物料衡算

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物料衡算

物料衡算

1.教学目的与要求

掌握物料衡算的基本方法,学会对无化学反应的物料衡算及有化学反应的物料衡算进行计算。

2.主要教学内容

掌握物料衡算式、画物料流程简图的方法;计算基准的选择;无化学反应的物料衡算,有化学反应的物料衡算。

3.重点与难点:

重点:无化学反应及有化学反应物料衡算的计算方法

难点:有化学反应物料衡算的计算方法

4.学时分配:8+6S 学时

物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一,它是能量衡算的基础。一般在物料衡算之后,才能计算所需要提供或移走的能量。通常,物料衡算有两种情况,一种是对已有的生产设备或装置,利用实际测定的数据,算出另一些不能直接测定的物料量。用此计算结果,对生产情况进行分析、作出判断、提出改进措施。另一种是设计一种新的设备或装置,根据设计任务,先作物料衡算,求出进出各设备的物料量,然后再作能量衡算,求出设备或过程的热负荷,从而确定设备尺寸及整个工艺流程。

物料衡算的理论依据是质量守恒定律,即在一个孤立物系中,不论物质发生任何变化,它的质量始终不变(不包括核反应,因为核反应能量变化非常大,此定律不适用)。

第一节物料衡算式

1 物料衡算式

1、化工过程的类型

化工过程操作状态不同,其物料或能量衡算的方程亦有差别。

化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。在对某个化工过程作物料或能量衡算时,必须先了解生产过程的类别。

闻歇操作过程: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,即为间歇操作过程。此过程的特点是在整个操作时间内,再无物料进出设备,设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。

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。设备的进料和出料是连续流动的,即为连续操作过程。在整个操作期间,设备内各部分组成与条件不随时间而变化。

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(如温度、压力、物料量及组成等)如果不随时间而变化,只是设备内不同点有差别,这种过程称为稳定状态操作过程,或称稳定过程。如果操作条件随时间而不断变化的,则称为不稳定状态操作过程,或称不稳定过程。

间歇过程及半连续过程是不稳定状态操作。连续过程在正常操作期间,操作条件比较稳定,此时属稳定状态操作多在开、停工期间或操作条件变化和出现故障时,则属不稳定状态操作。

2 物料衡算式

物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。所谓体系就是物料衡算的范围,它可以根据实际需要人为地选定。体系可以是一个设备或几个设备,也可以是一个单元操作或整个化工过程。

进行物料衡算时,必须首先确定衡算的体系。根据质量守恒定律,对某一个体系,输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积果量之和。所以,物料衡算的基本关系式应该表示为:

???? ?????? ?????? ??物料量积累的+物料量输出的=物料量输入的

如果体系内发生化学反应,则对任一个组分或任一种元素作衡算时,必须把反应消耗或生成的量亦考虑在内。即

???? ?????? ?????? ??±???? ??物料量积累的+物料量输出的=消耗的物料量反应生成或物料量输入的

上式对反应物作衡算时,由反应而消耗的量,应取减号;对生成物作衡算时,由反应而生成的量,应取加号。

列物料衡算式时应注意,物料平衡是指质量平衡,不是体积或物质的量(摩尔数)平衡。若体系内有化学反应,则平衡式中各项用摩尔/时为党委时,必须考虑反应式中的化学计量系数。因为反应前后物料中的分子数不守恒。

如图,表示无化学反应的连续过程物料流程。图中方框表示一个体系,虚线表示体系边界。共有三个流股,进料F 及出料P 和W 。有两个组分。每个流股的流量及组成如图所示。图中x 为质量分数。

F P W f1f2p1p2

w1w2x x x x x x 无化学反应的

连续过程物料衡算

可列出物料衡算式:

总物料衡算式 F = P + W

每种组分衡算式 F ·x f1 = P ·x p1 + W ·x w1

F ·x f2 = P ·x p2 + W ·x w2

对于连续不稳定过程,由于该过程内物料量及组成等随时间而变化,因此,物料衡算式须写成以时间为自变量的微分方程,表示体系内在某一瞬时的平衡。

第二节 物料衡算的基本方法

进行物料衡算时,为了能顺利地解题,避免错误,必须掌握解题技巧,按正确的解题方法和步骤进行。尤其是对复杂的物料衡算题,更应如此,这样才能获得准确的计算结果。

3 画物料流程简图方法

求解物料衡算问题,首先应该根据给定的条件画出流程简图。图中用简单的方框表示过程中的设备,用线条和箭头表示每个流股的途径和流向。并标出每个流股的已知变量(如流量、组成)及单位。对一些未知的变量,可用符号表示。

画流程简图:

例:含甲烷90%和乙烷10%的天然气与空气在混合器中混合,得到的混合气体含甲烷8%。试计算100摩尔天然气应加入的空气量及得到的混合气量。

4 计算基准及其选择

进行物料、能量衡算时,必须选择一个计算基准。从原则上说选择任何一种计算基准,都能得到正确的解答。但是,计算基准选择得恰当,可以使计算简化,避免错误。

对于不同化工过程,采用什么基准适宜,需视具体情况而定,不能作硬性规定。 根据不同过程的特点,选样计算基准时,应该注意以下几点:

1. 应选择已知变量数最多的流股作为计算基准。

2. 对液体或固体的体系,常选取单位质量作基准。

3. 对连续流动体系,用单位时间作计算基准有时较方便。

4. 对于气体物料,如果环境条件(如温度、压力)已定,则可选取体积作基准。 例4-1 丙烷充分燃烧时,要供入的空气量为理论量的125%,反应式为

问每100摩尔燃烧产物需要多少摩尔

5 物料衡算的步骤

1、画物料流程简图。求解物料衡算问题,首先应该根据给定的条件画出流程简图。

2、计算基准及其选择。进行物料、能量衡算时,必须选择一个计算基准。从原则上说选择任何一种计算基准,都能得到正确的解答。但是,计算基准选择得恰当,可以使计算简化,避免错误。

对于不同化工过程,采用什么基准适宜,需视具体情况而定,不能作硬性规定。

3、物料衡算的步骤

进行物料衡算时,尤其是那些复杂的物料衡算,为了避免错课,建议采用下列计算步骤。对于一些简单的问题,这种步骤似乎有些繁琐,但是训练这种有条理的解题方法,可以培养逻辑地思考问题,对今后解决复杂的问题是有帮助的。计算步骤如下:

(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

第三节 无化学反应过程的物料衡算

O

H CO O H C 22283435+→+

在化工过程中,一些只有物理变化,不发生化学反应的单元操作,如混合、蒸馏、蒸发、干燥、吸收、结晶、萃取等,这些过程都可以根据物料衡算式,列出总物料和各组分的衡算式,再用代数法求解。

根据图4-1,若每个流股有n 个组分,则可以列出以下衡算式

可见,有n 个组分的物料,可列出n 个组分衡算式及一个总物料衡算式,共n+1个衡算方程。但是,在同一个物料中,各组分的质量分数(或摩尔分数)之和等于1。即

所以n +1个方程中,只有任意n 个方程是独立的,由这n 个独立方程用代数运算可以得到另一个方程。

因此,有n 个组分的体系,最多只能求解n 个未知量。

6 简单过程的物料衡算

简单过程是指仅有一个设备或一个单元操作或整个过程简化成一个设备的过程。这种过程的物料衡算比较简单,在物料流程简图中,设备边界就是体系边界。

下面举例说明计算步骤和计算方法。

一种废酸,组成为23%(质量%)HNO 3,57%H 2SO 4和20%H 2O ,加入93%的浓H 2SO 4及90%的浓HNO 3,要求混合成27%HNO 3及60%H 2SO 4的混合酸,计算所需废酸及加入浓酸的数量。

解:

设 x ——废酸量,kg ;

y ——浓H 2SO 4量,kg ;

z ——浓HNO 3量;

1、画物料流程简图

222111wn pn fn w p f w p f Wx Px Fx Wx Px Fx Wx Px Fx W P F +++各组分的衡算式总物料衡算式===+=

∑∑∑==+++==+++==+++1

11 11 1212121Wi Wn W W Pi Pn P P fi fn f f x x x x x x x x x x x x 即即即

z kg y kg

2

2、选择基准,可以选废酸或浓酸的量为基准,也可以用混合酸的量为基准,因为四种酸的组成均已知,选任何一种作基准计算都很方便。

3、列物料衡算式,该体系有3种组分,可以列出3个独立方程,所以能求出3个未知量。

基准:100kg混合酸

总物料衡算式x + y + z=100 (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废酸

y = 39kg浓H2SO4

z = 19.2kg浓HNO3

即由41.8kg废酸、39kg浓H2SO4和19.2kg浓HNO3可以混合成100kg混合酸。

根据水平衡,可以核对以上结果:

加入的水量= 41.8× 0.2 + 39 × 0.07 + 19.2 × 0.10 = 13kg

混合后的酸,含13%H2O,所以计算结果正确。

以上物料衡算式,亦可以选总物料衡算式及H2SO4与HNO3二个衡算式或H2SO4、HNO3和H2O三个组分衡算式进行计算,均可以求得上述结果。

例4-3需要制备富氧湿空气。把空气、纯氧和水通入蒸发室,水在蒸发室汽化。出蒸发室的气体经分析含1.5%(mol%)H2O。水的流量为0.0012米3/时,纯氧的流量(千摩尔/时)为空气流量(千摩尔/时)的1/5,计算所有的未知量及组成。

解:设Q——空气流量,kmol/h;

0.2Q——纯氧流量,kmol/h;

F——富氧湿空气流量,kmol/h;

x——富氧湿空气中含氧量,摩尔分数。

物料流程简图

准:H 2O 流量0.0012m 3/h

列物料衡算式

H 2O 的衡算式

总物料衡算式

N 2的衡算式

例4-5 含20%(质量%)丙酮与80%空气的混合气进吸收塔,塔顶喷水吸收丙酮。吸收塔出口气体含丙酮3%,塔底得到50千克含丙酮10%的水溶液,计算进吸收塔气体的量。

当利用代数法求解时,列衡算式应注意下列几点:

1.无化学反应体系,能列出的独立物料衡算式数目,最多等于输入和输出物料中化学组分的数目。

2.首先列出含未知量数目最少的物料衡算方程,以便于解题。

3.总体系内具有很多多组分的物料,则最好将每个流股编号.并列表表示出己知的量和组成.检查能列出的衡算方程数目是否等于未知量的数目。

4-7 有多个设备过程的物料衡算

对有多个设备的过程,进行物料衡算时,可以划分多个衡算体系。此时,必须选择恰当的衡算体系,这是很重要的步骤。不然会使计算繁琐,甚至无法求解。

例4—7 有两个蒸馏塔的分离装置,将含50%苯、30%甲苯和20%(mol %)二甲苯的混合物分成较纯的三个馏试份,其流程图及各流股组成如下图,计算蒸馏1000mol /h 原料所得各流股的量及进塔2物料组成。

)

985.0(79.02.006666.0015.0x F Q F W Q Q F W -=?=++=?=h kmol W /06666.018110000012.0=?

?=

设S2、S3

表示各流股物料

量,mol/h

X3B、X3T表示

流股3中苯、甲苯的组成

设蒸馏过程共可列出三组衡算方程,即

体系A(塔Ⅰ)

体系B(塔Ⅱ)

体系C(整个过程)

可解得S2、S3、S4、S5及X3B、X3T、X3X

由上例可知,多设备过程,又有大量多组分流股时,可列出许多线性方程。

在这许多线性方程中,不管衡算体系如何选择、组合,其独立衡算方程的最多数目应等于设备数(M)与物料组分数(C)的乘积,计M×C个独立方程。

第四节有化学反应过程的物料衡算

有化学反应的过程,物料中的组分比较复杂。因为,工业上的化学反应,各反应物的实示用量,并不等于化学反应式中的理论量。为了使所需的反应顺利进行,或使其中较昂贵的又应物全部转化,常常使价格较低廉的一些反应物用量过量。因此,使物料衡算比无化学反应过程的计算复杂,尤其是当物料组成及化学反应比较复杂时,计算更应注意。

有化学反应的物料衡算较无化学反应的物料衡算复杂,其原因为:

有化学反应的过程,物料中的组分比较复杂。这是由于化学反应,原子与分子重新形成了完全不同的新物质,因此每一化学物质的输入与输出的摩尔或质量流率是不平衡的。

另外,工业上的化学反应,各反应物的实际用量,并不等于化学反应式中的理论量。为了使所需的反应顺利进行,或使其中较昂贵的反应物全部转化,常常使价格较低廉的一些反应物用量过量。

此外,在工业化学反应中,化学反应进行程度不完全,留下剩余的反应物、或者由于中间反应、平行反应或串连反应而生成副产物,或存在不参加反应的组分。

4-8 反应转化率、选择性及收率等概念

工业化学反应过程中,当反应原料的配比不按化学计量比时,限据反应物的化学计量数大小可称其为限制反应物与过量反应物。

1、限制反应物:化学反应原料不按化学计量比配料时,其中以最小化学计量数存在的反应物称为限制反应物。

2、过量反应物:不按化学计量比配料的原料中,某种反应物的量超过限制反应物完全反应所需的理论量,该反应物称为过量反应物。

3、过量百分数:过量反应物超过限制反应物所需理论量的部分占所需理论量的百分数。若以从表示过量反应物的摩尔数,N t 表示与限制反应物完全反应所需的摩尔数,则过量百分数即为

%过量%=100?-t t e N N N

4、转化率(以x 表示):某一反应物反应掉的量占其输入量的百分数。若以N A1、N A2分别表示反应物A 输入及输出体系的摩尔数,则反应物A 的转化率为

%100121?-=A A A A N N N x

一个化学反应,由不同反应物可计算得到不同的转化率。因此,应用时必须指明某个反应物的转化率。若没有指明时,则往往是指限制反应物的转化率。

5、选择性(以S 表示):反应物反应成目的产物所消耗的量占反应物反应掉的量的百分数。若反应物为A ,生成的目的产物为D ,Nn 表示生成的目的产物D 的摩尔数,。、d 分别为反应物d 与目的产物D 的化学计量系数,则选择性为

%10021?-?=A A D N N d a

N S

式中N A1-N A2为反应物A 反应掉的摩尔数。

转化率与选择性是反应过程的两个主要技术指标。

6、收率(以Y 表示):目的产物的量除以反应物(通常指限制反应物)输入量,以百分数表示。它可以用物质的量(摩尔数)或质量进行计算。若以摩尔数计算,考虑化学计量系数,则目的产物D 的收率为

%1001??

