第三章物料衡算(新)
C2H4 + 3 O2
以100kmol进料为基准，用x和y分别代表环氧乙 烷和二氧化碳的生成量，根据题给组成和该系统 的化学反应方程式，可列出下表3-5。
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表3-5 物料组成
由于反应器出口气体中乙烯和氧的浓度已知， 所以可列出下面两个方程：
解：设 2A+B→2D+E A+D→2C+E C+2B→2F
速率为r1 速率为r2 速率为r3
22
各物质在反应中的变化如表3-4所示 A 进料
/(mol.h-1)
B 100 － r1
C 0
D 0 2r1
E 0 r1
F 0`
200 r2
－2r3
200-2r1-r2 100-r1-2r3
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有循环物料的反应系统，有两种不同含义的转化 率。一种是新鲜原料通过反应器一次所达到的转 化率，叫单程转化率。这可以理解为以反应器进 口物料为基准的转化率。另一种是新鲜原料进入 反应系统起到离开反应系统止所达到的转化率， 称为全程转化率。显然，全程转化率大于单程转 化率。 （4）收率：转化率是针对反应物而言的，收率则 是针对产物而言的。收率的定义式为：
2.物料衡算基准 选定一个计算基准，并在整个运算中保持一致。 （1）t基准：1d，1h，1s等。 （2）批量基准：每批物料量，Kg/批 。 （3）质量基准：例如取100Kg，一般取某一己知 变量最多或未知变量最少的物流作为基准最为合 适。 （4）体积基准：对气体物料，采用标准体积为基 准，m3,L等。 （5）物质的量基准：有化学反应的取物质的量基 准，mol。
作业：
1.苯和乙烯烷基化反应制取乙苯过程，所得的烷基化液 100kg.S-1，质量组成为苯45%，乙苯40%，二乙苯15%， 假定原料苯与乙烯均为纯物质，苯与乙烯的摩尔比为1： 06，试计算进料与出料各组分的量？假定苯不循环，乙 苯的回收率为多少？乙烯的转化率为多少？ 2.求生产1000m3发生炉煤气时所需褐煤、蒸汽和空气的 耗用量，褐煤中含碳量为70%（质量）。发生煤炉气组 成（V%）为CO 40 % 、H2 18 % 、N2 42 % 。
本例中设定的设计变量值为：F1=16kmol.h-1；x11=0.015； x21=0.87；x31=0.0005 其解为：F2=0.267kmol.h-1；F3=15.733kmol.h-1； x12=0.985；x22=0.13；x32=0.9995。
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需要注意的是：在进行物料衡算时，一定要记住：物 料平衡是质量平衡，而不是体积或物料的重量的平衡。
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（3）转化率：转化率是针对反应物而言的，它 用来表示一个化学反应进行的程度。所谓转化 率是指原料中某一反应物在反应器中被转化的 百分率或分率。其计算式为：
某一反应物的转化量（ 反应消耗量） 转化率( X ) 100% 该反应物的起始量（或 投加量）
如果反应物不只一种，根据不同反应物计算所 得的转化率可能是不一样的，但它们反映的都 是同一客观事实。通常选用不过量的反应物计 算转化率，这样的组分称为关键组分和着眼组 分。
⑺选择计算基准； ⑻统计变量与方程个数，确定设计变量个数；
4
如果系统中各物流含有相同的组分Nc，则每一物流 变量数等于该物流流量与组分数之和，即（ Nc+1）。 如果该系统有Ns股物流通过系统边界，有Np个设备 参数，那么系统的总变量数为： Nv=Ns（Nc+1）+Np Nv——系统中的总变量数; Nc——物流中的组分数; Ns——物流的股数; Np——设备参数。 如果系统变量总数为Nv，独立方程数为Ne，则设 计变量数Nd为： Nd=Nv－Ne Nd——设计变量数 求解衡算式时，应使所给定的设计变量数恰好等于 需要给定的方程个数，否则就会出现无解或矛盾解。
转化率、收率与选择性三者之间的关系为：
收率(Y ) 转化率( X ) 选择性(S )
这说明它们三者之中只有两个是独立的。
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例3-3：在银催化剂上进行乙烯氧化制环氧乙烷， 进入催化反应器的气体组成（V%，下同）为 C2H415%，O27%，CO210%，Ar12%，其余为 N2。反应器出口气体中含C2H413.1%，O24.8%。 试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率和反应选择 性。 解：首先写出该反应系统的化学方程式
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4. 方程式的求解 由方程式2～5可直接求得x12，x22和x32的解。 式（1）和式（2）为含变量F2和F3的线性方程组，其解为：
F1 ( x11 x 32 x12 x 31 ) F2 x 21 x 32 x 31 x 22
F1 ( x11 x 21 x11 x 22 ) F3 x 21 x 32 x 31 x 22
物流 3：塔釜液 F3 , x31 , x32
例3-1附图
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1.方程组和约束式 （1）物料衡算式
F1 x11 F2 x 21 F3 x31 （1）
