物料平衡技术与方法v13
化工过程中的物料平衡与传递
协同作用：物料平衡和传递过程相互影响，共同决定化学反应的进行和产 物的生成 应用：在化工过程中，通过控制物料平衡和传递过程，可以实现对化学反 应的精确控制，提高生产效率和产品质量。
物料平衡与传递过程的控制策略与优化方法
物料平衡：确保物料在生产过程中 的数量和质量符合要求
物料平衡的实践应 用
物料平衡在化工工艺流程中的作用
物料平衡是化工工艺流程设计的基础 物料平衡可以预测化学反应的转化率和收率 物料平衡可以帮助优化工艺流程，提高生产效率 物料平衡可以确保产品质量和稳定性
物料平衡在化工生产中的优化
物料平衡在化工生产中的重要性 物料平衡在化工生产中的优化方法 物料平衡在化工生产中的优化效果 物料平衡在化工生产中的优化案例分析
物料平衡计算方法：通过测量反应前后的物料量，计算物料的输入量和 输出量，从而确定物料的平衡状态。
物料平衡的应用：在化工过程中，物料平衡原理和计算方法可以用于优 化生产工艺、提高生产效率、减少物料浪费等。
物料平衡的注意事项：在计算物料平衡时，需要注意物料的种类、纯度、 浓度等因素，以确保计算结果的准确性。
化添加工副过标程题 中的物料 平衡与传递
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目录
PART One
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PART Three
物料平衡的实践应 用
PART Five
传递过程的实践应 用
PART Two
物料平衡的基本概 念
PART Four
传递过程的基本原 理
PART Six
物料平衡与传递过 程的相互关系
单击添加章节标题
物料平衡的基本概 念
传递过程的物理基础
传递过程：物质、能 量、信息的传递过程
物料平衡管理办法
物料盘点及平衡管理办法总则第一条为了规范水泥主业子公司物料盘点和平衡管理工作，真实反映公司生产和物料消耗情况，减少物料损失，为公司生产经营和财务核算提供真实、准确生产、消耗、库存的数据，特制定本办法。
范围第二条本办法适用于安徽海螺水泥股份有限公司下属控股水泥主业子公司（统称子公司）。
第三条物料管理范围原燃材料:指原煤、铁质原料、石膏类、石灰石、硅铝质原料、混合材及粉磨站生产所需的熟料等材料。
半成品：指基地的生料。
产成品：基地指水泥和熟料，粉磨站指水泥。
管理职责第四条销售部承担公司物料平衡管理职责。
牵头制定物料平衡管理制度，规范管理流程，不定期对区域、子公司进行现场物料盘点,核实物料盈亏状况，对出现物料平衡管理不到位、物料盈亏超过合理控制范围的区域、子公司,依据公司相关制度，提出相应的考核意见和整改要求。
第五条品质部负责指导区域、子公司做好原材料进厂数量验收,物料容重检测，袋重控制等.生产调度中心负责监控工艺参数、技术经济指标分析、工艺台帐建立等.供应部负责做好原材料采购环节控制，防范风险。
电气自动化部负责物料计量管理，指导区域、子公司做好计量秤检验，确保计量准确。
第六条区域生产安全工艺管理组负责区域内子公司物料平衡管理，组织开展区域内子公司物料平衡检查，协调帮扶新投产及物料平衡管理薄弱的子公司，确保区域内各子公司物料平衡.第七条子公司负责制定物料平衡管理办法实施细则，明确物料平衡管理职责及权限,组织开展物料盘点，平衡盈亏，确保帐物相符。
定期开展物资进厂、产品出厂、生产过程、现场管理等环节的检查管理，控制经营风险、减少过程损耗。
物料盘点要求第八条销售部根据管理需要,联合品质部、生产调度中心等部门不定期对子公司进行现场盘点、检查，规范物料平衡管理。
第九条区域生产工艺安全组每季度组织一次区域内子公司物料平衡管理互查,并组织实施现场盘点。
第十条各子公司每旬（周）要进行一次主要产品及上下工序物料盘点，及时了解库存帐实情况;旬度盘点由统计主管部门组织，各生产分厂、职能处室的统计人员进行.对于上旬或中旬出现的盈亏要进行关注，并通过中旬或下旬盘点进行验证，分析盈亏原因，及时校验计量设备，并形成盘点书面材料，提出整改调整建议,及时进行整改，杜绝一次性大幅度调整.对于库存帐实情况把握不准的，库存难以测准的，要持续盘点（每天或隔两天盘），观察盘点结果变化,并结合上下物料盈亏情况做适当调整,力求缩小帐实差距。
mrv物料平衡法
MRV物料平衡法1. 介绍MRV物料平衡法（Material Balance with Reboiler and Vaporizer）是一种用于石油化工过程中的物料平衡计算方法。