=A D D N d a N Y

转化率、选择性与收率三者之间的关系为

Y = S ·x

例4-8 用邻二甲苯气相催化氧化生产邻苯二甲酸酐(苯酐)。邻二甲苯投料量

210kg/h ,空气4620m3/h 。反应器出口物料组成(mol%)为:苯酐0.654%,顺丁烯二酸酐(顺酐)0.066%,邻二甲苯0.030%,氧16.53%,氮77.75%,其他还有H2O 、CO2、CO 等。试计算邻二甲苯转化率及苯酐和顺酐的收率及选择性。

4-9 一般反应过程的物料衡算

对有化学反应过程的物料衡算,由于各组分在过程中发生了化学反应,因此就不能简单地列组分的衡算式,必须考虑化学反应中生成或消耗的量,应该根据化学反应式,列衡算方程。对一般的反应过程,可用下列几种方法求解。

1、直接求解法

有些化学反应过程的物料衡算,有时只含一个未知量或组成,这类问题比较简单,通常可根据化学反应式直接求解,不必列出衡算式。

例4-10 1000kg 对硝基氯苯ClC6H4NO2用含20%游离SO3的发烟硫酸磺化,规定反应终点时,废酸 中含游离SO3 7%(假定反应转化率为100%)。反应式如下:

试计算(1)20% SO3的发烟硫酸用量

(2)废酸生成量

(3)对硝基氯苯磺酸生成量

甲醇制造甲醛的反应过程为

反应物及生成物均为气态。若使用50%的过量空气,且甲醇的转化率为75%。试计算反应后气体混合物的摩尔组成。

2、元素衡算法

元素衡算是物料衡算的一种重要形式。在作这类衡算时,并不需要考虑具体的化学反应,而是按照元素种类被转化及重新组合的概念表示为

输入(某种元素)=输出(同种元素)

对反应过程中化学反应很复杂,无法用一、两个反应式表示的物料衡算题,可以列出元素衡算式,用代数法求解。

3、用联系组分作衡算

“联系组分”是指随物料输入体系,但完全不参加反应,又随物料从体系输出的组分,在整个反应过程中,它的数量不变。

如果体系中存在联系组分,那么输入物料和输出物料之间就可以根据联系组分的含量进行关联。例如,F 、P 分别为输入、输出物料,T 为联系组分。T 在F 中的质量分数为xFT ,在P 中的质量分数为xPT ,则F 与P 之间的关系为

F FT =P x PT ,即

FT PT x x P F = 用联系组分作衡算,尤其是对含未知量较多的物料衡算,可以使计算简化。

23363246)(NO H SO H ClC SO NO H ClC →+O H HCHO O OH CH 2232

1+→+

选择联系组分时,如果体系中存在数种联系组分,那么,此时就要选择一个适宜的联系组分,或联合采用以减小误差。但是,应该注意,当某个联系组分数量很小,而且此组分的分析相对误差又较大时,则不宜选用。

4—10 有平衡反应过程的物料衡算

对有平衡反应过程的物料衡算,除了需要建立物料或元素衡算式以外,常常还需要利用反应的平衡关系来计算产物的平衡组成。计算方法见下例。

例4-17 在接触法硫酸生产中,SO 2被氧化成SO 3。反应式为:

氧化过程的温度为570℃,压力为1.1大气压。输入气体的组成为:SO 2 8%(mol%),O 2 9%,N 2 83%。计算达到平衡时的转化率及平衡组成。(已知570℃的平衡常数KP 为14.9)

4—11 具有循环、排放及旁路过程的物料衡算

在化工过程中,有一些具有循环、排放及旁路的过程,这类过程的物料衡算与以上介绍的方法相类似,只是需要先根据已知的条件及所求的未知量选择合适的衡算体系,列出物料衡算式再求解。如果存在联系组分,则可以利用联系组分计算。

一、循环过程的物料衡算

在化工生产中,有一些反应过程每次经反应器后的转化率不高,有的甚至很低。如乙烯氧化制环氧乙烷的过程,乙烯的单程转化率(即原料一次通过反应器的转化率)约30%左右;由氢、氮合成氨的单程转化率一般也只有20%左右。而乙烯直接水合制乙醇的过程,乙烯的单程转化率只有4—5%。因此在反应器出口的产物中有大量原料未反应。为提高原料的利用率,把这部分末反应的原料从反应产物中分离出来,然后把它循环返回反应器,与新鲜物料一起再进行反应。此过程即为循环过程。其流程如图4—5。某些无化学反应过程,如蒸发.结晶过程、精馏过程等,为了提高原料利用率或为保证产品质量、改善经济指标、也有采用循环过程的。

进反应器的物料MF 是由新鲜原料与循环物料R 混合而成,从反应器出来的产物RP 经分离器分成产品P 与循环物料R 。

循环物料R 有循环过程的物料流程图

32221SO O SO ←→+

有循环的过程,转化率常分为单程转化率与总转化率:

%100?-=

M F A RP A M F A N N N 单程转化率 %100?-F A S A

F A N N N 总转化率=

式中 RP A MF A

N N 、——反应物A 输入、输出反应器的摩尔数; 式中 S A F A N N 、——反应物A 输入、输出过程的摩尔数;

所以,单程转化率是以反应器为体系,总转化率是以整个过程为体系。

循环过程在稳定状态下操作时,物料的质量既不积累也不消失,各流股的组分恒定。但是,如果原料中含有不反应的杂质或惰性物质,经长时间的循环会使其浓度逐渐增加,因此就必须把一部分循环物料不断地排放掉,以维持进料中杂质的含量不再增大。

通常对有循环过程的物料衡算,若已知总转化率,可以先做总物料衡算;若已知单程转化率,则可以先从反应器衡算做起。

二、具有循环及排放过程的物料衡算

循环过程在稳定状态下操作时,物料的质量既不积累也不消失,各流股的组分恒定。但是,如果原料中含有不反应的杂质或惰性物质,经长时间的循环会使其浓度逐渐增加,因此就必须把一部分循环物料不断地排放掉,以维持进料中杂质的含量不再增大。

例如,假定反应器进料A 的最初流量是100kg/h ,进料含10ppm 的惰性物质(以I 表示),单程转化率为50%。经反应后,剩下50kg /h 未反应的原料和惰性物,将其与产物分离后全部循环。由于总量减少了一半,所以循环料中惰性杂质含量增加一倍,为20ppm 。如图4—6①。

每个衡算体系各物料之间的关系为

总物料衡算 F=P+W

反应器物料衡算 MF=RP

分离器物料衡算 RP=S+P

结点A 物料衡算 F+R=MF

结点B 物料衡算 S=R+W

F 和R 的组成是不相同的,而S 、R 和W 各物料的组成则是相同的。

通常对有循环过程的物料衡算,若已知总转化率,可以先做总物料衡算;若已知单程转化率,则可以先从反应器衡算做起。具体方法见下例。

例4-20 乙烯氧化制环氧乙烷,其生产流程如图。

已知新鲜原料中乙烯:空气=1:10,乙烯单程转化率为55%,吸收塔出口气体总量的65%循环返回反应器。计算(1)总转化率、各流股物料量及排放物料IW组成。

(2)如果W的分析数据为:N281.5%,O216.5%,C2H42.0%,循环比(R/W)为3.0,计算新鲜原料中乙烯与空气的比例和单程转化率。

例4-21合成氨生产过程,以生产1000千克NH3计算。含惰性气体(CH4等)0.2%(体积%)的新鲜原料气消耗量为2800米3。循环气中惰性气体含量不超过3%。CH4在液氨中溶解量为每1000千克液氨2.3米3,求排放气体量。

三、具有旁路过程的物料衡算

具有旁路的过程,就是把一部分物料绕过一个或多个设备,直接与另一流股物料相混,其流程如图4—8。这类过程的物料衡算与循环过程的物料衡算相类似,计算时应注意结点平衡。

物料平衡计算公式

物料平衡计算公式 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

物料平衡计算公式: 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围: %~100 % 物料平衡= %100?+a c b a-粉筛前重量(kg) b-粉筛后重量(kg) c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围: %~ % 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg) b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg) d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围: %~ % 压片工序的物料平衡=a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100%

a-接收颗粒重量(kg) b-片子重量(kg) c-取样重量(kg) d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围: %~ % 包衣工序的物料平衡 = b a e d c +++ 包衣工序的收率 = b a c + a-素片重量(kg) b-包衣剂重量(kg) c- 糖衣片重量(kg) d-尾料重量(kg) e-取样量(kg) 5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围: %~ % 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a- PTP 领用量(kg) b- PTP 剩余量(kg) A- PVC 领用量(kg) B- PVC 剩余量(kg) c-使用量(kg) d- 废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a :领用量(Kg) b :产出量(Kg) c :取样量(Kg) d :废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡

