物料衡算与能量衡算培训课件(000002).ppt

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1、化工设计第三章物料衡算与能量衡算Chart3materielbalanceandenergybalance主要内容物料衡算能量衡算化工模拟软件在化工设计中的应用132物料衡算的目的和意义1、确定主、副产品的产量，原材料的消耗量，生产过程的物料损耗，各单元设备的流体流量及其组成以及“三废”的生成量判断是否达到设计要求（产品的技术经济指标）。2、作为能量衡算的基础。3、根据物料及能量衡算结果对生产设备和生产辅助设备进行设计和选型，对过程所需设备的投资及其可行性进行评价。3.1物料衡算物料衡算—运用质量守恒定律，对化工过程或设备进行

2、定量计算。一、物料衡算依据1.理论依据——质量守恒定律物料衡算范围单元操作的物料衡算——化工设备设计的前提化工过程的物料衡算——化工过程设计的前提物料衡算的一般表达式为：输入量－输出量＋生成量－消耗量＝积累量对稳定操作过程，积累量=0输入量-输出量+生成量-消耗量=0对无化学反应的过程：输入量－输出量＝积累量对无化学反应的稳定操作过程：输入量＝输出量2.数据基础(1)技术方案、操作方法、生产能力、年工作时。(2)建设单位或研究单位的要求、设计参数、小试及中试数据：化工单元过程的化学反应式、原料配比、转化率、选择率、总收率，催化

3、剂状态、用量、回收方法、安全性能等；原料及产品的分离方式，分离剂的用量，各步的回收率；特殊化学品的物性：沸点、熔点、饱和蒸汽压、闪点等。(3)工艺流程示意图。二、物料衡算基准物料衡算时须选择计算基准，并在计算过程中保持一致。一般计算过程的基准有以下几种：⑴时间基准：连续（小时，天……）间歇（釜，批……）⑵质量基准kg，mol，kmol……⑶体积基准m3（STP）⑷干湿基准干基（不含水），湿基（含水）例：100kg湿物料，其中含水10kg，按湿基：含水率为10%；若按干基：含水率为10/（100-10）×100%=11.11%实

4、际计算时，必须根据具体情况选择合适的基准，过程的物料衡算及能量衡算应在同一基准上进行。三、物料衡算的基本程序(1)确定衡算对象和范围，画出计算对象的草图。注意物料种类和走向，明确输入和输出。(2)确定计算任务，明确已知项、待求项，选择数学公式，力求使计算方法简化。(3)确定过程所涉及的组分，并对所有组分依次编号。(4)对物流的流股进行编号，并标注物流变量。(5)收集数据资料（设计任务所规定已知条件，与过程有关物理化学参数）：生产规模（设计任务所规定，t/年）和生产时间（指全年有效生产天数300~330天/年，计约8000h）。

5、有关定额的技术指标，通常指产品单耗、配料比、循环比、固液比、气液比、回流比、利用率、单程收率、回收率等等。原辅材料、产品、中间产品的规格；与过程有关有物理化学参数，如临界参数、密度或比体积、状态方程参数、蒸汽压、气液平衡常数或平衡关系等。(6)列出过程全部独立物料平衡方程式及其相关约束式，对有化学反应的还要写出化学反应方程式，指出其转化率和选择性。约束式分数约束式设备约束式①进料配比为一常数；②分流器出口物流具有相同的组成；③相平衡常数；④化学反应平衡常数；⑤化学反应的转化率、选择性或其他限度。①画出流程示意图。②列出已知数据

6、。③列出由物料平衡所需求解的问题。④决定系统的边界。⑤写出主、副产品的化学反应方程式。⑥约束条件确定。⑦选择计算基准。⑧进行物料平衡计算。⑨列出物料平衡表，并进行校核。⑩写出结论。物料衡算的方法和步骤一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的浓H2SO4及90％的浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的数量。混合器废酸浓硝酸浓硫酸混合酸①画出流程示意图。②列出已知数据。③列出由物料平衡所需求解的问题。④决定系统的边界。⑤写出主、副产品的

7、化学反应方程式。⑥约束条件确定。⑦选择计算基准。⑧进行物料平衡计算。⑨列出物料平衡表，并进行校核。⑩写出结论。物料衡算的方法和步骤一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的浓H2SO4及90％的浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的数量。混合器废酸浓硝酸HNO3H2O浓硫酸H2SO4H2OHNO30.23H2SO40.57H2O0.20混合酸HNO3H2SO4H2O0.900.100.930.070.270.600.13①画出流程示意

8、图。②列出已知数据。③列出由物料平衡所需求解的问题。④决定系统的边界。⑤写出主、副产品的化学反应方程式。⑥约束条件确定。⑦选择计算基准。⑧进行物料平衡计算。⑨列出物料平衡表，并进行校核。⑩写出结论。物料衡算的方法和步骤混合器废酸HNO30.23H2SO40.57H2O0.20