(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學(xué)目的與要求把握化工過(guò)程物料衡算的根本方法，包括無(wú)化學(xué)反響的物料衡算、有化學(xué)反響的物料衡算。主要教學(xué)內(nèi)容物料衡算式、物料衡算的根本方法、無(wú)化學(xué)反響的物料衡算、有化學(xué)反響的物料衡算以及物料衡算的計(jì)算機(jī)解題。重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：無(wú)化學(xué)反響及有化學(xué)反響的物料衡算方法難點(diǎn)：具有循環(huán)、排放及旁路過(guò)程的物料衡算8+6S學(xué)時(shí)物料衡算是化工計(jì)算中最根本、也是最重要的內(nèi)容之一，它是能量衡算的根底。通常，物料衡算有兩種狀況，一種是對(duì)已有的生產(chǎn)設(shè)備或裝置，利用實(shí)際測(cè)定的數(shù)據(jù)，算出另—些不能直接測(cè)定的物料量。用此計(jì)算結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)狀況進(jìn)展分析、作出推斷求出進(jìn)出各設(shè)備的物料量，然后再作能量衡算，求出設(shè)備或過(guò)程的熱負(fù)荷，從而確定設(shè)備尺寸及整個(gè)工藝流程?！獋€(gè)孤立物系中，不管物質(zhì)發(fā)生任何變化，它的質(zhì)量始終不變(不包括核反響，團(tuán)為核反響能量變比格外大，此定律不適用)。第一節(jié)物料衡算式4－1化工過(guò)程的類(lèi)型程作物料或能量衡算時(shí)，必需先了解生產(chǎn)過(guò)程的類(lèi)型。間歇操作過(guò)程：4－2物料衡算式恒定律，對(duì)某一個(gè)體系，輸入體系的物料量應(yīng)當(dāng)?shù)扔谳敵鑫锪狭颗c體系內(nèi)積存量之和。所以，物料衡算的根本關(guān)系式應(yīng)當(dāng)表示為；把由反響消耗或生成的量亦考慮在內(nèi)。所以(4—1)式成為：算時(shí)，由反響而生成的量，應(yīng)取加號(hào)。物質(zhì)的量(摩爾數(shù))平衡。假設(shè)體系內(nèi)有化學(xué)反響，則衡算式中各項(xiàng)用摩爾／時(shí)子數(shù)不守恒。進(jìn)展物料衡算時(shí)，為了能順當(dāng)?shù)亟忸}，避開(kāi)錯(cuò)誤，必需把握解題技巧，樣才能獲得準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。4－3 畫(huà)物料流程簡(jiǎn)圖方法求解物料衡算問(wèn)題，首先應(yīng)當(dāng)依據(jù)給定的條件畫(huà)出流程簡(jiǎn)圖。圖中用簡(jiǎn)潔的方框表示過(guò)程中的設(shè)備，用線條和箭頭表示每個(gè)流股的途徑和流向。并符號(hào)表示。4—4計(jì)算基準(zhǔn)及其選擇計(jì)算簡(jiǎn)化，避開(kāi)錯(cuò)誤。性規(guī)定。依據(jù)不同過(guò)程的特點(diǎn)，選樣計(jì)算基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)留意以下幾點(diǎn)：應(yīng)選擇變量數(shù)最多的流股作為計(jì)算基準(zhǔn)。對(duì)液體或固體的體系，常選取單位質(zhì)量作基準(zhǔn)。對(duì)連續(xù)流淌體系，用單位時(shí)間作計(jì)算基準(zhǔn)有時(shí)較便利。搜集計(jì)算數(shù)據(jù)。確定衡算體系。

4—5

物料衡算的步驟無(wú)化學(xué)反響，則此步可免去。選擇適宜的計(jì)算基準(zhǔn)，并在流程圖上注明所選的基準(zhǔn)值。列出物料衡算式，然后用數(shù)學(xué)方法求解。將計(jì)算結(jié)果列成輸入一輸出物料表。第三節(jié)無(wú)化學(xué)反響過(guò)程的物料衡算以依據(jù)物料衡算式(4—3)，列出總物料和各組分的衡算式，再用代數(shù)法求解。4－6 簡(jiǎn)潔過(guò)程的物料衡算簡(jiǎn)潔過(guò)程是指僅有一個(gè)設(shè)備或一個(gè)單元操作或整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)化成一個(gè)界就是體系邊界。