物料衡算

物料衡算的目的有以下几点: ⑴确定物系,并找出该物系物料衡算的界限; ⑵解释开放与封闭物系之间的差异; ⑶写出一般物料衡算所用的反应式、进出物料量等相关内容; ⑷引入的单元操作不发生累积,不生成或消耗,不发生质量的进入或流出的情况; ⑸列出输入==输出等式,利用物料衡算确定各物质的量; ⑹解释某一化合物进入物系的质量和该化合物离开物系的质量的情况。 物料衡算的类型: 在医药生产中,按照物质的变化过程,可将物料衡算分为两类。 一类是物理过程的物料衡算。即在生产系统中,物料没有发生化学反应的过程,它所发生地只是相态和浓度的变化。这类物理过程在医药工业中主要体现为混合和分离过程。如流体输送、吸附、结晶、过滤、干燥、粉碎、蒸馏、萃取等单元操作。 另一类是化学过程的物料衡算。即由于化学反应、原子与分子之间形成新的化学键,从而形成完全不同的新物质的过程。在进行计算时候,经常用到组分平衡和化学元素平衡,特别是当化学反应计量系数未知或很复杂以及只有参加反应的各物质的化学分析数据时,用元素平衡最方便,有时甚至只能用该方法才能解决。同时,在化学反应中,还涉及化学反应速率、转化率、产物收率等因素。 此外,物料衡算还可以按照操作方式的不同分为两类。 一类是连续操作的物料衡算。如生产枸橼酸铋钾的喷雾干燥操作,需要向干燥器中输送具有一定速度、湿度和温度的空气,同时湿物料从反方向以速度通过干燥器,尽管物料在干燥器中不断被加热,所处的状态在不断改变,但对某一具体部位而言,其所处的状态是不随时间的改变而改变。 另一类是间歇操作的物料衡算。在过程开始时原料一次性进入体系,经过一段时间以后立即一次性移出所有的产物,其间没有物质进出体系。在生物制药中,经常会用到有机溶剂沉淀的方法来分离,该方法是很典型的间歇操作。如硫酸软骨素的制备即是一例。在经过提取后的滤液中,加入95%乙醇搅拌,沉淀析出,取出即得产品,这种操作的特点是操作过程的状态随时间的变化而改变。 物料衡算的基本理论 物料衡算是物料的平衡计算,是制药工程计算中最基础最重要的内容的之一,是进行药物生产工艺设计、物料查定、过程经济评估以及过程控制、过程优化的基础。它以质量守恒定律和化学计量关系为基础。简单地讲,它是指“在一个特定物系中,进入物系的全部物料质量加上所有生成量之和必定等于离开该系统的全部产物质量加上消耗掉得和积累起来的物料质量之和”用式表示为: ∑G进料+∑G生成==∑G出料+∑G累积+∑G消耗 式中∑G进料------- 所有进入物系质量之和; ∑G生成------- 物系中所有生成质量之和; ∑G出料------- 所有离开物系质量之和 ∑G累积------- 物系中所有消耗质量之和(包括损伤); ∑G消耗------- 物系中所有积累质量之和。 物料衡算的基本方法和步骤 1.收集计算所必须的基本数据 在进行物料衡算前,要尽可能收集足够的符合实际情况的准确数据,通常称为原始数据这些数据时整个计算的基本数据与基础。应根据不同计算性质来确定原始数据的收集方法。

物料衡算公式

物料衡算公式: 1吨煤炭燃烧时产生的SO2量=1600×S千克;S含硫率,一般0.6-1.5%。若燃煤的含硫率 为1%,则烧1吨煤排放16公斤SO2 。 1吨燃油燃烧时产生的SO2量=2000×S千克;S含硫率,一般重油1.5-3%,柴油0.5-0.8%。 若含硫率为2%,燃烧1吨油排放40公斤SO2 。 ¬排污系数:燃烧一吨煤,排放0.9-1.2万标立方米燃烧废气,电厂可取小值,其他小厂可取大值。燃烧一吨油,排放1.2-1.6万标立方米废气,柴油取小值,重油取大值。 【城镇排水折算系数】 0.7~0.9,即用水量的70-90%。 【生活污水排放系数】采用本地区的实测系数。。 【生活污水中COD产生系数】60g/人.日。也可用本地区的实测系数。 【生活污水中氨氮产生系数】7g/人.日。也可用本地区的实测系数。使用系数进行计算时,人口数一般指城镇人口数;在外来较多的地区,可用常住人口数或加上外来人口数。 【生活及其他烟尘排放量】 按燃用民用型煤和原煤分别采用不同的系数计算: 民用型煤:每吨型煤排放1~2公斤烟尘 原煤:每吨原煤排放8~10公斤烟尘 一、工业废气排放总量计算 1.实测法 当废气排放量有实测值时,采用下式计算: Q年= Q时× B年/B时/10000 式中: Q年——全年废气排放量,万标m3/y; Q时——废气小时排放量,标m3/h; B年——全年燃料耗量(或熟料产量),kg/y; B时——在正常工况下每小时的燃料耗量(或熟料产量),kg/h。 2.系数推算法 1)锅炉燃烧废气排放量的计算 ①理论空气需要量(V0)的计算a. 对于固体燃料,当燃料应用基挥发分Vy>15%(烟煤), 计算公式为:V0=0.251 ×QL/1000+0.278[m3(标)/kg] 当Vy<15%(贫煤或无烟煤), V0=QL/4140+0.606[m3(标)/kg] 当QL<12546kJ/kg(劣质煤), V0=QL//4140+0.455[m3(标)/kg) b. 对于液体燃料,计算公式为:V0=0.203 ×QL/1000+2[m3(标)/kg] c. 对于气体燃料,QL<10455 kJ/(标)m3时,计算公式为: V0= 0.209 × QL/1000[m3/ m3]

片剂中物料平衡计算

片剂物料平衡的计算 (1)整粒终混平衡的计算 A=总投料量(kg) B=合格颗粒量(kg) C=不合格颗粒量(kg) D=取样量(kg) B + C + D 平衡= --------------------×100% 应为95%~102% A (2)整粒终混得率的计算 得率=B/A×100% (3)压片平衡的计算 A=合格颗粒重量(kg) B=不合格品重量(kg) C=合格片重量(kg) D=取样量(kg) B + C + D 平衡=------------------×100% 应为95%~100% A (4)压片得率的计算 得率=C/A×100% (5)包装平衡的计算 A:领取素片重量(kg) B:包装数量(片) C:平均片重(kg) D:内包装不合格品量(kg) E:外包装不合格品量(kg)

平衡=(B×C÷1000+D+E)/A×100% 应为95%~102%(6)包装得率的计算 得率=(B×C÷1000)/A×100% (7)批平衡的计算 A:总投料量(kg) B:包装数量(片) C:制粒不合格品量(kg) D:制粒取样量(kg) E:压片不合格品量(kg) F:压片取样量(kg) G:内包装不合格品量(kg) H:外包装不合格品量(kg) B×平均片重÷1000+C+D+E+F+G+H 平衡=-------------------------------- ×100% (应为95%~102%) A (8)批得率的计算 得率=B×平均片重÷1000/A×100% (9)内包材平衡的计算 A:使用量(kg) B:合格药板数量(板) C:不合格药板数量(板) D:未冲裁报废铝箔(米) E:铝塑板的宽(米)

