化工生产过程物料衡算和能量衡算

化工生产过程物料衡算和能量衡算

一、物料衡算

物料衡算主要是对物料在生产过程中的流动进行定量分析和计算。它

包括物料的进出口流量、过程中的转化和损失等方面。物料衡算的目的是

确定物料的流动情况,以控制和优化生产过程。

物料衡算通常涉及以下几个方面:

1.原料的输入和产物的输出:从化工生产过程的角度来看,物料衡算

的第一步是确定原料的输入和产物的输出。这可以通过物料的质量或体积

以及流量来衡量。

2.过程中的转化:化工生产过程中,原料经过一系列的化学反应、物

理过程和分离步骤,转化成所需的产物。物料衡算需要确定过程中每个反应、过程或分离步骤涉及的物料流量和转化率,以及产物的纯度和收率。

3.丢失与损耗:化工生产过程中常常存在物料的丢失和损耗,如挥发、固体颗粒的落地损失等。物料衡算需要考虑这些损耗,并尽量减少它们的

发生。

物料衡算的重要性在于通过对物料流动的定量分析,可以帮助工程师

了解和控制生产过程中的物料转化、损耗和产物生成情况,从而优化生产

过程。

二、能量衡算

能量衡算是对化工生产过程中能量转换的定量分析和计算。它涉及到

能源的输入与输出以及能量的转化。能量衡算可用于改善能源效率,减少

能源消耗和废弃物的排放。

能量衡算主要包括以下几个方面:

1.能源输入:能源是化工生产过程中的重要驱动力之一,常见的能源包括电能、燃料、蒸汽等。能量衡算需要确定能源的类型、质量或热值、消耗量和运用效率。

2.能量转化:化工生产过程中会发生能量的转化,如化学反应产生的热能、电能转化为机械能等。能量衡算需要考虑这些能量转化过程,并计算能量的转化率和损耗。

3.能源的输出:化工生产过程中也会有能源的输出,如废热、废气、废水等。能量衡算需要确定这些能源输出的类型、质量或热值、排放量以及处理方式。

能量衡算的目的是优化能源的利用,提高能源效率,减少能源消耗和环境污染。通过定量分析和计算能量流动,能量衡算可以帮助工程师了解和控制能源输入与输出,寻找能源转化和能耗的瓶颈,提出改进方案,提高生产过程的能量利用率。

总结:

物料衡算和能量衡算是化工生产过程中重要的工具。物料衡算可以帮助工程师了解和控制生产过程中的物料流动情况,优化物料的转化和减少损耗;能量衡算可以帮助工程师优化能源的利用和减少能源消耗,提高能源效率。通过物料衡算和能量衡算,可以帮助化工企业提高生产效率,减少资源浪费和环境污染。

化工中的物料衡算和能量衡算

化工中的物料衡算和能量衡算 化72 王琪2007011897 在化工原理的绪论课上,戴老师曾强调过化工原理的核心内容是“三传一反” 即传质、传动、传热和反应,而物理三大定律——质量守恒、动量守恒、能量守 恒正是三传的核心与实质,因此这三大定律在化工中统一成一种核心的方法:衡 算。正是衡算,使原本复杂的物理定律的应用变得简单,实用性强,更符合工程 学科的特点。为此化工中的物料衡算和能量衡算很重要,本文将分别从物料衡算、 能量衡算讨论化工中的衡算问题,然后将讨论二者结合的情况。 物料衡算在台湾的文献中称为“质量平衡”,它反映生产过程中各种物料 之间量的关系,是分析生产过程与每个设备的操作情况和进行过程与设备设计的 基础。一般来说物料衡算按下列步骤进行,为表示直观,做成流程图。 绘制流程图时应注意: 1.用简洁的长方形来表达一个单元,不必画蛇添足; 2.每一条物质流线代表一个真实的流质流动情况; 3.区别开放与封闭的物质流 4.区别连续操作与分批操作(间歇生产) 5.不必将太复杂的资料写在物质流线上 确定体系也比较重要,对于不同体系,衡算基准和衡算关系会有不同。 合适的基准对于衡算问题的简化很重要,根据过程特点通常有如下几种: 1.时间基准:连续生产,选取一段时间间隔如1s,1min,1h,1d;间歇生产以一釜或一批料的生产周期为基准,对于非稳态操作,通常以时间微元dt为基准。 2.质量基准,对于固相、液相体系,常采用此基准,如1kg,100kg,1t,1000lb