该方法主要用于计算和优化化工流程中的物料流动和能量转移，以实现最佳的生产效益。
MRV物料平衡法是一种基于质量守恒原理的计算方法，通过对系统中各个单元操作的质量流动进行分析，以确定物料的输入和输出量，从而实现对系统中物料流动的控制和优化。
该方法主要适用于炼油、化工、石化等领域的生产过程，常用于计算和优化原油加工、石油分馏、裂化、聚合等过程中的物料平衡。
2. 原理MRV物料平衡法的基本原理是质量守恒原理。
根据质量守恒原理，系统中物料的输入等于输出加上系统内部的积累。
在MRV物料平衡法中，通常将系统分为多个单元操作，如反应器、分离器、冷凝器等。
每个单元操作都有自己的输入和输出物料流动。
在计算物料平衡时，首先需要确定系统中各个单元操作的输入和输出物料流动。
通过对物料流动的测量和分析，可以得到物料的流量、温度、压力等相关参数。
然后，根据质量守恒原理，计算每个单元操作的输入等于输出加上系统内部的积累。
通过对每个单元操作的物料流动进行计算，可以得到系统整体的物料平衡。
最后，根据物料平衡的结果，可以进行系统的优化。
通过调整各个单元操作的输入和输出，可以实现物料和能量的最佳利用，提高生产效益。
3. 应用MRV物料平衡法在石油化工过程中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：3.1 炼油过程在炼油过程中，MRV物料平衡法可以用于计算和优化原油加工过程中的物料平衡。
通过对原油的分离、转化和处理等操作进行物料平衡的计算，可以实现对原油加工过程的控制和优化，提高产品的质量和产量。
3.2 石油分馏在石油分馏过程中，MRV物料平衡法可以用于计算和优化不同馏分的物料平衡。
通过对石油在分馏塔中的分离和提纯过程进行物料平衡的计算，可以实现对不同馏分的控制和优化，提高产品的纯度和产量。
物料平衡
温度-密度关系式 <50 C
液化气计量
• 球罐计量/累积流量计 • 不需校正的质量流量计 • 差压式流量计计量
液化气密度
• 直接测定 • 计算
液化气密度
SH/T 0221-92 中华人民共和国石油化工行业标准 液化石油气密度或相对密度测定法 （压力密度计法）
SH/T 0230-92 中华人民共和国石油化工行业标准 液化石油气组成测定法 （色谱法）
V20=Vt × VCF20…………………（1）
产品计量
• 计算产品在空气中的质量（商业质量） 时，应进行空气浮力修正，将标准密度 （kg/m3）减去空气浮力修正值1.1kg/m3 ，再乘以标准体积，就得到产品质量（m ），见公式。
•
m =V20×（ρ20－1.1）
产品数量计算举例
• 某一产品测得输油温度为40℃，输油体 积或油罐体积为1240.62m3，用石油密度 计测得该产品40℃下的视密度为753.0 kg/m3,计算输油质量。
• 由产品在试验温度40℃下的视密度 753.0 kg/m3 ，查表59B，得 ρ20=770.0 kg/m3
表59B 产品标准密度表
求输油质量
• 由标准密度770.0kg/m3和输油温度40℃查 表60B得
VCF20=0.9775 V20=1240.62*0.9775
≈1212.706m3
输油质量＝1212.706*（770.0-1.1） ≈932.45 t
0F • ASTM D86(50)= ASTM D-86 蒸馏50
vol%馏出温度vol%, 0F
将ASTM D-86转化为TBP切割点
• 由下列公式计算TBP相邻切割点的温度 差：
干气例题计算结果
物料平衡与能量平衡化学工程与化学工艺的计算方法差异
物料平衡与能量平衡化学工程与化学工艺的计算方法差异一、引言在化学工程与化学工艺领域，物料平衡和能量平衡是两个关键的计算方法。
物料平衡主要用于确定化学反应中物质的流动和转化情况，而能量平衡则关注于能量的转移和转换。
本文将探讨物料平衡和能量平衡在化工领域中的计算方法差异。
二、物料平衡的计算方法物料平衡是化工领域中的重要工具，用于确定化学过程中各种物质的输入和输出量，以及物质在不同单位操作之间的流动情况。
在进行物料平衡计算时，需要考虑以下几个因素：1. 输入与输出流量：物料平衡中的首要任务是确定各种物质的输入和输出流量。
这可以通过测量或估算来获得，例如通过质量流量计或者根据反应方程和反应条件推导得出。
2. 反应转化率：在物料平衡计算中，需要考虑反应的转化率。
转化率表示化学物质在反应中转化为产物的程度。
这可以通过实验测定或者根据反应动力学原理得出。
3. 损失与废料处理：在物料平衡计算中，还需要考虑各种损失和废料的处理情况。
这些损失可以是物料在操作过程中的泄漏或者由于反应的副反应产生的废料。