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)=354×24=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)]×1/6次/天×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。 1 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=合格产品量/合格率=28500/0.94≈30319.15t 1年车间进料量 M= M/(1-物料自然消耗率)=30319.15t /(1-0.1%)≈30349.50t 12年自然消耗量M=M-M=30349.50-30319.15=30.35t 132年废品量 M=M-合格产品量=30319.15-28500=1819.15t 14每小时车间处理物料量 M=30319.15/297/24h≈4.25t 5年回收物料量

物料衡算

第三章 物料衡算 3.1产品名称与设计规模 原辅料名称 规格 质量比(W * ) 缩合物 %99≥ 1.0 氢气 %99.99≥ 0.0035(过量) 钯炭 10%(W ) 0.1 四氢呋喃 工业 5.33 甲醇 工业 0.79 3-(N-吗啡啉)丙磺酸 %99≥ 0.13 异丙醇 工业 0.62 丙酮 工业 6.71 原辅料名称 规格 质量比(W * ) 粗品 1.0 活性炭 医用级 0.05 注射水 符合药典标准 17.86 丙酮 %99≥ 9.82 产品名称 设计规模(t/a ) 含量 包装规格 其他 美罗培南 (三水化合物) 25 99% 铝听5Kg/听 无菌原料药 衡算基准 本设计中的化工过程均属间歇操作过程,其计算基准是将车间所处理的各种物料量折算成以日数计的平均值,从起始原料的投入到最终成品的产出,按日数平均值计将恒定不变。由设计任务规定的产品年产量及年工作日,计算出产品的平均日产量,日产量确定后,再根据总收率可以折算出起始原料的日投料量及班投料量,以此为基础就完成车间物料衡算。

本设计中: 年工作日:250天; 美罗培南成品年产量为:25t ; 美罗培南成品含量为:99%; 精制美罗培南含量:98%; 第一步氢化反应收率1y :95%; 第二步树脂吸附洗脱收率2y :95%; 第三步丙酮析晶收率3y :98%; 第四步精制收率4y :98%; 第五步粉碎包装收率5y :99.8%; 可计算出: (1)美罗培南总收率 %50.86%8.99%98%98%95%9554321=????=????=y y y y y y T (2)kg 99250 % 9910253=??=?= 年工作日含量年产量美罗培南实际日产量 (3)起始原料纯品投料量 kg 51.18257 .43778.697%5.8699M M =?= ? = 美罗培南起始原料总收率美罗培南实际日产量 起始原料实际投料量kg 35.184% 9951 .182=== 起始原料规格起始原料纯品投料量 其中杂质量 kg 84.151.182-35.184-===起始原料纯品投料量 起始原料实际投料量 3.2氢化反应物料衡算 3.2.1反应方程式

物料衡算

第一节物料衡算式 4-1 化工过程的类型 化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。或行将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。在对某个化工过程作物料或能量衡算时,必须先了解生产过程的类型。 间歇操作过程: 4-2 物料衡算式 物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化。根据质量守恒定律,对某一个体系,输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。所以,物料衡算的基本关系式应该表示为; 如果体系内发生化学反应,则对任一个组分或任一种元素作衡算时,必须把由反应消耗或生成的量亦考虑在内。所以(4—1)式成为: 上式对反应物作衡算时.由反应而消耗的量,应取减号,对生成物作衡算时,由反应而生成的量,应取加号。 但是,列物料衡算式时应该注意,物料平衡是指质量平衡,不是体积或物质的量(摩尔数)平衡。若体系内有化学反应,则衡算式中各项用摩尔/时为单位时,,必须考虑反应式中的化学计量系数。出为反应前后物料中的分子数不守恒。 第二节物料衡算的基本方法 进行物料衡算时,为了能顺利地解题,避免错误,必须掌握解题技巧,按正确的解题方法和步骤进行。尤其是对复杂的物料衡算题,更应如此,这样才能获得准确的计算结果。 4-3 画物料流程简图方法

求解物料衡算问题,首先应该根据给定的条件画出流程简图。图中用简单的方框表示过程中的设备,用线条和箭头表示每个流股的途径和流向。并标出每个流股的已知变量(如流量、组成)及单位。对一些未知的变量,可用符号表示。4—4 计算基准及其选择 进行物料、能虽衡算时,必须选择一个计算基准。从原则上说选择任何一种计算基准,都能得到正确的解答。但是,计算基准选择得恰当,可以使计算简化,避免错误。 对于不同化工过程,采用什么基准适宜,需视具体情况而定,不能什硬性规定。 根据不同过程的特点,选样计算基准时,应该注意以下几点: 1. 应选择已知变量数最多的流股作为计算基准。 2.对液体或固体的体系,常选取单位质量作基准。 3. 对连续流动体系,用单位时间作计算基准有时较方便。 4. 对于气体物料,如果环境条件(如温度、压力)已定,则可选取体积作基准。

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第3章物料衡算 3.1 物料流程示意图 3.1.1物料流程示意图 图3.1 PET全拉伸丝EDY生产物料流程示意图 3.2 计算基准确定 3.2.1 年工作日的确定 (1)设备大修:30天/年=720小时 (2)特殊情况停产:20天/年=480小时 (3)组件清洗:1次/6天8小时/次 [365天-(30天+20天)]×1/6次/天×8小时/次=420小时=17.5天(4)实际生产时间:365天-10天-25天-15天-17.5天=297.5天8760-240-600-360-420=7140小时 (5)设备利用系数: K=实际开车时间/年工作日=7140小时/8520=0.84 3.3 物料衡算 3.3.1损失系数的确定 物料损失拟定如下: 表3-1 PET纺丝工艺过程中的损失系数 工序损耗率(%) PET切片筛选输送 预结晶器 干燥塔 物料输送 挤出机 纺丝组件 断丝 合计(FDY原丝成型物料损失)0.5 0.05 0.1 0.1 0.05 0.05 1.5 2.35

表3-2 FDY原丝中其他组分的含量 3.3.2各工序输入及输出物料量 1.求出生产一吨PET全拉伸丝纤维消耗PET切片的量 1.000-(0.005+0.02)=0.975t 计入耗损所需PET切片量 0.975×1.0385=1.0125吨 2.各工序物料损耗量 根据物料平衡公式:∑F=∑D+W 其中F:进料量D:出料量W:损失量 依据物料平衡公式计算各个工序的物料平衡 依据物料平衡公式计算各个工序的物料平衡: (1)断丝x(1-1.5%)=3000吨x=3045.69吨(2)纺丝组件x(1-0.05%)=3045.69吨x=3047.21吨(3)挤出机x(1-0.05%)=3047.21吨x=3048.74吨(4)物料输送x(1-0.1%)=3048.74吨x=3051.79吨(5)干燥塔x(1-0.1%)=3051.79吨x=3054.84吨(6)预结晶器x(1-0.05%)=3054.84吨x=3056.37吨(7)PET切片x(1-0.5%)=3056.37吨x=3071.73吨所以PET全拉伸丝的日产量3000/297.5=10.084吨/天 每小时产量10.084/24=0.4202吨/小时 PET切片每天耗量3071.73/297.5=10.325吨/天 PET切片每小时耗量10.325/24=0.430吨/小时 表3-3 物料平衡表(年计) 工序进料量(t) 出料量(t) 损失(t)损失率(%) PET切片损耗预结晶器 干燥塔 物料输送 挤出机 纺丝 断丝3071.73 3056.37 3054.84 3051.79 3048.74 3047.21 3045.69 3056.37 3054.84 3051.79 3048.74 3047.21 3045.69 3000 15.36 1.53 3.05 3.05 1.53 1.52 45.69 0.5 0.05 0.1 0.1 0.05 0.05 1.5

