第4章 物料衡算

《第4章 物料衡算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、PharmaceuticalEngineering第4章物料衡算4.1概述4.2物料衡算基本理论4.3物料衡算举例1PharmaceuticalEngineering4.1概述物料衡算是最先进行的一个计算项目，其结果是后续的能量衡算、设备选型或工艺设计、车间布置设计、管道设计等各单项设计的依据，因此，物料衡算结果的正确与否直接关系到整个工艺设计可靠程度。2PharmaceuticalEngineering物料衡算的依据是工艺流程示意图以及为物料衡算收集的有关资料。虽然工艺流程示意图只是定性地给出了物料的来龙去脉，但它决定了应对哪些过程或设备进行物料衡算，以及这些过程或设备所涉及的物料

2、。可见，工艺流程示意图对物料衡算起着重要的指导作用。4.1概述3PharmaceuticalEngineering制药工业包括原料药工业和制剂工业,其中制剂工业的生产过程通常为物理过程,其物料衡算比较简单。原料药的生产途径很多,如化学合成、生物发酵、中草药提取等。本章主要讨论化学过程的物料衡算。4.1概述4PharmaceuticalEngineering4.2.1物料衡算平衡方程式4.2.2衡算基准4.2.3衡算范围4.2.4衡算方法和步骤4.2物料衡算基本理论5PharmaceuticalEngineering1.物理过程根据质量守恒定律，(4-1)式中——输入体系的总物料量；—

3、—输出体系的总物料量；GA——物料在体系中的总累积量。上式也适用于物理过程任一组分或元素的物料衡算。4.2.1物料衡算平衡方程式6PharmaceuticalEngineering对于稳态过程，物料在体系内没有累积，式(4-1)可简化为(4-2)式(4-2)表明，对于物理过程，若物料在体系内没有累积，则输入体系的物料量等于离开体系的物料量，不仅总质量平衡，而且对其中的任一组分或元素也平衡。4.2.1物料衡算平衡方程式7PharmaceuticalEngineering2.化学过程对于有化学反应的体系，式(4-1)和(4-2)仍可用于体系的总物料衡算或任一元素的物料衡算，但不能用于组分

4、的物料衡算。(4-3)4.2.1物料衡算平衡方程式8PharmaceuticalEngineering同样，对于稳态过程，组分在体系内没有累积，则式(4-3)可简化为:4.2.1物料衡算平衡方程式9PharmaceuticalEngineering在进行物料衡算或热量衡算时，都必须选择相应的衡算基准作为计算的基础。(1)单位时间(2)单位质量(3)单位体积4.2.2衡算基准10PharmaceuticalEngineering对于间歇生产过程和连续生产过程，均可以单位时间间隔内的投料量或产品量为基准进行物料衡算。根据计算的方便，对于间歇生产过程，单位时间间隔常取一批操作的生产周期；对

5、于连续生产过程，单位时间间隔可以是1秒、1小时、1天或1年。(1)衡算基准——单位时间11PharmaceuticalEngineering产品的年产量、日产量和年生产日之间的关系为(4-5)式中的年产量由设计任务所规定；年生产日要视具体的生产情况而定。(1)衡算基准——单位时间12PharmaceuticalEngineering对于间歇生产过程和连续生产过程，也可以一定质量，如1kg、1000kg(1吨)或1mol、1kmol的原料或产品为基准进行物料衡算。(2)衡算基准——单位质量13PharmaceuticalEngineering若所处理的物料为气相，则可以单位体积的原料或

6、产品为基准进行物料衡算。由于气体的体积随温度和压力而变化,因此,应将操作状态下的气体体积全部换算成标准状态下的体积,即以1m3(标况下)的原料或产品为基准进行物料衡算。这样既能消除温度和压力变化所带来的影响,又能方便地将气体体积换算成摩尔数。(3)衡算基准——单位体积14PharmaceuticalEngineering在进行物料衡算时,经常会遇到比较复杂的计算。为计算方便,一般要划定物料衡算范围。根据衡算目的和对象的不同,衡算范围可以是一台设备、一套装置、一个工段、一个车间、一个工厂等。衡算范围一经划定,即可视为一个独立的体系。凡进入体系的物料均为输入项，离开体系的物料均为输出项。

7、4.2.3衡算范围15PharmaceuticalEngineering4.2.3衡算范围16PharmaceuticalEngineering(1)明确衡算目的，如通过物料衡算确定生产能力、纯度、收率等数据。(2)明确衡算对象，划定衡算范围，绘出物料衡算示意图，并在图上标注与物料衡算有关的已知和未知的数据。(3)对于有化学反应的体系，应写出化学反应方程式(包括主、副反应)，以确定反应前后的物料组成及各组分之间的摩尔比。4.2.4衡算方法和步骤17Phar