等。 3.体积基准(质量基准衍生):适用于气体,但要换成标准体积;适用于密度无变化的操作。 4.干湿基准:水分算在内和不算在内是有区别的,惯例如下: 烟道气:即燃烧过程产生的所有气体,包括水蒸气,往往用湿基; 奥氏分析:即利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分从而得到气体组分,往往用干基。 化肥、农药常指湿基,而硝酸、盐酸等则指干基。 选取基准后,就要确定着眼物料了。通常既可从所有物料出发,也可根据具体情况,从某组分或某元素着眼。对于有化学反应的过程,参加反应的组分不能被选作着眼物料。 列物料衡算方程式时计算中要注意单位一致。列方程时,要注意:物料平衡是关于质量的平衡,而不是关于体积或者摩尔数的平衡。只有密度相同时才可列关于体积的方程,根据元素守恒可列相应的关于摩尔数的方程。 物料衡算方程的基本形式为:(以下均为质量,若密度不变,也可用体积或体积流速) 输入+产生=输出+积累+消耗。 对于无反应的物理过程,没有产生和消耗,所以输入=输出+积累,如果是稳态过程,积累=0,则方程变为:输入=输出。以下分别对特定的单元操作讨论物料衡算关系。 1.输送:连续性方程,进管液体=出管液体;进泵液体=出泵液体 2.过滤:总平衡:输入的料浆=输出的滤液+输入的滤饼; 液体平衡:料浆中的液体=滤液中的液体+滤饼中的液体 3.蒸发:原料液=积累+母液+晶体+水蒸气 其他过程类似。值得注意的是,如果对于每个组分列物料衡算方程,则总衡算方程不用列出,因为其不独立。一般来说,对于无反应的物理过程,如果有n 个组分,就可以列出n个方程。 对于有化学反应的过程,物料衡算要更复杂一些,因为反应中原子重新组合,消耗旧物质,产生新物质,所以每一个物质的摩尔量和质量流速不平衡。此外,在化学反应中,还涉及化学反应速率、转化率、产物的收率等因素。为了有利于反应的进行,往往一种反应物要过量。因此在进行反应过程的物料衡算时,应考虑以上因素。对于不参加反应的惰性物质列衡算方程通常比较方便。通常来讲,总质量衡算和元素衡算用得较多,组分衡算对于有化学反应的过程不可以用。 有化学反应的过程物料衡算通常有以下几种方法:直接计算法、利用反应速率进行物料衡算、元素衡算法、化学平衡常数法、结点衡算法、联系组分衡算法等。

化工设计物料衡算和热量衡算

化工设计物料衡算和热量衡算 化工设计中的物料衡算和热量衡算是其重要组成部分,对于化工过程 的正常运行和优化具有重要意义。物料衡算主要是指对于化工过程中的原料、中间产物和最终产物的质量和数量进行计算和控制的过程。而热量衡 算则是指对于化工过程中的能量平衡的计算和分析。 化工设计中的物料衡算首先需要确定化工过程的原料组成和性质,包 括原料的化学成分、物理性质和纯度等。根据原料的性质和化学反应方程,可以计算出原料的消耗量和产物的生成量。同时,还需要考虑到原料的损 失和副反应的发生,以及可能的回收和再利用,从而对原料的总需求进行 准确的衡算。此外,物料的运输和储存也需要考虑到,包括原料的装卸和 包装,以及仓库的容量和仓储条件等。 在化工过程中,热量的衡算是不可或缺的。热量衡算主要包括热量输 入和输出的计算和分析。热量输入一般是通过化学反应或物理过程得到的,主要包括燃烧、加热和蒸发等。热量输出则是指化工过程中热量的损失和 传递,包括冷却、换热和放热等。通过准确的热量衡算,可以确定化工过 程中的热能转化效率和能量消耗情况,从而对能源的利用进行优化和改进。 在物料衡算和热量衡算中,还需要考虑到化工过程中可能存在的变化 和调整。化工过程中的原料组成和性质可能会随着时间的推移而发生变化,例如反应的进程或携带物等。因此,在衡算过程中需要对变化因素进行考虑,并进行相应的调整。例如,可以通过实验和模拟等手段对原料的性质 和反应条件进行测定和预测,从而对衡算结果进行修正和优化。 总之,物料衡算和热量衡算是化工设计中的重要内容,对于化工过程 的正常运行和优化具有重要的影响。通过准确的物料衡算,可以确定化工

2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算

2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容,本文将从物料衡 算和能量衡算两个方面进行介绍。 一、物料衡算 物料衡算是指在化工生产过程中,对各种原料、中间体和产品的质量、数量和成分进行准确计算的过程。物料衡算的目的是确定生产过程中各种 物料的需求量,确保生产过程稳定和产品质量符合要求。 物料衡算的方法主要有质量衡算和量衡衡算两种。质量衡算是以物料 的质量为基础进行计算,通过分析反应进入和离开反应器的质量,计算物 料的损失和转化率等。量衡衡算是以物料的容积或重量为基础进行计算, 通过对物料流动的速度、压力、体积和化学反应速率等参数的测量,来计 算物料的数量和流动性。 物料衡算的具体步骤包括:确定物料流程图,定义物料的属性和流动 参数,编写物料表,进行物料平衡方程的建立,计算各物料的需求量和产 量等。 二、能量衡算 能量衡算是指在化工生产过程中,对能量的输入、输出和损失进行准 确计算和分析的过程。能量衡算的目的是确保生产过程中的能量平衡和能 源利用效率的提高。 能量衡算的方法主要有热平衡法和能量流平衡法两种。热平衡法是基 于热力学原理,通过测量和计算热量的流入和流出来进行能量衡算。能量

流平衡法是基于能量守恒原理,通过对能量流动的速度、温度和压力等参数的测量,来计算能量的输入和输出。 能量衡算的具体步骤包括:确定能量流程图,定义能量的属性和流动参数,编写能量表,进行能量平衡方程的建立,计算各能量的输入量和输出量等。 三、物料衡算和能量衡算的关系 在进行物料衡算和能量衡算时,需要考虑以下几个方面: 1.反应进程的热力学和动力学特性对物料和能量衡算有重要影响。在确定衡算方法和参数时,需考虑反应的热效应和速率等因素。 2.物料的组成和性质对衡算结果有重要影响。不同物料具有不同的热容量、蒸发潜热和燃烧热等参数,这些参数直接影响到能量衡算的结果。 3.流程设计和设备选择对衡算结果也有影响。不同的流程和设备对物料流动的速度、压力和温度等参数有不同的要求,这些参数直接影响到物料和能量衡算的结果。 总之,物料衡算和能量衡算是化工设计中非常重要的内容,对于确保生产过程的稳定和产品质量的保证具有重要意义。在实际设计中,需要充分考虑反应特性、物料属性和设备要求等因素,进行准确的衡算计算,并保证衡算结果的可靠性。