物料衡算

三.工艺设计计算 3.1 物料横算 3.1.1物料衡算的意义 物料横算,是在已知产品规格和产量前提下算出所需原料量、废品量及消耗量。同时,还可拟定出原料消耗定额,并在此基础上做能量平衡计算。通过物料横算可算出: (1)实际动力消耗量 (2)生产过程所需热量或冷量 (3)为设备选型、决定规格、台数(或台时产量)提供依据 (4)在拟定原料消耗定额的基础上,可进一步计算日消耗量,每小时消耗量 等设备所需的基础数据。 综上所述,物料衡算是紧密配合车间生产工艺设计而进行的,因此,物料衡算是工艺设计过程的一项重要的计算内容。 3.1.2物料横算的方法 塑料制品的生产过程多采用全流程、连续操作的形式。 物料衡算的步骤如下: (1)确定物料衡算范围,画出物料衡算示意图,注上与物料衡算有关的数据。 物料衡算示意图如下:

(2)说明计算任务。如:年产量、年工时数等。 (3)选定计算基准。生产上常用的计算基准有:①单位时间产品数量或单位 时间原谅投入量,如:kg/h,件/h,t/h(连续操作常采用此种基准);②加入设备的原料量(间歇操作常采用此种基准)。 (4)由已知数据,根据下列公式进行物料衡算: ΣG1=ΣG1+ΣG3 式中:ΣG1——进入设备的物料量总和 ΣG2——离开设备的正品量和次品量总和 ΣG3——加工过程中物料损失量总和 (5)收集数据资料。一般包括以下方面: ①年生产时间:连续生产300~350 d 间歇生产200~250 d 连续生产时,年生产的天数较多,在300d左右,其他时间将考虑全长检修,车间检修或5%~10%意外停机。当间歇生产时,就要减去全年的休息日,目前为双休日加上法定假日全年约为110d,所以间歇生产比连续生产少110个工作日。 总之,确定了每年有效地工作时数后就能正确定出物料衡算的时间基准,算出每小时的生产任务,进而在以后的计算中选定设备的规格。 具体的选择天数要通过分析得出。 ②有关定额、合格率、废品率、消耗率、回收率等。在任何一个产品加 工过程中,合格产品都不是百分之百。由于设备原因、原材料原因以及人为原因都可能造成废品的出现。加工不同的产品出现废品的几率有差异,要具体情况具体分析。才外还应考虑车间管理水平、设备先进水平等,取高值与低值都应有充分的论据。经过电铲研究后发现:塑料制品合格率为85%~95%、自然损耗率为0.1%~0.15%,这主要是贮存、运输、

工厂设计概论 物料平衡计算例题

例 题 计 算 过 程 1.某厂年产100万m 2釉面砖,产品规格152×152×5mm ,物料平衡计算的主要参数及结果见表1及表2。 解:A 计算过程如下 ⑴年产量 年出窑量=100×104m 2×10kg/m 2×10-3kg=10000 (t ) ⑵釉烧 年装窑量= 烧成废品率 年出窑量 -1 = )/(7.108%8110022 年万万m m =- =年/10870 t ⑶装窑、施釉 年施釉量=% 11/7.10812-= -年 万施釉废品率年装窑量m =年年/10980/10983 2t m = 年需釉料量10980×6%=658.8t/年

⑷素烧、干燥 年干燥量(釉+坯)= % 1518 .109,1-= -干燥损失率素烧年施釉量 =年万/2.1292m 换算成t/年: 坯:釉=94:6 ∴坯重9.4kg/m 2 坯年干燥量= 灼减 坯重 坯釉年干燥量-?+1)( % 8110/4.9102.1293224-???=-m kg m =)/(13198 年t ⑸成型 年成型量=% 1012.12912-= -年 万成型损失率坯年干燥量m )/(6.1432年万m = = )/(14665% 10113198 年t =- 规格152×152×5mm 的釉面砖1m 2以44片计 成型量(万片/年)=143.6×44=6314(万片/年) ⑹喷雾干燥 年喷雾干燥量= 年喷干损失率年成型量/15437% 5114665 1t =-=- ⑺新坯料加工量(干基) 新坯料加工量(干基)年回坯量年喷雾干燥量-= )(成型回坯率年成型量喷干回坯率年喷干量年喷雾干燥量?+?-= =)/%](814665%315437[)/(15437 年年t t ?+?==)/(13800年t 表2 坯用原料加工量计算表(干基)

物料衡算

沈阳化工大学学士学位毕业设计第六章技术经济评价 物料衡算 原料的确定 ⑴引入2SiO 的原料:石英砂 2SiO 是构成硅酸盐玻璃的一种主体氧化物,其含量一般都在65~75%之间。石英砂是引入二氧化硅的主要原料。 石英砂,也称硅砂,主要是由石英颗粒所组成。质地纯净的硅砂为白色,一般硅砂因含有铁质和有机物质,故多呈淡黄色或黄白色。 石英砂的纯度直接影响到玻璃的透明度,故本厂对石英砂作如下要求: 2SiO >90%,32O Al <5.2%,32O Fe <0.35% 进厂水分<7%,通常在4%左右 粒度要求40目全通过 ⑵引入O Na 2的原料:纯碱 纯碱(3NaCO )又名苏打,是引入玻璃中O Na 2的主要原料。 O Na 2是玻璃网络外体氧化物。在玻璃中引入氧化钠的主要目的是降低玻璃粘度,使 其易于熔化,是玻璃良好的助熔剂。但引入量也不宜过高,一般瓶罐玻璃大都在14~16%之间。 纯碱为白色粉末,易溶于水,置于空气中极易吸收空气中的水分而潮解。为此,在使用前必须进行水分的测定。在熔制玻璃时氧化钠的挥发量约为本身重量的0.5~3.2%,在计算时应予以补足。 对纯碱的质量要求是:

O Na 2>98%,NaCl <1%,42SO Na <0.1% 进厂水分<3%,正常在0.2~0.3%之间 粒度要求20目全通过 ⑶引入CaO 的原料:石灰石 石灰石是引入CaO 的主要原料。CaO 是二价的网络外体氧化物,在玻璃中是主要的稳定剂,能增加玻璃的化学稳定性,防止制品日久“霉变”和大大增加玻璃的机械强度。 石灰石在自然界中分布极广,为白色、灰色块状物。 对石灰石的质量要求是: CaO >51%,32O Fe <0.1%。水分<1% 粒度要求20目全通过 ⑷作为澄清剂的原料:白砒+硝酸钠 白砒主要成分是32O As ,一般为白色结晶粉末,其为无定形的玻璃状物质。白砒是剧毒的原料,因此使用时要特别注意,并由专人保管。与硝酸盐共同使用; 硝酸钠,主要成分为3NaNO 。 ⑸作为助溶剂的原料:萤石 萤石的主要成分是2CaF ,能够加速玻璃形成反应,降低玻璃液的粘度和表面张力,促进玻璃液的澄清和均化,增加玻璃液的透热性。 ⑹碎玻璃 生产过程中产生的玻璃制品以及从熔炉放入的玻璃液经水骤冷的玻璃碎块、熔炉翻建过程的炉底料与从社会上包括玻璃制品使用厂家和物质回收部门收集的废旧玻璃制品、碎片等统称为碎玻璃。

物料平衡计算公式:

物料平衡计算公式: 每片主药含量 理论片重= 测得颗粒主药百分含量 1.原辅料粉碎、过筛的物料平衡 物料平衡范围:97.0 %~100 % 物料平衡= %100?+a c b a-粉筛前重量(kg) b-粉筛后重量(kg) c-不可利用物料量(kg) 2.制粒工序的物料平衡 物料平衡范围:98.0 %~104.0 % 制粒工序的物料平衡= a d c b ++×100% 制粒工序的收率=a b ×100% a-制粒前所有原辅料总重(kg) b-干颗粒总重(kg) c-尾料总重(kg) d-取样量(kg) 3.压片工序的物料平衡范围:97.0 %~100.0 % 压片工序的物料平衡= a d c b ++×100% 压片工序的收率=a b ×100% a-接收颗粒重量(kg) b-片子重量(kg) c-取样重量(kg) d-尾料重量(kg) 4.包衣工序的物料平衡 包衣工序的物料平衡范围:98.0 %~100.0 % 包衣工序的物料平衡 = b a e d c +++ 包衣工序的收率 = b a c +

a-素片重量(kg) b-包衣剂重量(kg) c-糖衣片重量(kg) d-尾料重量(kg) e-取样量(kg) 5.内包装工序物料平衡 内包装工序物料平衡范围:99.5 %~100.0 % 包材物料平衡=%100?++++A a d c b B a- PTP 领用量(kg) b- PTP 剩余量(kg) A- PVC 领用量(kg) B- PVC 剩余量(kg) c-使用量(kg) d-废料量(kg) 片剂物料平衡=%100?++a d c b a :领用量(Kg) b :产出量(Kg) c :取样量(Kg) d :废料量(Kg) 6.外包装工序的物料平衡 包装材料的物料平衡范围:100% 包装材料物料平衡=%100?+++e a d c b e-上批结存 a-领用量 b-使用量 c-剩余量 d-残损量 7.生产成品率 成品率范围:90%~102% 片剂收率= %100?++a d c b a-计划产量 b-入库量 c-留样量 d-取样量

GCr9物料平衡计算

一、物料平衡计算 (1) 1、计算所需原始数据 (1) 2、物料平衡基本项目 (2) 3、计算步骤 (2) 二、热平衡计算 (9) 1、计算热收入Q s (9) 2、计算热支出Q z (11) 三、电弧炉炉型及主要参数 (12) 参考文献 (15)

一、物料平衡计算 1、计算所需原始数据 基本原始数据:冶炼钢种及成分(见表1);原材料成分(见2);炉料中元素烧损率(见表3);其他数据(见表4) 表1 冶炼钢种及其成分 钢种 成分(%) 备注C Si Mn P S Cr Fe GCr9 1.00~ 1.10/1.05 0.15~ 0.35/0.25 0.20~0.40 ≤0.027 ≤0.020 0.90~ 1.20 余量氧化法 注:分母系计算时的设定值,取其成分中限。 表2 原材料成分(%) 名称C Si Mn P S Cr Al Fe H2O灰分挥发分碳素废钢0.18 0.25 0.55 0.030 0.030 余量 炼钢生铁 4.20 0.80 0.60 0.200 0.035 余量 焦炭81.50 0.58 12.40 5.52 电极99.00 1.00 名称CaO SiO2MgO Al2O3CaF2Fe2O3CO2H2O P2O5S 石灰88.00 2.50 2.60 1.50 0.50 4.64 0.10 0.10 0.06 铁矿石 1.30 5.75 0.30 1.45 89.77 1.20 0.15 0.08 火砖块0.55 60.80 0.60 36.80 1.25 高铝砖 1.25 6.40 0.12 91.35 0.88 镁砂 4.10 3.65 89.50 0.85 1.90 焦炭灰分 4.40 49.70 0.95 26.25 18.55 0.15 电极灰分8.90 57.80 0.10 33.10 表3 炉料中元素烧损率 成分C Si Mn P S 烧损率(%)熔化期25~40,取30 70~95,取 85 60~70,取 65 40~50,取 45 可以忽略 氧化期0.06①全部烧损20 0.015②25~30,取27 ①按末期含量比规格下限低0.03%~0.10%(取0.06%)确定(一般不低于0.03%的脱碳量); ②按末期含量0.015%来确定

浅论物料衡算在污染物排放量核定中的应用(新版)

( 安全论文 ) 单位:_________________________ 姓名:_________________________ 日期:_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 浅论物料衡算在污染物排放量核定中的应用(新版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

浅论物料衡算在污染物排放量核定中的应 用(新版) 备注:安全与生产、效益是密不可分的。只有安全好了,才能保证更好地生产。生产中存在着一定的不安全隐患,与自然界作斗争,随时都会发生意想不到的事情,所以处处都要警惕、时时刻刻都要注意安全。 摘要:受企业装备发展和我国环境保护能力建设水平的限制,物料衡算在今后较长时间内仍是对中小型排污者进行排污量核定的一种主要方法。运用物料衡算法测算污染源强在环境影响评价和污染源调查中也十分普遍,但对物料衡算法的方法技巧缺乏深入全面的归纳和总结,难以为基层环境监察人员掌握运用。在分析存在问题的基础上,结合排污量核定实践总结进行物料衡算的一些技巧,对运用排污系数进行物料衡算要求进行全面类比调查,提出通过策略性的手段提高调查数据可信度的观点。 关键词:物料衡算;排污量核定;应用 1物料核算法定义 物料衡算法就是根据质量守恒定律而进行的物料平衡的计算。

其基本原理是不管某一生产过程中物料发生的是物理变化还是化学变化,生产过程中某一基准物的投入和产出的质量是守恒的。物料衡算法可分为总量法和定额法。总量法以调查期原材料、主副产品和回收物料总量为基础进行衡算,来计算物料总的流失量。定额法是以调查期原材料消耗定额为基础,先计算单位产品的物料流失量,在求调查期内物料流失总量。 2进行物料衡算现状及存在的问题分析 环境监察机构在对中小企业实施环境管理中,主要依托上级环保部门发布的部分行业排放当量系数和环境影响评价文件中对排放源的预测性质的物料衡算方法、结论。上级环保部门发布的部分行业排放当量系数一般是区域带有普遍意义和工艺技术水平相类似的行业,一般涉及面较窄,也缺乏针对性,实际工作中大多数行业都难以找到适用的系数。环评文件中的物料衡算针对性强,但预测性质的物料衡算与现实往往存在较大出入,还受环境影响评价审批和三同时环境管理制度限制,在设定的许多非硬件的环境保护措施(多数难以验证)下进行物料衡算,结论与实际情况经常大相径庭。环境

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 = p e d ---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=p e d ---1001001 1G y1 (3-2) Q y2= p e d ---1001002 2G 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 .8760 h Q Qy η (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。如n 比某整数略大,取该整数值。例如n=2.1或

物料衡算举例

物料衡算举例: 实验三对硝基苯甲醚合成工艺研究本工艺研究型实验是设计性实验。要求学生独立完成文献资料的查阅,实验方法,合成路线的选择和设计,通过与其他同学在不同的实验条件下的实验结果进行比较和分析,分析讨论工艺条件对反应的影响,掌握精细有机合成工艺研究的基本方法。 一、实验目的 1) 通过查阅文献,了解对硝基苯甲醚的各种合成路线,初步掌握合成路线选择的方法。 2) 了解相转移催化反应的原理和合成方法。 3) 掌握精细有机合成工艺研究的基本方法。 二、实验原理 相转移催化反应是指:一种催化剂加速或能使分别处于互不相溶的二种溶剂中的物质发生反应。反应时,催化剂把一种实际参加反应的实体(负离子),从水相转移到有机相中,而相转移催化剂没有损耗,重复地起“转送”负离子的作用。 对硝基苯甲醚的反应式如下: Cl NO 2CH 3 OH/ OMe NO 2 三、主要试剂及仪器

试剂:对硝基氯苯,甲醇,季铵盐,氢氧化钠。 仪器:三口烧瓶,搅拌器,温度计,球型冷凝管,熔点测定仪,气相色谱仪。 四、实验步骤 在装有搅拌器,球型冷凝管和温度计的250毫升三口烧瓶瓶中,加入39.4克对硝基氯苯, 77毫升甲醇和4克季铵盐.加热至70℃,恒温回流.然后一次加入经预热至65℃的35%氢氧化钠溶液(24克氢氧化钠和45毫升水配制而成),反应2小时,再升温至80℃,继续反应2小时。反应完毕后将反应物倒入冰水中,过滤,滤饼依此用工业乙醇和无水乙醇重结晶几次。干燥后,测其熔点并用气相色谱仪测定含量。理论量:37.84克(原料对硝基氯苯纯度0.988;产品对硝基苯甲醚纯度0.99)虚拟工业生产放大倍数:单批、单个设备放大40000~60000倍。 设计依据 主要流程: 1.配碱过程: 2.