F1 x12 F2 x22 F3 x32 （2） （2）摩尔分数约束式（归一化式） x11 x12 1 （3） x21 x22 1 （ 4） x31 x32 1 （ 5） （3）设备约束式：无 2. 变量个数： NV N S ( N C 1) N P 3(2 1) 0 9 3. 设计（或判定）变量个数：N d NV N e 9 5 4
生成目的产物所消耗的 关键组分量 选择性( S ) 100% 已转化的关键组分量
复合反应中副反应的存在，转化了的反应物不可能全 部都变为目的产物，选择性恒小于1。
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选择性的大小可以说明主反应在各种主、副 反应中所占的百分比，在提高转化率的同时， 必须考虑选择性，如果选择性变差，副产物增 加过多，则原料的消耗定额增大。
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⑼ 整理并校核计算结果，列成表格； ⑽ 绘制物料流程图，编写物流表。
例3-1 在蒸馏塔中进行乙醇和水混合物的分离，进料流 率 为16kmol· h-1，混合物中含有乙醇1.5%。馏出物 中含有87%乙醇，塔底液中含有0.15%乙醇，组成均 为mol百分数，试写出其方程式，并确定设计变量的 数目。
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二、基本程序
物料平衡的一般程序： ⑴确定衡算的对象和范围，画出草图。标明物料 种类、走向、输入、输出量； ⑵确定计算任务，选择公式； ⑶确定过程的组分，并编号； ⑷对物流流股编号，标明物流变量。 ⑸收集数据，任务书所规定的已知条件和过程有 关物化参数；P64。
⑹列出过程的全部独立物料衡算式及相关约束式；
收率(Y )
A 反应产物的生成量 生成反应产物所消耗的 关键组分量 100% R 关键组分的起始量 关键组分的起始量
A 和 R 分别为关键组分A和反应产物R的化学计
量系数。
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单一反应，转化率与收率在数值上相等。若系统中进 行的反应不只一个，情况就不一样。对于复合反应， 除了采用转化率和收率外，还要引入一个概念——选 择性。 （5）选择性：对于某个反应产物，生成它所消耗的原 料量在全部转化了的原料量中所占的比率叫选择性。 其计算式为：
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约束式或分为两类： ① 物流约束式，归一方程 ∑xj=1 气液或液液平衡方程式 yj=kjxj 每股物流有一个归一方程 ② 设备约束式 两物流流量比，回流比（蒸馏），相比（萃取）， 相平衡常数，化学平衡常数，反应过程的转化率、 选择性或其它限度。 与过程及设备有关，不同设备，其约束式是不同 的。
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分析表明9个变量中有4个是设计变量，其它5个为未 知数，可由5个独立方程求解而得。在这种特殊情况下， 选择的4个设计变为 F1、X11、X21、X31 ,然后由上述5 个独立方程求出其余5个未知数F2、F3、X 12、X22、 X32 。 值得注意的是，物料衡算式除了上述两个式子外， 还有总物料平衡式 F1=F2+F3 。这3个式子中只有任意2 个为独立方程，另一个衡算式可由其余2个物衡式结合 归一化式推导出来。因此可推知，对于不发生化学反应 的过程单元，若物流中有n个组分，可列出n+1个物料 衡算方程，但其中只有任意n个衡算式是独立的。
第三章 化工过程中的物料衡算
第一节 物料衡算的基本方法和程序 一、物料衡算的基本方法 任务：利用过程中已知的某些物流的流量和组成， 建立物料及组分的平衡方程式，求解其余未知的物流 流量及组成。 1.物料平衡方程 质量守恒定律 系统中的积累W= 输入Fi－输出Fo＋生 成Dp－消耗Dr 即： W=Fi－Fo＋Dp－Dr 稳定操作过程：（Fi－Fo）＋（Dp－Dr）=0 系统内无化学反应：（Fi－Fo）=W 系统内无化学反应的稳定操作过程：（Fi－Fo）=0 1
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三 物料衡算中的一些常用术语
（1）消耗量：指生产一定时间（或数量）产品 所需要的原料或辅助材料等的数量。消耗量的 大小并不能说明生产情况的好坏。 （2）消耗定额：指生产一吨合格产品所需要的 原料或辅助材料的数量。消耗定额的大小说明 原材料利用的程度，如消耗定额低，说明原材 料利用充分，是衡量生产技术水平的重要经济 指标。
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作业： 1.苯和乙烯烷基化反应制取乙苯过程，所 得的烷基化液100kg.S-1，质量组成为苯45%， 乙苯40%，二乙苯15%，假定原料苯与乙烯 均为纯物质，苯与乙烯的摩尔比为1：0.6， 试计算进料与出料各组分的量？假定苯不 循环，乙苯的回收率为多少？乙烯的转化 率为多少？ 2.求生产1000m3发生炉煤气时所需褐煤、 蒸汽和空气的耗用量，褐煤中含碳量为70% （质量）。发生煤炉气组成（V%）为CO 40 % 、H2 18 % 、N2 42 % 。
〖解〗如例3-1图所示表示各个符号的意义同上。Fi表示 物流i的（稳态下的）mol流率。xij表示组分j在物流i 中的mol分率。物流编号如右图，组分编号如下表：
第三章物料衡算
第三章物料衡算第一节概述一、物料衡算的作用和任务物料衡算是医药工艺设计的基础，根据所需要设计项目的年产量，通过对全过程或者单元操作的物料衡算计算，可以得到的单耗(生产1Kg产品所需要消耗的原料的Kg数)、副产品量以及输出过程中物料损耗量以及“三废”生成量等，使设计由定性转向定量。