化工生产过程物料衡算和能量衡算

化工生产过程物料衡算和能量衡算 一、物料衡算 物料衡算主要是对物料在生产过程中的流动进行定量分析和计算。它 包括物料的进出口流量、过程中的转化和损失等方面。物料衡算的目的是 确定物料的流动情况,以控制和优化生产过程。 物料衡算通常涉及以下几个方面: 1.原料的输入和产物的输出:从化工生产过程的角度来看,物料衡算 的第一步是确定原料的输入和产物的输出。这可以通过物料的质量或体积 以及流量来衡量。 2.过程中的转化:化工生产过程中,原料经过一系列的化学反应、物 理过程和分离步骤,转化成所需的产物。物料衡算需要确定过程中每个反应、过程或分离步骤涉及的物料流量和转化率,以及产物的纯度和收率。 3.丢失与损耗:化工生产过程中常常存在物料的丢失和损耗,如挥发、固体颗粒的落地损失等。物料衡算需要考虑这些损耗,并尽量减少它们的 发生。 物料衡算的重要性在于通过对物料流动的定量分析,可以帮助工程师 了解和控制生产过程中的物料转化、损耗和产物生成情况,从而优化生产 过程。 二、能量衡算 能量衡算是对化工生产过程中能量转换的定量分析和计算。它涉及到 能源的输入与输出以及能量的转化。能量衡算可用于改善能源效率,减少 能源消耗和废弃物的排放。

能量衡算主要包括以下几个方面: 1.能源输入:能源是化工生产过程中的重要驱动力之一,常见的能源包括电能、燃料、蒸汽等。能量衡算需要确定能源的类型、质量或热值、消耗量和运用效率。 2.能量转化:化工生产过程中会发生能量的转化,如化学反应产生的热能、电能转化为机械能等。能量衡算需要考虑这些能量转化过程,并计算能量的转化率和损耗。 3.能源的输出:化工生产过程中也会有能源的输出,如废热、废气、废水等。能量衡算需要确定这些能源输出的类型、质量或热值、排放量以及处理方式。 能量衡算的目的是优化能源的利用,提高能源效率,减少能源消耗和环境污染。通过定量分析和计算能量流动,能量衡算可以帮助工程师了解和控制能源输入与输出,寻找能源转化和能耗的瓶颈,提出改进方案,提高生产过程的能量利用率。 总结: 物料衡算和能量衡算是化工生产过程中重要的工具。物料衡算可以帮助工程师了解和控制生产过程中的物料流动情况,优化物料的转化和减少损耗;能量衡算可以帮助工程师优化能源的利用和减少能源消耗,提高能源效率。通过物料衡算和能量衡算,可以帮助化工企业提高生产效率,减少资源浪费和环境污染。

化工中物料衡算和热量衡算公式

物料衡算和热量衡算 物料衡算 根据质量守恒定律,以生产过程或生产单元设备为研究对象,对其进出口处进行定量计算,称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系,以及计算各种原料的消耗量,各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。 物料衡算的基础 物料衡算的基础是物质的质量守恒定律,即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量,再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。 ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4 ∑G2:——输人物料量总和; ∑G3:——输出物料量总和; ∑G4:——物料损失量总和; ∑G5:——物料积累量总和。 当系统内物料积累量为零时,上式可以写成: ∑G1=∑G2+∑G3 物料衡算是所有工艺计算的基础,通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸,同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。 物料衡算的基准 (1)对于间歇式操作的过程,常采用一批原料为基准进行计算。 (2)对于连续式操作的过程,可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。 消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量;而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。 制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。 热量衡算 制药生产过程中包含有化学过程和物理过程,往往伴随着能量变化,因此必须进行能量衡算。又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小,因此能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降,为了保证生产过程在一定温度下进行,则外界须对生产系统有热量的加入或排除。通过热量衡算,对需加热或冷却设备进行热量计算,可以确定加热或冷却介质的用量,以及设备所需传递的热量。

化工中物料衡算和热量衡算公式

化工中物料衡算和热量衡算公式 一、物料衡算公式 1.物料总量计算公式 物料总量计算公式可以根据物质的密度(ρ)和体积(V)来计算。 公式如下: 物料总量=密度×体积 2.物料质量计算公式 物料质量计算公式可以根据物质的密度(ρ)、体积(V)和物质的 质量(m)之间的关系得出。公式如下: 质量=密度×体积 3.物料浓度计算公式 物料浓度计算公式可以根据溶质的质量(m)和溶液的体积(V)来计算。公式如下: 浓度=质量/体积 4.溶液的重量和体积之间的关系 溶液的重量可以根据溶液的密度(ρ)和溶液的体积(V)相乘得到。公式如下: 重量=密度×体积 1.热量传递计算公式

