物料衡算与能量衡算培训资料.ppt

《物料衡算与能量衡算培训资料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、上节课主要教学内容常用化工典型设备（泵、压缩机、换热器、反应器、蒸馏塔）的自控方案。泵：离心泵、容积式、泵真空泵。压缩机：往复、离心。换热器：无相变、有相变。反应器：釜式反应器、固定床反应器。蒸馏塔：提馏段指标控制、精馏段指标控制、蒸馏塔的双温差控制。自控设计条件。第三章物料衡算和能量衡算化工过程的物料衡算和能量衡算，是利用物理与化学的基本定律，对化工过程单元及化工过程单元系统的物料平衡与能量平衡进行定量的计算。确定原材料的消耗与定额。确定各物流的流量、组成和状态。确定每一设备内物质转换与能量传递的速度。为确定操作方案、设备选型及设备尺寸的确定、管路设施与公用工程的设计提供依据。第0节物料衡算

2、的基本方法和程序一、物料衡算的基本方法化工过程的类型间歇操作过程：原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作完成后，物料一次排出。连续操作过程：在整个操作期间，原料不断稳定地输入生产设备，同时不断从设备排出同样数量（总量）的物料。半连续操作过程：操作时物料一次输入或分批输入，而出料是连续的，或连续输入物料，而出料是一次或分批的。稳定状态操作就是整个化工过程的操作条件不随时间而变化。一、物料衡算的基本方法物料平衡方程进入过程单元的物料量流出过程单元的物料量在过程单元内生成的物料量在过程单元内消耗的物料量过程单元内累积的物料量(Fi)(Fo)(Dp)(Dr)(W)(Fi-Fo

3、)+(Dp-Dr)=W稳定操作过程(Fi-Fo)+(Dp-Dr)=0系统内无化学反应(Fi-Fo)=W系统内无化学反应的稳态操作过程(Fi-Fo)=0物料衡算基准时间基准、批量基准、质量基准、物质的量基准、标准体积基准。二、物料衡算的基本程序1、搜集计算数据。2、画出物料流程简图。3、确定衡算体系。4、写出化学反应方程式，包括主反应和副反应，标出有用的分子量。5、选择合适的计算基准，并在流程图上注明所选的基准值。6、列出物料衡算式，然后用数学方法求解。7、将计算结果列成输入－输出物料表(物料平衡表)。8、校核计算结果第一节连续过程的物料衡算稳态过程，体系内无物料积累。（3-1)Fi—第i股物流

4、物质的量流量；xij—第j组分在第i股物流中的摩尔分数；vjm—第j组分在第m个化学反应中的化学计量系数;rm—第m个化学反应的反应速率；Nr—过程中所包含的化学反应个数。一、非反应过程的物料衡算[例3-0A]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。[例3-0A]解：设x-废酸量，y-浓H2SO4量，z-浓HNO3量；(kg）1、画物料流程简图（见上页图）2、选择基准基准：100kg混合酸3、列物料衡算式总物料衡算式x+y+z=100

5、(1)H2SO4的衡算式0.57x+0.93y=100×0.6=60(2)HNO3的衡算式0.23x+0.90z=100×0.27=27(3)解(1)，(2)，(3)方程，得:X=41.8kg,y=39kg,z=19.2kg;水量=41.8×0.2+39×0.07+19.2×0.10=13kg.[例3-0B]有一个蒸馏塔，输入和输出物料量及组成如下图.输入物料中A组分的98.7％自塔顶蒸出。求每千克输入物料可得到塔顶馏出物2的量及其组成。[例3-0B]解1、画物料流程简图（见上页图）2、选择基准基准：100kg/h输入物料令x=馏出物中A的百分含量，y=馏出物中B的百分含量。流股号流量/kg/

6、h组分/mol%ABC123100PW20x0.530y5.5501-x-y94.0[例3-0B]解3、列物料衡算式流股2中A组分量为:P·x＝100×20%×98.7%=19.74kg(1)A组分衡算式100×20%=W×0.5%+19.74(2)W=52kg总物料衡算式100 =P+W(3)P=100－52=48kgB组分衡算式100×30%=5.5×W+P×y(4)y=56.54%x=19.74/P=19.74/48=41.13%C组成1–x–y=1–41.13%–56.54=2.33%由C组分衡算式100×50%=52×94%+48(1–x–y)1–x–y=2.33%4、物料平衡表序号

7、物料名称占进料/%占流股/%流量/kg/h入方1进料A2020202进料B3030303进料C505050合计100100100出方4塔顶A19.7441.1319.745塔顶B27.1456.5427.146塔顶C1.122.331.127塔底A0.260.50.268塔底B2.865.52.869塔底C48.889448.88合计100100二、反应过程的物料衡算1、反应转化率、选择性及收率等