第四章物料衡算當(dāng)利用代數(shù)法求解時(shí)，列衡算式應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：1．無(wú)化學(xué)反響體系，能列出的獨(dú)立物料衡算式數(shù)目，最多等于輸入和輸出物料中化學(xué)組分的數(shù)目。2．首先列出含未知量數(shù)目最少的物料衡算方程，以便于解題。3．總體的量和組成．檢查能列出的衡算方程數(shù)目是否等于未知量的數(shù)目。第四章物料衡算4—7 有多個(gè)設(shè)備過(guò)程的物料衡算甚至無(wú)法求解。50％苯、3020％(mol％)1000mol／h2物料組成。第四章物料衡算有化學(xué)反響過(guò)程的物料衡算第四章物料衡算各反響物的實(shí)際用量．并不等于化學(xué)反響式中的理論量。為了使所需的反響順當(dāng)進(jìn)展，或使其中較昂貴的反響物全部轉(zhuǎn)化，常常使價(jià)格較低廉的一些反響物用量過(guò)量。4—8反響轉(zhuǎn)化率、選擇性及收率等概念物的化學(xué)計(jì)量數(shù)大小可稱(chēng)其為限制反響物與過(guò)量反響物。1．限制反響物：化學(xué)反響原料不按化學(xué)計(jì)量比配料時(shí)，其中以最小化學(xué)計(jì)量數(shù)存在的反響物稱(chēng)為限制反響物。2．過(guò)量反響物：不按化學(xué)計(jì)量比配料的原料中，某種反響物的量超過(guò)限制反響物完全反響所需總的理論量，該反響物稱(chēng)為過(guò)量反響物。3．過(guò)量百分?jǐn)?shù)：過(guò)量反響物超過(guò)限制反響物所需理論量的局部占所需理論量的百分?jǐn)?shù)。轉(zhuǎn)化率：第四章物料衡算第四章物料衡算選擇性；收率：4—9 一般反響過(guò)程的物料衡算對(duì)有化學(xué)反響過(guò)程的物料衡算，由于各組分在過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反響，因此就不能簡(jiǎn)潔地按(4—3)式列組分的衡算式，必需考慮化學(xué)反響中生成或消耗的量，應(yīng)當(dāng)依據(jù)化學(xué)反響式，按(4—4)式列衡算方程。對(duì)一般的反響過(guò)程，可用以下幾種方法求解。一、直接求解法比較簡(jiǎn)潔可依據(jù)化學(xué)反響式直接求解，不必列出衡算式，如下例。二、元素衡算具體的化學(xué)反響，而是依據(jù)元素種類(lèi)被轉(zhuǎn)化及重組合的概念表示為輸入(某種元素)＝輸出(同種元素)算題，可以列出元素衡算式，用代數(shù)法求解。三、用聯(lián)系組分作衡算”是指隨物料輸入體系，但完全不參與反響，又隨物料從體系輸出的組分。在整個(gè)反響過(guò)程中，它的數(shù)量不變。聯(lián)系組分的含量進(jìn)展關(guān)聯(lián)。例如，F(xiàn)、P分別為輸入、輸出物料，T為聯(lián)系組分。TFxfTP中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為xPT，則F與P之間的關(guān)系為4—10 有平衡反響過(guò)程的物料衡算對(duì)有平衡反響過(guò)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 具有循環(huán)、排放及旁路過(guò)程的物料衡算在化工過(guò)程中，有一些具有循環(huán)、排放及旁路的過(guò)程，這類(lèi)過(guò)程的則可以利用聯(lián)系組分計(jì)算。一、循環(huán)過(guò)程的物料衡算在化工生產(chǎn)中，有一些反響過(guò)程每次經(jīng)反響器后的轉(zhuǎn)化率不高，有的(即原料一次通過(guò)反響器的轉(zhuǎn)化率)約30％左右；由氫、氮合成氨的單程轉(zhuǎn)化率一般204—5％。因此在反響器出口的產(chǎn)物中有大量原料未反響。為提高原料的利4—5。某些無(wú)化學(xué)反響過(guò)程，如蒸發(fā)．結(jié)晶過(guò)程、精餾過(guò)程等，為了提高原料利用率或?yàn)楸ＷC產(chǎn)品質(zhì)量、改善經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、也有承受循環(huán)過(guò)程的。二、具有循環(huán)及排放過(guò)程的物料衡算掉，以維持進(jìn)料中雜質(zhì)的含量不再增大。例如，假定反響器進(jìn)料A100kg/h，進(jìn)料含10ppm的惰5050kg／h未反響20ppm4—6①。5050％的混合料，