热量传递计算公式可以用于计算传热功率(Q)和传热面积(A)之间的关系。公式如下: Q=h×A×ΔT 其中,h为传热系数,ΔT为温差。 2.物料的热量计算公式 物料的热量计算公式可以根据物料的质量(m)、比热容(Cp)和温度变化(ΔT)来计算。公式如下: 热量=质量×比热容×温度变化 3.水的蒸发热计算公式 水的蒸发热计算公式可以根据水的质量(m)和蒸发热(ΔHvap)来计算。 热量=质量×蒸发热 三、补充说明 1. 密度(ρ)是物质单位体积的质量,常用的单位有千克/立方米(kg/m^3)或克/立方厘米(g/cm^3)。 2. 比热容(Cp)是物质单位质量的热容量,表示单位质量物质温度升高1℃所需的热量,常用的单位是千焦/千克·℃(kJ/kg·°C)或焦/克·℃(J/g·°C)。 3.传热系数(h)是衡量热传导性能的参数,表示单位面积上的热量流入或流出的速率,常用的单位是瓦特/平方米·℃(W/m^2·°C)。

化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算

化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的环节,它们是进行化工 过程的关键步骤,对化工产品的质量和产量有着直接的影响。本章将介绍 物料衡算与能量衡算的概念、原则和方法,并结合实际案例进行详细说明。 一、物料衡算 物料衡算是指在化工过程中对物料的输入、输出量进行定量分析和计算,以确定每种物料的用量和流量。物料衡算的目的是保证化工过程中物 料的平衡,确保物料的流动和转化符合设计要求。 物料衡算的基本原则是质量守恒定律和能量守恒定律。根据质量守恒 定律,物理系统中的物质质量是不变的,即输入物质的总质量等于输出物 质的总质量。根据能量守恒定律,物理系统中的能量总量是不变的,即输 入能量的总量等于输出能量的总量。 物料衡算的方法主要有两种:物质衡算和元素衡算。物质衡算是根据 物料的化学组成进行衡算,以化学方程式为基础,通过分子计数法和平衡 方程法计算物料的输入和输出量。元素衡算是根据物料中各元素的含量进 行衡算,以确定每种元素的输入和输出量。 物料衡算的步骤一般包括以下几个方面:确定衡算参考物质,编写化 学方程式,计算输入物质的总质量,计算输出物质的总质量,计算每种物 质的输入和输出量。在实际衡算过程中,还需要考虑补料和损耗等因素, 对补料和损耗进行补偿。 二、能量衡算

能量衡算是指在化工过程中对能量的输入、输出量进行定量分析和计算,以确定每种能量的用量和转化效率。能量衡算的目的是保证化工过程 中能量的平衡,以提高能量利用效率。 能量衡算的基本原则是能量守恒定律和能量转化效率的最大化。根据 能量守恒定律,物理系统中的能量总量是不变的,即输入能量的总量等于 输出能量的总量。能量转化效率是指能量输入与输出的比值,衡量能量转 化过程的效果。提高能量转化效率有助于降低能源消耗和环境污染。 能量衡算的方法主要有两种:热力衡算和焓能衡算。热力衡算是根据 化学反应的热效应进行衡算,以热平衡方程为基础,计算输入和输出热量 的总量。焓能衡算是根据物料的热焓变化进行衡算,以焓平衡方程为基础,计算输入和输出焓能的总量。 能量衡算的步骤一般包括以下几个方面:确定衡算参考物质,编写热 平衡方程或焓平衡方程,计算输入能量的总量,计算输出能量的总量,计 算每种能量的输入和输出量。在实际衡算过程中,还需要考虑能量损耗和 能量回收等因素,对能量损耗进行补偿和对能量回收进行利用。 总结起来,物料衡算与能量衡算是化工设计中不可忽视的重要环节, 它们是保证化工过程正常运行和提高生产效率的关键所在。通过合理的物 料衡算和能量衡算,可以实现物料和能量的平衡,达到优化化工过程的目的。因此,在化工设计工作中,物料衡算和能量衡算应该得到充分重视, 并合理运用于实际工程中。

物料衡算与能量衡算

物料衡算与能量衡算 1. 物料衡算 物料衡算是工程领域中常用的一种方法,用于计算和监控某个过程中物料的输 入和输出量。通过物料衡算,可以更好地了解和控制生产过程,提高效率和降低成本。 1.1 物料衡算的基本原理 物料衡算是基于质量守恒定律和物质平衡原理的。它假设在封闭系统中,物质 不会消失或增加,而只是在不同的环节中进行转化或流动。物料衡算的基本原理可以总结为以下几点: •输入与输出平衡:在一个过程中,物料的输入必须等于输出,以保持物质的平衡。 •流程损失:衡算中还需要考虑到流程中可能出现的损失情况,例如,物料的挥发、泄漏或转化等。 •衡算精度:物料衡算的精度取决于输入和输出的测量方法和设备的准确性。 1.2 物料衡算的应用 物料衡算广泛应用于许多工程领域,特别是化工、环境工程和材料科学等领域。以下是物料衡算的一些常见应用: •生产过程优化:通过衡算输入和输出物料的量,可以找到生产过程中的瓶颈和不合理之处,并进行优化。 •污染物排放控制:衡算工业生产过程中的污染物排放量,以制定有效的污染物控制策略。 •资源回收与利用:通过衡算废弃物的产生量和回收利用量,可以实施有效的资源回收和利用方案。 2. 能量衡算 能量衡算是工程领域中另一种重要的计算方法,用于计算和监控能量的输入和 输出量。能量衡算有助于优化能源利用,减少能源消耗,以及改善环境影响。 2.1 能量衡算的基本原理 能量衡算基于能量守恒定律,即能量在一个封闭系统中不能被创造或破坏,只 是在不同形式之间进行转化。能量衡算的基本原理可以总结如下:

•输入与输出平衡:在一个能量系统中,能量的输入必须等于输出,以保持能量的平衡。 •能量转化和传递:能量衡算需要考虑能量在系统内的转化和传递过程,例如,燃烧产生的热能转化为电能或机械能等。 •能量损失:衡算中还需考虑能量的损失情况,例如,摩擦、传热过程中的损失等。 2.2 能量衡算的应用 能量衡算在工程领域有广泛的应用,尤其在能源领域和环境领域。以下是能量 衡算的一些常见应用: •能源管理:通过衡算能源的输入和输出量,可以制定有效的能源管理策略,降低能源消耗和成本。 •建筑节能:衡算建筑物的能量流动和能量损耗,以改善建筑的节能性能。 •可再生能源:衡算可再生能源的生产和利用,以促进可持续发展和减少对化石燃料的依赖。 结论 物料衡算和能量衡算是在工程领域中常用的计算方法。通过物料衡算和能量衡算,可以更好地理解和控制生产过程和能源利用,提高效率和减少对环境的负面影响。希望本文的简要介绍能够对读者对物料衡算和能量衡算有所了解。

化工设计——第三章物料衡算和能量衡算

化工设计——第三章物料衡算和能量衡算在化工设计中,物料衡算和能量衡算是非常重要的步骤,能够帮助工 程师确定所需的原料量和能量消耗,从而确保工艺的正常运行和产出的质量。本章将介绍物料衡算和能量衡算的基本概念、方法和步骤,并结合实 例进行说明。 物料衡算是指根据化工反应方程式和反应条件,计算出反应过程中所 需的原料量和生成物的产量。在进行物料衡算时,首先需要了解反应方程 式和反应条件,然后确定产物的理论产量和选择适当的反应条件。根据反 应方程式可以计算出反应物的摩尔比例,从而推算出所需的原料量。此外,还需要考虑反应物的纯度和反应的完全度,从而计算出实际需求的原料量。 在进行能量衡算时,需要考虑到反应过程中的热平衡问题。热平衡是 指在反应过程中吸热和放热的平衡状况。反应过程中发生的放热或吸热会 对反应速率和反应的完全度产生影响。因此,在进行能量衡算时,需要计 算出反应过程中的放热或吸热量,以及确定采取何种措施来保持反应的温 度稳定。 物料衡算和能量衡算的步骤如下: 1.确定反应方程式和反应条件。根据反应方程式可以了解到反应物与 产物之间的摩尔比例关系,从而推算出所需的原料量。同时,还需要确定 反应的温度、压力和反应时间等条件。 2.计算理论产量。根据反应方程式和摩尔比例关系,可以计算出理论 产量。理论产量是指在完全反应情况下,根据所需原料的量计算得出的产 物的量。

3.考虑反应的完全度和反应物的纯度。反应过程中可能会有一些副反应或未完全反应的情况发生,从而影响到实际产量。同时,还需要考虑到原料的纯度,因为原料的纯度不同也会影响到实际需求的原料量。 4.计算出实际需求的原料量和实际产物的产量。根据前面的步骤计算出实际需求的原料量和实际产物的产量,并与理论值进行比较。 5.进行能量衡算。根据反应过程中的吸热或放热情况,计算出反应过程中的热量变化。根据所需的反应温度和反应热量,选择适当的降温或加热措施,以保持反应的温度稳定。 在进行物料衡算和能量衡算时,需要注意以下几点: 1.实验数据的准确性和可靠性。在进行物料衡算和能量衡算时,需要依靠实验数据和已有的经验,确保数据的准确性和可靠性。 2.反应条件的选择。在进行物料衡算和能量衡算时,需要选择适当的反应条件,以保证正常的反应过程和产物质量。选择反应条件时,需要考虑到原料的性质、反应物的纯度和反应速率等因素。 3.物料和能量的平衡。在进行物料衡算和能量衡算时,需要保持物料和能量的平衡。物料和能量的平衡是指进料量和出料量以及热量的平衡。 综上所述,物料衡算和能量衡算是化工设计中非常重要的步骤。它们能够帮助工程师确定所需的原料量和能量消耗,从而确保工艺的正常运行和产出的质量。通过物料衡算和能量衡算,工程师能够更好地把握化工过程中的物料和能量的流动情况,为工艺的优化提供重要依据。

化工设计之物料衡算及热量衡算

化工设计之物料衡算及热量衡算 化工设计中的物料衡算和热量衡算是非常重要的步骤,可以帮助工程师确定所需的原料数量和能源消耗。本文将讨论物料衡算和热量衡算的原理、方法和应用。 一、物料衡算 物料衡算是指根据化工过程的原理和条件,计算出所需原料的数量。 1.原料衡算的原理 在化工过程中,根据反应式、反应的平衡常数、物料的摩尔平衡和原料的纯度等信息,可以得出原料的物质平衡方程。 2.原料衡算的方法 (1)平衡更新法:根据反应式及其他物质平衡方程,利用线性方程组求解方法,逐步逼近平衡条件,得出原料数量的近似解。 (2)摩尔关系法:利用反应的摩尔比例来计算原料的摩尔数量。根据反应的平衡常数和其他物质平衡方程,可以得到原料的摩尔数量。 3.原料衡算的应用 物料衡算在化工过程中有广泛的应用。例如,在合成反应中,根据反应需求,确定所需原料的摩尔数量;在萃取过程中,根据溶剂和溶质的摩尔比例,计算溶液中的溶质浓度。 二、热量衡算 热量衡算是指根据化工过程的热力学原理和条件,计算出所需的能量消耗。