第三章 物料衡算

2.1物料衡算 2.1.1操作条件 1、原料为粗甲醇,成份及含量如下表: 物料组分号分子量粗甲醇 wt% 精甲醇 wt% 废水 wt% CO 1 28.00 0.0802 —— CO2 2 44.00 0.6319 —— H2 3 2.016 0.0030 —— CH4 4 16.03 0.0802 —— N2 5 28.02 0.0401 —— Ar 6 39.94 0.0602 —— CH3OH 7 32.03 93.8847 99.90 0.10 H2O 8 18.02 5.1697 0.10 99.90 (CH3)2O 9 46.05 0.0100 —0 C4H9OH 10 74.08 0.0400 —— ∑100.00 100.00 100.00 2、粗甲醇消耗定额:1.072吨/吨精甲醇 3、回流比:D-701 R=回流/入料=0.24 设回流物料中只含甲醇D-702 R=回流/产品=2.5 4、溶解气和轻组分(CH3)2O:Kl 中的溶解气和轻组分(CH3)2O全部由预精馏塔D-701塔顶排出,塔顶物料M不含水和重组分,塔底物料N不含溶解气和(CH3)2O。 5、重组分C4H9OH:Kl 中的重组分C4H9OH全部由主精馏塔D-702塔底排出。 6、碱液:忽略不计 7、再沸器热源:0.35MPa(表)饱和蒸汽 8、温度、压力 物料点K M N O P Q R S T 温度℃40 40 8240 105 70 62 64 40 压力MPa 0.4 0.3 0.8 0.03 0.05 0.5 0.3 0.03 0.03 9、F-701汽液平衡常数 物质CO CO 2 H2 CH4 N2 Ar CH3O H H2O

物料衡算基本理论

物料衡算基本理论 四、衡算方法和步骤 1,明确衡算目的通过物料衡算确定生产能力、纯度、收率 2,明确衡算对象划定衡算范围,绘出物料衡算示意图 3,对有化学反应的体系应写出化学反应方程式 4,收集与物料衡算有关的计算数据 ○1生产规模;原辅材料、中间体及产品规格; ○2有关定额和消耗指标(产品单耗、配料比、回收率、提取率、收率)○3有关的物理化学常数(密度、蒸汽压、相平衡常数) 5,选定衡算基准 6,列出物料衡算方程式 7,根据物料横算结果,编制物料平衡表 物料衡算举例 一、物理过程物料衡算 实例6-1 硝化混酸配制过程物料衡算。已知混酸组成为硫酸46%(质量百分比,下同)、硝酸46%、水8%,配制混酸用的原料92.5%的工业硫酸、98%的硝酸以及含硫酸69%的硝化废酸。试通过物料衡算确定配制1000kg混酸时各原料的用量。为简化计算,设原料中除水外的其他杂质可忽略不计。 明确衡算目的明确衡算对象 以搅拌釜为衡算范围,绘制混酸配制过程物料衡算示意图

G H2SO4 G HNO3 G 废 图中共有4股物料,3个未知数,需3个独立方程 对硝酸进行物料衡算 对硫酸进行物料衡算 对水进行物料衡算 联立方程解得 混酸过程物料衡算表 30.980.461000 HNO G =?24 0.9250.690.461000 H SO G G +=?废2430.0750.020.310.081000 H SO HNO G G G ++=?废243399.5469.4131.1H SO HNO G kg G kg G kg ===废

二,化学过程的物料衡算 1,化学过程的几个概念 转化率 收率(产率) 选择性 例6-2 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯的投料量为1000kg ,反应产物中含有对甲苯磺酸1460kg ,未反应的甲苯20kg 。试分别计算甲苯的转化率、对甲苯磺酸的收率和选择性。 则甲苯的转化率为 则甲苯磺酸的收率为 100% A x A =?反应物A 的反应消耗量反应物的投料量 100% y A =?按目标产物收得量折算的反应物A 的量反应物的投料量 100% A ?=?按目标产物收得量折算的反应物A 的量反应物的反应消耗量 CH 3 + H 2SO 4 CH 3 SO 3H + H 2O 110-140 100020100%98% 1000 A x -=?=146092100%78.1% 1000172 y ?=?=?

物料衡算题目 (2)

食品工厂设计实训作业 浓缩苹果汁生产苹果醋工段 物料衡算 姓名:袁玥 班级:食品质量与安全2班 学号:1311441059 指导教师:杨俊杰 提交日期:2016年5月4日

已知:班产量1000kg,瓶装规格为275ml 的苹果醋的配方对其进行物 料衡算。 一、浓缩苹果汁生产苹果果醋原料及产品规格 表一 生产1吨苹果醋饮料消耗的原料和包装材料的定额 65-78%,吸光度:<0.300,浊度:<1.0),酵母,醋酸菌干粉,纯净水。 二、工艺技术指标及基础数据 表二 苹果醋生产技术指标和基础数据

色泽:浅黄色。 香气:具有苹果香气,较为浓郁。 滋味:具有一定的酸味,有苹果滋味。 形态:呈透明状液体,长时间放置会有一定的沉淀。 杂质:无肉眼可见的漂浮物。 2、理化指标 可溶性固形物:≧3.5%(20°折光仪测定) 总酸:1.5-4.5g/L 砷:≤0.2mg/kg 铅:≤0.3mg/kg 铜:≤5mg/kg 食品添加剂按照GB2760的规定执行。 3、微生物指标 菌落总数≤100cfu/ml 大肠杆菌≤6MPN/100ml 不能含有致病菌 4、检验方法 感官理化指标按照GB/T10972中的有关规定检验 微生物指标按照GB4789.2,GB4789.中的有关规定检验 重金属指标按照GB/T5009.11,GB/T5009.13中的有关规定检验 菌落总数,大肠杆菌群按照GB4789.2,GB4789.3中的有关规定检验三、工艺流程图

四.浓缩苹果汁生产苹果果醋物料衡算过程 (一)、根据配方求出班产量为1000kg时各物料的投放量 1、发酵液计算 浓缩苹果汁:100kg 纯净水:100×70%=(100+纯净水)×10% 计算得纯净水600kg 待发酵果汁:100+600=700kg 酒精培养液:700×2‰=1.4kg 酒精发酵液:700+1.4=701.4kg 醋酸发酵液:701.4×15%=105.2kg 发酵液:701.4+105.2=806.6kg 100kg 浓缩苹果汁生产苹果醋的衡算 调配液:806.6×(6/1000+2/1000+7/1000+7/1000)÷0.1=177.5kg 2、生产1000kg苹果醋所需原料的衡算 浓缩果汁需要量: 100÷36.44×1000=119.55kg 纯净水需要量: 600÷836.44×1000=717.33kg 酵母培养液需要量: ( 119.55+717.33)×2‰=1.67kg 醋酸菌培养液需要量: ( 119.55+717.33+1.67)×15%=125.78kg 醋酸发酵液: 119.55+717.33+1.67+125.78=964.33kg 调配液: 964.33×(6/1000+2/1000+7/1000+7/1000)÷0.1=212.15kg (二)、加工后的成品质量与正常损失 浓缩苹果汁需要量:119.55-119.55×2%=117.16kg 纯净水需要量: 717.33-717.33×3%=695.81kg

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