基于以上考虑因素，物料平衡的计算方法通常涉及以下步骤：1. 列出物料平衡方程：根据反应方程和反应条件，列出物料平衡方程。
方程的左侧代表输入物料，右侧代表输出物料。
2. 确定未知量和已知量：在方程中，未知量是需要求解的物质的数量或浓度。
已知量是已经通过测量或者推导得出的物质的数量或浓度。
3. 应用质量平衡原理：根据质量守恒定律，通过代入已知量和未知量，求解未知量的值。
通常需要解决一个线性方程组。
4. 检验与调整：对于得出的解，需要进行检验和调整，确保物料平衡方程成立。
这可以通过检测输入和输出流量是否平衡来进行。
三、能量平衡的计算方法能量平衡也是化工领域中重要的计算方法，它用于确定化学过程中能量的输入和输出情况，以及能量在不同单位操作之间的转移和转换。
在进行能量平衡计算时，需要考虑以下几个因素：1. 热量输入与输出：能量平衡的首要任务是确定热量的输入和输出。
物料平衡计算的技巧和步骤
三、物料平衡计算的方法和步骤 （一）水泥厂的物料平衡计算1.烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 （1）年平衡法计算步骤是：按计划任务书对工厂规模（水泥年产量的要求），先计算要求的熟料年产量，然后选择窑型、规格，标定窑的台时产量，选取窑的年利用率，计算窑的台数，最后再核算出烧成系统和工厂的生产能力。
①要求的熟料年产量可按式（3-1）计算： Q y =ped ---100100G y （3-1)式中 Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）；G y ——工厂规模（t/a ）；d ——水泥重视高的掺入量（%）；e ——水泥中混合材的掺入量（%）； p ——水泥的生产损失（%），可取为3%~~5%。
当计划书任务书规定的产品品种有两种或两种以上，但所用的熟料相同时，可按下式分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。
Q y1=pe d ---10010011G y1（3-2）Q y2=pe d ---10010022G y2(3-3)Qy=Q y1+Q y2(3-4)式中 Q y1，Q y2——分别表示每种水泥要求的熟料年产量（t/a ）；G y1，G y2——分别表示每种水泥年产量（t/a ）； d 1，d 2——分别表示每种水泥中石膏的渗入量（%）； e 1，e 2——分别表示每种水泥中混合材的渗入量（%）； Q y ——两种熟料年产量的总和（t/a ）。
②窑的台数可按式（3-5）计算：n=1.8760h QQyη (3-5)式中 n ——窑的台数；Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）;Q h.1——所选窑的标定台时产量【t/(台·h)】；η——窑的年利用率，以小数表示。
不同窑的年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90，传统干法窑0.85，机立窑0.8~0.85，悬浮预热器窑、预分解窑0.85；8760——全年日历小时数。
算出窑的台数n 等于或略小于整数并取整数值。
例如，n=1.9，取为两台，此时窑的能力稍有富余，这是允许的，也是合理的。
3.3.3物料平衡计算的方法和步骤
三、物料平衡计算的方法和步骤 （一）水泥厂的物料平衡计算1.烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 （1）年平衡法计算步骤是：按计划任务书对工厂规模（水泥年产量的要求），先计算要求的熟料年产量，然后选择窑型、规格，标定窑的台时产量，选取窑的年利用率，计算窑的台数，最后再核算出烧成系统和工厂的生产能力。
①要求的熟料年产量可按式（3-1）计算： Q y =ped ---100100G y （3-1)式中 Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）；G y ——工厂规模（t/a ）；d ——水泥重视高的掺入量（%）；e ——水泥中混合材的掺入量（%）； p ——水泥的生产损失（%），可取为3%~~5%。
当计划书任务书规定的产品品种有两种或两种以上，但所用的熟料相同时，可按下式分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。