1.热量衡算的原理 根据热力学定律,可以计算化学反应的焓变,并以此来确定反应所需的热量。热量衡算也需要考虑其他因素,如物料的温度、压力变化等。 2.热量衡算的方法 (1)焓变法:根据反应的焓变和反应的摩尔比例,计算出反应所需的热量。焓变可以通过实验测量或热力学数据库来获取。 (2)能量平衡法:考虑物料流动和热交换等因素,通过能量平衡方程求解,计算出能量的输入和输出。 3.热量衡算的应用 热量衡算在化工过程中的应用非常广泛。例如,在高温燃烧反应中,需要计算反应所需的燃料气体的热量;在蒸汽发生器中,需要计算蒸汽的产生量和燃料的热量供应。 物料衡算和热量衡算是化工设计中不可或缺的两个步骤,可以帮助工程师确定原料的用量和能量消耗,从而优化过程设计、提高生产效率和节约能源。在进行衡算时,需要准确地获取物料的性质数据,合理地选择计算方法,并考虑到实际操作条件的变化,以保证设计结果的可靠性和实用性。

物料衡算与热量衡算讲解

第4章物料衡算与热量衡算 4.1物料衡算 物料衡算即是利用物料的能量守恒定律对其进行前后操作后物料总量与产品以及物料损失状况的计算方法,也就是进入设备用于生产的物料总数恒等于产物与物料损失的总量。物料衡算与生产经济效益有着直接的关系。 物料衡算需要在知道产量和产品规格的前提下进行所需的原、辅材料量、废品量以及消耗量的计算。 物料衡算的意义: (1)知道生产过程中所需的热量或冷量; (2)实际动力消耗量; (3)能够为设备选型、台数、决定规格等提供依据; (4)在拟定原料消耗定额基础上,进一步计算日消耗量、时消耗量, 能够为所需 设备提供必要的基础数据。 4.1.1年工作日的选取 (1)年工作时间365-11 (法定节假日) =354 X 24=8496 (小时) (2)设备大修25 天/年=600小时/年 (3)特殊情况停车15 天/年=360小时/年 (4)机头清理、换网过滤6次/年8小时/次 [354-(25+15)] X 1/6 次/ 天X 8 小时/ 次=396 小时=16.5 天=17 天 (5)实际开车时间 365 —11 —25 —15 —17=297 天 8496 —600 —360 —396=7140 小时 (6)设备利用系数 K=实际开车时间/年工作时间=7140/8496=0.84 4.1.2物料衡算的前提及计算 (1)挤出成型阶段 物料衡算的前提是应在已知产品规格和产量的前提下进行许多原辅材 料量、废品量及消耗量的计算

已知:PVC片材的年生产量为28500吨,其中物料自然消耗率为0.1% , 产品合格率为94%,回收率为90%。每年生产297天,二班轮流全天24 小时生产。物料衡算如下: 年需要物料量 M i=合格产品量/合格率=28500/0.94 P0319.15t 年车间进料量 M2= M 仃(1-物料自然消耗率) =30319.15t / (1-0.1% ) ^30349.50t 年自然消耗量M3=M 2-M 1=30349.50-30319.15=30.35t 年废品量 M4=M 1-合格产品量=30319.15-28500=1819.15t 每小时车间处理物料量 M5=30319.15/297/ 24hM.25t 年回收物料量 M6=M4X回收率=1819.15 X 90%M637.23t 新料量 (2)造粒阶段 ①确定各岗位物料损失率塑化造粒工段物料损耗系数

物料衡算和热量衡算

物料衡算和热量衡算 在化工生产过程中,原料、水、电、蒸汽消耗量、主副产品产量等,都是十分重要的工艺指标。为了得到这些数值,衡量生产过程的先进性,需要进行生产过程中局部的或全过程的物料衡算和热量衡算。 第一节物料衡算 一、物料衡算及其分类 物料衡算是根据质量守恒定律,对化工过程中的各股物料进行分析和定量计算,以确定它们的数量、组成和相互比例关系,并确定它们在物理变化或化学变化过程中相互转移或转化的定量关系的过程。 通过物料衡算计算转化率、选择性,筛选催化剂、确定最佳工艺条件,对装置的生产情况做出分析,判断装置是否处于最佳运转状态,为强化生产过程提供依据和途径。因此,物料衡算是化工科研、设计、生产及其它工艺计算、设备计算的基础。 物料衡算按其衡算范围,有单元操作(或单个设备)的物料衡算与全流程(即包括各个单元操作的全套装置)的物料衡算;按其操作方式,有连续操作的物料衡算与间歇操作的物料衡算;按有无反应过程,有无化学反应过程的物料衡算与有化学反应过程的物料衡算;此外,还有带循环的化工过程的物料衡算。 物料衡算的计算一般分为两种情况。一种是在已有的装置上,对一个车间、一个工段、一个设备或几个设备,利用实际测定的数据(或理论计算数据),算出另外一些不能直接测定的物

