(nèi)無(wú)化學(xué)反應(yīng)（Fi-F0）＝W系統(tǒng)內(nèi)無(wú)化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定操作過(guò)程（Fi-F0）＝0原材料消耗一覽表序號(hào)原料名稱(chēng)單位規(guī)格成品消耗定額（單耗2）每小時(shí)消耗量每年消耗量備注1尿素t含氨量≥46.3％2.31.75108002液氨t99.5％0.20.14710703催化劑t0.01604道生1kg工業(yè)級(jí)0.2251.355氮?dú)鈓3(STP)99

7、.5％3630m3/h21.6×104≥0.4Mpa6熔鹽kg工業(yè)級(jí)0.321.97燃料油t0.8150.6649108包裝袋套450×8004033.3240×103物料衡算舉例A．無(wú)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算B．有化學(xué)反應(yīng)的物料衡算C．帶循環(huán)和旁路過(guò)程的物料衡算A．無(wú)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算在系統(tǒng)中，物料沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，稱(chēng)為無(wú)反應(yīng)過(guò)程。這類(lèi)過(guò)程通常又稱(chēng)為化工單元操作，諸如流體輸送、粉碎、換熱、混合、分離（吸收、精餾、萃取、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥）等。例題3-1設(shè)計(jì)一套從氣體中回收丙酮的裝置系統(tǒng)，并計(jì)算回收丙