Q y1=pe d ---10010011G y1（3-2）Q y2=pe d ---10010022G y2(3-3)Qy=Q y1+Q y2(3-4)式中 Q y1，Q y2——分别表示每种水泥要求的熟料年产量（t/a ）；G y1，G y2——分别表示每种水泥年产量（t/a ）； d 1，d 2——分别表示每种水泥中石膏的渗入量（%）； e 1，e 2——分别表示每种水泥中混合材的渗入量（%）； Q y ——两种熟料年产量的总和（t/a ）。
②窑的台数可按式（3-5）计算：n=1.8760h QQyη (3-5)式中 n ——窑的台数；Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）;Q h.1——所选窑的标定台时产量【t/(台·h)】；η——窑的年利用率，以小数表示。
不同窑的年利用率可参考下列数值：湿法窑0.90，传统干法窑0.85，机立窑0.8~0.85，悬浮预热器窑、预分解窑0.85；8760——全年日历小时数。
算出窑的台数n 等于或略小于整数并取整数值。
例如，n=1.9，取为两台，此时窑的能力稍有富余，这是允许的，也是合理的。
物料平衡及热平衡计算
0.850× = 1.821
0.406× = 0.524
0.135× = 0.309
0.005× = 0.010
0.010× = 0.023﹡
1.358
0.679
假定气化硫率占总去硫率的 。-0.005表示复原出的氧量，消耗CaO量为0.010× =0.018
见表2-2-8
5．氧气成分为98.5%O2，1.5%N2。
6．炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%。
1.2物料平衡计算
根据铁水成份，渣料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作，通常首先以100公斤铁水为计算根底，然后再折算成100公斤金属料。
1.2.1炉渣量及其成份的计算
炉渣来自金属中元素的氧化产物，渣料以及炉衬侵蚀等。
1．铁水中各元素氧化量(见表2-2-1)
%
4.300
0.650
0.560
0.150
0.038
1300
转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-3
成分〔中限〕
C
Si
Mn
P
S
%
0.16～0.24
0.16～0.28
0.35～0.65
0.045
0.045
1.1.4平均比热
表1-1-4
工程
固态平均比热
千卡/公斤·度
28.8
61.8
0.50
100.00
萤石
6.00
0.58
1.78
0.09
0.55
89.00
2.00
100.00
轻烧
白云石
30.84
0.46
20.16
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成为中国值得信赖的清洁生产和污染预防咨询服务提供商
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物料平衡工作的重要意义
方便外部审核/审计人员
更直观地了解企业生产过程中物料的流向 检查生产工艺流程和设备流程图中的错误 或遗漏 找出物料损失的环节 找出审核重点存在的问题 找出清洁生产的潜力
铝水
熔化工序
铝灰、铝渣
机加铝屑
86kg/批次
烧损
4
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物料平衡方法的确定
2、对工艺相对复杂，能够清晰分割为多个工序的对象，建议按照生 产工序分别测算输入输出物料数据。
脱脂剂、钝化 剂等100kg 前处理 进入废水 85kg 工件表面 15kg 油漆 150kg 溶剂 80kg 工件表面 95kg 废气60kg 烘干 工件表面 35kg 油漆 150kg 溶剂 60kg 工件表面 115kg
基本目的
应针对审核重点开展物料平 衡工作 找出以下几个方面的环节和 原因： - 物料流失 - 资源浪费 - 污染物产生
给企业内部带来的好处
便于掌握原料的利用率（化工企业可计算产品收率） 直观了解各类废料的产生量（e.g. 杜绝“收废品漏洞”） 便于发现在过程控制方面存在的问题 - 优化过程控制 便于发现在计量方面存在的问题 - 完善计量
针对特殊物料/物质开展物料平衡
除对所有输入输出物料进行汇总并开展总体物料平衡以外，对于特殊的 物料/物质，如重金属、特征污染因子等也十分有必要开展单独的物料 平衡工作。【单位？】
铬酸雾折铬 0.26 铬酐折铬 5.15 镀铬 挂具沉积 0.02 清洗