料量,由此,对这个装置的生产情况作出分析,找出问题,为改进生产提出措施。另一种是对新车间、新工段、新设备作出设计,即利用本厂或别的工厂已有的生产实际数据(或理论计算数据),在已知生产任务下算出需要原料量,副产品生成量和三废的生成量,或在已知原料量的情况下算出产品,副产品和三废的量。 二、物料衡算的依据和衡算范围 物料衡算的理论依据是质量守恒定律,即在一个孤立的系统中,不论物质发生任何变化,其质量始终不变。 质量守恒定律是对总质量而言的,它既不是一种组分的质量,也不是指体系的总摩尔数或某一组分的摩尔数。在化学反应过程中,体系中组分的质量和摩尔数发生变化,而且在很多情况下总摩尔数也发生变化,只有总质量是不变的。当然,对于化工过程中的物理过程,总质量、总摩尔数、组分质量和组分摩尔数都是守恒的。 物料衡算必定是针对特定的衡算体系的,体系可以是一个设备或几个设备,也可以是一个单元操作过程或整个化工过程,它可以根据需要人为地选定。 物料衡算的体系有边界,在边界之外的空间和物质称为环境。体系和环境之间有可能发生质量交换和能量交换两种情况,物料衡算只考虑质量交换。凡是与环境没有质量交换的体系称为封闭体系,而与环境有质量交换的体系称为敞开体系。 三、物料衡算式 根据质量守恒定律,对任何封闭体系,质量都是一定的。对于敞开体系,则进入体系的物料量和离开体系的物料量差额应等于体系内部积累的物料量。当体系内有化学反应时,还应考虑到化学反应所消耗和生成的物料量。因此,对任何一个体系,物料平衡关系式可表示为: 输入的物料量—输出的物料量—反应消耗的物料量+反应生成的物料量=积累的物料量 “积累的物料量”是表示体系内物料随时间而变化时所增加或减少的量,物料量增加时积累项为正值;物料量减少时,积累项为负值;如果体系是一个没有化学反应的物理过程,则反应消耗和生成的物料量均为零。当积累项等于零时,表示进出体系的物料量维持平衡,即达到稳定状态。 四、物料衡算基本步骤 1.确定衡算范围 根据衡算对象的情况,用框图形式画出物料流程简图,必要时可在流程图中用虚线表示体系的边界,从虚线与物料流股的交点可以很方便地知道进出体系的物料流股有多少。

物料衡算和能量衡算概述

物料衡算和能量衡算概述 物料衡算和能量衡算是重要的工程技术方法,用于分析和评估生产过程中的物质流动和能源消耗情况。物料衡算是计算和跟踪物料进入和离开系统的方法,而能量衡算则是评估能源在系统中的利用情况。 物料衡算的基本原理是物质守恒定律,即在一个封闭的系统中,物质的总量应保持恒定。通过跟踪物料的进出流量,并对物料在过程中的转化和转移进行记录和检测,可以更好地了解生产过程中物质的变化情况。物料衡算可应用于各种行业,例如化工、制造业和环境工程等。 能量衡算是评估能源利用情况的方法,其基本原理是能量守恒定律,即能量在一个封闭的系统中不会凭空消失或产生。通过分析能源输入和输出的数量和质量,并计算能源在不同过程中的转化损失,可以评估能源利用的效率和效益。能源衡算在能源管理和环境保护中起到了重要作用,可帮助企业降低能源消耗和减少环境污染。 物料衡算和能量衡算常常结合使用,相互补充。通过将物料流和能量流结合起来分析,可以更精确地评估生产过程中的资源利用效率,并提出改进措施。这些技术方法对于企业实施节能减排、提高生产效率和降低生产成本具有重要意义。 总之,物料衡算和能量衡算是分析和评估生产过程中物质流动和能源消耗的重要工程技术方法。它们基于守恒定律的原理,通过计算和跟踪物料和能量的进出流量,评估资源利用效率,

为企业的持续发展和可持续发展做出贡献。物料衡算和能量衡算是工程领域中的重要方法,用于分析和评估生产过程中的物质流动和能源消耗情况。这些衡算方法的应用范围广泛,可以应用于各个行业和领域,包括制造业、化工、能源与环境等。下面将对物料衡算和能量衡算进行更详细的介绍。 物料衡算是一种计算和追踪物料进入和离开系统的方法,目的是了解物料在生产过程中的变化情况。物料衡算基于物质守恒定律,即在一个封闭的系统中,物质的总量应保持不变。通过记录和追踪每个物料的进出流量,并对物料在过程中的转化和转移进行计算和检测,可以更好地了解生产过程中物质的变化情况。物料衡算的数据可以用于分析物料的损耗和浪费情况,找出造成物料浪费的原因,提高生产过程中的物质利用率。 物料衡算可以帮助企业降低生产成本,提高资源利用效率。通过优化物料的使用和管理,企业可以减少原材料的使用量和废料的产生,降低生产成本。此外,物料衡算还可以帮助企业制定合理的库存管理策略,避免过度存货或缺货的现象,提高供应链的效率和反应速度。 能量衡算是评估能源利用情况的方法,旨在揭示能源在生产过程中的消耗和转化情况。能量衡算基于能量守恒定律,即在一个封闭的系统中,能量的总量应保持不变。能量衡算的核心是分析和计算能源的输入和输出量,以及能源在不同过程中的转化损失。通过这些数据,可以评估能源的利用效率和能源在生产过程中的消耗情况,并提出相应的改进措施。

