(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目的與要求把握化工過程物料衡算的根本方法，包括無化學反響的物料衡算、有化學反響的物料衡算。主要教學內(nèi)容物料衡算式、物料衡算的根本方法、無化學反響的物料衡算、有化學反響的物料衡算以及物料衡算的計算機解題。重點與難點：重點：無化學反響及有化學反響的物料衡算方法難點：具有循環(huán)、排放及旁路過程的物料衡算8+6S學時物料衡算是化工計算中最根本、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，一種是對已有的生產(chǎn)設備或裝置，利用實際測定的數(shù)據(jù)，算出另—些不能直接測定的物料量。用此計算結果，對生產(chǎn)狀況進展分析、作出推斷求出進出各設備的物料量，然后再作能量衡算，求出設備或過程的熱負荷，從而確定設備尺寸及整個工藝流程?！獋€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化工過程的類型程作物料或能量衡算時，必需先了解生產(chǎn)過程的類型。間歇操作過程：4－2物料衡算式恒定律，對某一個體系，輸入體系的物料量應當?shù)扔谳敵鑫锪狭颗c體系內(nèi)積存量之和。所以，物料衡算的根本關系式應當表示為；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，由反響而生成的量，應取加號。物質(zhì)的量(摩爾數(shù))平衡。假設體系內(nèi)有化學反響，則衡算式中各項用摩爾／時子數(shù)不守恒。進展物料衡算時，為了能順當?shù)亟忸}，避開錯誤，必需把握解題技巧，樣才能獲得準確的計算結果。4－3 畫物料流程簡圖方法求解物料衡算問題，首先應當依據(jù)給定的條件畫出流程簡圖。圖中用簡潔的方框表示過程中的設備，用線條和箭頭表示每個流股的途徑和流向。并符號表示。4—4計算基準及其選擇計算簡化，避開錯誤。性規(guī)定。依據(jù)不同過程的特點，選樣計算基準時，應當留意以下幾點：應選擇變量數(shù)最多的流股作為計算基準。對液體或固體的體系，常選取單位質(zhì)量作基準。對連續(xù)流淌體系，用單位時間作計算基準有時較便利。搜集計算數(shù)據(jù)。確定衡算體系。

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物料衡算的步驟無化學反響，則此步可免去。選擇適宜的計算基準，并在流程圖上注明所選的基準值。列出物料衡算式，然后用數(shù)學方法求解。將計算結果列成輸入一輸出物料表。第三節(jié)無化學反響過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 簡潔過程的物料衡算簡潔過程是指僅有一個設備或一個單元操作或整個過程簡化成一個界就是體系邊界。第四章物料衡算當利用代數(shù)法求解時，列衡算式應留意以下幾點：1．無化學反響體系，能列出的獨立物料衡算式數(shù)目，最多等于輸入和輸出物料中化學組分的數(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 有多個設備過程的物料衡算甚至無法求解。50％苯、3020％(mol％)1000mol／h2物料組成。第四章物料衡算有化學反響過程的物料衡算第四章物料衡算各反響物的實際用量．并不等于化學反響式中的理論量。為了使所需的反響順當進展，或使其中較昂貴的反響物全部轉(zhuǎn)化，常常使價格較低廉的一些反響物用量過量。4—8反響轉(zhuǎn)化率、選擇性及收率等概念物的化學計量數(shù)大小可稱其為限制反響物與過量反響物。1．限制反響物：化學反響原料不按化學計量比配料時，其中以最小化學計量數(shù)存在的反響物稱為限制反響物。2．過量反響物：不按化學計量比配料的原料中，某種反響物的量超過限制反響物完全反響所需總的理論量，該反響物稱為過量反響物。3．過量百分數(shù)：過量反響物超過限制反響物所需理論量的局部占所需理論量的百分數(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 一般反響過程的物料衡算對有化學反響過程的物料衡算，由于各組分在過程中發(fā)生了化學反響，因此就不能簡潔地按(4—3)式列組分的衡算式，必需考慮化學反響中生成或消耗的量，應當依據(jù)化學反響式，按(4—4)式列衡算方程。對一般的反響過程，可用以下幾種方法求解。一、直接求解法比較簡潔可依據(jù)化學反響式直接求解，不必列出衡算式，如下例。二、元素衡算具體的化學反響，而是依據(jù)元素種類被轉(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。在整個反響過程中，它的數(shù)量不變。聯(lián)系組分的含量進展關聯(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)量分數(shù)為xPT，則F與P之間的關系為4—10 有平衡反響過程的物料衡算對有平衡反響過程的物料衡算，除了需要建立物料或元素衡算式以下例。4—11 具有循環(huán)、排放及旁路過程的物料衡算在化工過程中，有一些具有循環(huán)、排放及旁路的過程，這類過程的則可以利用聯(lián)系組分計算。一、循環(huán)過程的物料衡算在化工生產(chǎn)中，有一些反響過程每次經(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。某些無化學反響過程，如蒸發(fā)．結晶過程、精餾過程等，為了提高原料利用率或為保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善經(jīng)濟指標、也有承受循環(huán)過程的。二、具有循環(huán)及排放過程的物料衡算掉，以維持進料中雜質(zhì)的含量不再增大。例如，假定反響器進料A100kg/h，進料含10ppm的惰5050kg／h未反響20ppm4—6①。5050％的混合料，