进入废水的 铬1.34
废水处理站 进入污泥的 铬1.21
熔炼
球磨
铅尘带走0.785t/a
大气排放0.00314t/a 极板成品 2963.7382t/a 废铅粉 0.498t/a 布袋收集 大气排放 0.016t/a 成品切割打磨 铅尘带走 0.514t/a 铅屑 2.72t/a
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开展物料平衡工作的技术准备
新颜科技-专注于清洁生产和污染预防咨询服务
公司背景 重庆新颜科技咨询有限公司创立于2006年，近年来 （2006-2013）客户数量和业务收入分别以25%和21%的 复合年均增长率迅速增长。2013年，新颜科技的客户数量 突破220家，项目突破290个，清洁生产审核报告质量在 重庆市名列前茅。 公司愿景
如右图中球磨工序 ，电解铅会在球磨 过程中氧化生成氧 化铅，在实测中铅 粉重量较之输入的 电解铅量大
合金铅 1470t/a
浇片
涂板、化成 铅烟带走0.034t/a 电解铅 1499.85t/a 醋酸吸收 废水带走 0.0338t/a 铅粉 1499.031t/a 布袋收集 废水带走 1.8938t/a 极板半成品 2966.9722t/a 废铅粉 0.Fra bibliotek8186t/a
示例： 某造纸企业开展水平衡工作时，流向生活区水管的计量表显示用水量明显高于生活实际所需的用水量。经过排查，发现该管道还为原料废纸润纸提供用水，但对 润纸部分未进行计量。针对润纸用水无计量的问题，审核小组首先提出了完善了此部分计量表安装的方案；安装计量表后，企业发现由于此部分用水原来无计量，使得 部分员工用水无节制，造成水资源浪费，通过安装计量表，审核小组进一步提出了完善用水考核指标的整改建议，通过用水量的定量考核，减少人为的用水浪费，每年 为企业带来了较为可观的节水效益。
废水排放的 铬0.13
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开展物料平衡工作的技术准备
大气排放0.008t/a 废水带走 0.157t/a
铅烟带走0.165t/a
醋酸吸收 板栅 1469.835t/a 大气排放0.0002t/a
1、了解物料平衡对 象的生产工艺，弄清 生产工序及各个工序 之间的关系 2、掌握特殊工序物 料变化情况
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物料平衡数据收集范围
基本原则
对于连续性生产性企业，应连续考察其72h的生产状况，收集物料平衡数据，通过按 小时、按天或按生产班次求得平均值作为进行物料平衡工作的基础数据。 对周期性生产企业，应按照一个生产周期，如以从投料开始到产品产出为一个周期进 行数据的收集，应连续考察至少三个生产周期，求得每个周期的平均值作为进行物料 平衡工作的基础数据。
物料平衡方法的确定
1、对工艺简单、很难分割工序，且输入输出物料种类较少的对象，建 议采用黑箱方式开展物料物料平衡工作
铝合金锭 复化锭 纯铝 废轮毂
16757.81kg/批次 27207kg/批次 8613.46kg/批次 197.9kg/批次 3405kg/批次 1453kg/批次 400kg/批次
异常处理
物料平衡数据收集时间范围内，企业虽保证连续性生产或开展周期性生产，但由于生 产负荷低或由于其他原因造成的生产出现异常，所得到的物料平衡数据不能代表企业 的正常生产状况，应考虑选取具有典型性生产特点的时间段重新开展物料平衡数据的 测算工作。
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面漆 进入废水 废气 95kg 55kg 废气 35kg
中涂 进入废水 废气 80kg 50kg
油漆 120kg 工件表面 115kg
溶剂 40kg 工件表面 60kg
废气 55kg 烘干
工件表面 80kg
烘干
面漆 进入废水 废气 70kg 35kg
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3、实地考察企业的 实际工序情况，避 免犯经验错误
如常规的汽车涂装 为“三喷三烘”， 但某些企业改进了 工艺，采用“三喷 一烘”，需要审核 师进行现场确认。
4、按照企业特点设 计物料平衡数据收 集资料清单或表格
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物料平衡案例分享-汽车涂装