化工计算能量衡算

化工计算能量衡算 能量衡算在化工工程中起着重要的作用,它是对化工过程中能量的流动和转化进行定量分析的方法。通过能量衡算,可以评估化工过程的能源效率、分析能量损失和寻找节能措施,从而降低能耗和减少环境污染。 能量衡算的基本原理是能量守恒定律和热力学第一定律。能量守恒定律表明在一个封闭的系统中,能量的总量不变,只能从一种形式转化为另一种形式。热力学第一定律则描述了能量的转化过程中,能量的转化量等于外界对系统做功与系统从外界吸收的热量之和。 在化工过程中,能量衡算可以分为热平衡和物质平衡两个方面。热平衡主要关注能量的转化和传递过程,物质平衡则主要关注物质的进出和转化过程。 热平衡是能量衡算的重要部分,它涉及到反应器、换热器、蒸馏塔等设备的能量平衡。对于反应器而言,通过测量进出口温度、压力以及反应热等参数,可以计算出反应过程中的能量变化。对于换热器而言,通过测量进出口温度、流体流量以及传热系数等参数,可以计算出传热过程中的能量变化。对于蒸馏塔而言,通过测量进出口温度、压力以及回流比等参数,可以计算出蒸馏过程中的能量变化。通过对这些设备进行能量平衡计算,可以评估它们的能量效率,找出能量损失的原因,并采取相应措施进行改善。 物质平衡是能量衡算的另一个重要部分,它涉及到化工过程中物质的进出和转化过程。通过对物质的进出口流量、浓度以及反应速率等参数进行测量,可以计算出物质的转化率和反应速率,进而计算出化工过程中所

需的能量。物质平衡计算还可以用于确定化工过程的最优操作条件,从而达到节能的目的。 除了这些基本原理和方法,能量衡算还可以通过建立模型和使用计算软件进行复杂的能量计算。化工过程中的能量转化往往非常复杂,涉及到多个反应过程、多个换热器以及各种流体流动过程。通过对这些过程进行建模,并使用计算软件进行模拟和优化,可以更加准确和高效地进行能量衡算。 总之,能量衡算是化工工程中的重要环节,它可以评估能源效率、分析能量损失和寻找节能措施。通过热平衡和物质平衡的计算,可以对化工过程中能量的流动和转化进行定量分析,为化工过程的优化和改善提供科学依据。

物料衡算和热量衡算

需要加入过量对叔丁基甲苯做 C 11H 14O 2 178.23 6054.8 3物料衡算 依据原理:输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量 3.1衡算基准 年生产能力:2000吨/年 年开工时间:7200小时 产品含量:99% 3.2物料衡算 反应过程涉及一个氧化反应过程,每批生产的产品相同,虽然有原料对叔丁 基甲苯和溶剂甲苯的循环,第一批以后循环的物料再次进入反应, 但每批加料相 同。在此基础上,只要计算第一个批次的投料量,以后加料一样。 反应釜内加热时间2h 、正常的反应时间18h 、冷却时间1h 。加上进料和出 料各半个小时,这个生产周期一共 2+18+1+仁22h 。所以在正常的生产后,每22 小时可以生产出一批产品。每年按 300天生产来计算,共开工7200小时,可以 生产327个批次。要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸,则每批生产 2000七27 =6.116吨。产品纯度99 %( wt %) 实际过程中为了达到高转化率和高反应速率, 溶剂,反应剩余的原料经分离后循环使用。 3.2.1各段物料 (1) 原料对叔丁基甲苯的投料量 设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg ,则由 C 11H 16 M 148.24 m x 得 x=6054.8 >148.24 478.23=5036.0 kg 折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为 5036.0 -0.99=5086.9kg 实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为 6950.3kg (2) 氧气的通入量

生产过程中连续通入氧气,维持釜内压力为表压0.01MPa进行氧化反应。实 际生产过程中,现场采集数据结果表明,通入的氧气量为1556.8 kg,设反应消耗的 氧气量为x kg 3/2O2 C11H14O2 M 31.99 178.23 m x 6054.8 得x= 3/2 >6054.8 >1.99 -78.23=1630.1kg 此时采用的空气分离氧气纯度可达99%,因此折合成通入的氧气为 1630.1 ^.99=1646.6 kg即在反应过程中,需再连续通入1646.6kg氧气。 (3)催化剂 催化剂采用乙酰丙酮钻(川),每批加入量10.4 kg (4)水的移出量 设反应生产的水为x kg H2O C11H14O2 M 18.016 178.23 m x 6054.8 得x=6054.8 >18.016 #78.23=612 kg 产生的水以蒸汽的形式从反应釜上方经过水分离器移出。 322设备物料计算 (1)计量槽 对叔丁基甲苯计量槽: 一个反应釜每次需加入的对叔丁基甲苯质量为3475.1 -2=3475.15 kg 对叔丁基甲苯回收计量槽:每批反应结束后产生母液1834.8kg 甲苯计量槽:每批需加入甲苯做溶剂,加入量为396.1 kg (2)反应釜:反应结束后,经过冷却、离心分离后,分离出水612kg,剩余的对叔丁基甲苯1834.8kg循环进入下一批产品的生产。分离出来的固体质量为: 6950.3+10.4+1646.6-612-1834.8=6160.5 kg。

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