在制药过程中经常遇到有关物料的各种数量和质量指标，如“量”(产量、流量、消耗量、排出量、投料量、损失量、循环量等)；“度”(纯度、浓度、分离度等)，“比”(配料比、循环比、固液比、气液比、回流比等)；“率”(转化率、单程收率、产率、回收率、利用率等)等。
这些量都与物料衡算有关，都影响到实际上的物料平衡。
因此，物料衡算是制药生产(及设计)的基本依据，是衡量制药生产(以及任何生产)经济效果的基础，对改进生产和指导设计具有重大意义。
二、物料衡算的类型在医药生产中，我们按照物质的变化过程来分，可以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，它所发生的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在混合过程和分离过程。
如流体输送、吸附、结晶、过滤、干燥、粉碎、蒸馏、萃取等单元操作。
图3-1盐酸林可霉素结晶过程物料衡算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(如非那西丁酰化反应见图3-2)。
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。
图3-2非那西丁酰化工段物料衡算此外，物料衡算还可以按照操作方式的不同，可以分为两类：一类是连续操作。
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的。
化工过程设计 第三章 物料衡算与热量衡算(1)
各流股组份数一览表
HAC 24%
11 循环流 进料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 萃 取 塔 4
流股号 1 2 3
组份数 3 3 3 4 2 2 2 2
1
2
12
3
混合器1
4
5 6 7 8 9 10 11 12
E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2
溶 剂 回 收 塔
7（2） E 99% H2O 1％
附加关系式数
自由度
9（4）
（2）溶剂提馏塔及整体的自由度分析
11（2） 循环流
HAC 24%
进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3）
萃 取 塔
3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔
独立MB方程数
已知流股变量数 已知其它关系式数 自由度 2、具体MB计算（略）
在开始下一节讲授之前，大家先考虑一个精馏塔的MB问题。 例题：有人提出了一个无反应的单精馏塔流程的方案，试做其MB计算:
100 C3 i-C4 i-C5 C5 kmol/h 0.20 0.30 0.20 0.30
2 1 精 馏 塔 3
MB与HB计算是化工工艺设计中最基本，也是最主要的计算内容。
一、化工流程（过程）中MB、HB、EB三者之间的关系 1、MB与HB之间的关系 MB有可能能单独（不依赖HB而独立）求解； HB一般不能单独求解； （间壁式换热器除外） 当MB不能独立求解时，它就必须与HB联合起来，求解CB。 2、EB与HB之间的关系 流程压力水平不高，而且压力变化也不大，系统能量只考虑其热 焓，而忽略其动能、势能等机械能，在这种情况下：
第三章-物料衡算
第三章物料衡算3.1 概述1.概念：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。
2.意义：通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，并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。
3.2 物料衡算的基础物料衡算的基础是物质的守恒定律，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。
亦即：∑m1＝∑m2＋∑m3＋∑m4式中∑m1—输入物料量总和，kg；∑m2—输出物料总量和，kg；∑m3—物料损失量总和，kg；∑m4—物料积累量总和，kg；当系统内物料积累量为零时，上式可写成：∑m1＝∑m2＋∑m33.3 物料衡算的基准1. 间歇式操作过程：常采用一批原料为基准进行计算2. 连续式操作过程：可采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。
3. 本设计的生产方式为间歇式生产。
4. 包装形式：纸板桶，25kg/桶。
3.4 物料衡算的过程3.4.1 生产规程本次设计内容为化学原料药多功能生产车间工程项目，该车间拟生产阿齐沙坦〔产品年产量为25t/a〕。
该工厂每年根据节假日、设备维护与工艺验证时间，全年生产时间为250天。
生产组织根据车间工艺要求可采用以下倒班方式：倒班方式一：3 班制／天，每天生产时间24 h〔0:00-24:00〕，每周工作5 天；倒班方式二：2 班制／天，每天工作16 h〔7:00-23:00〕，每周工作7 天;注：倒班方式任选其中1 种或2 种组合；结晶釜日常连续运行不纳入倒班时间。
3.4.2 原辅料衡算过程1. 阿齐沙坦原辅料衡算过程每批产生硫辛酸4 桶，包装规格25kg ／桶，一批的产量为：4×25=100kg生产一批阿齐沙坦需要AZ-5量为：100÷÷÷÷÷÷÷×0.99=270.29kg杂质含量：273.02－270.29=2.73kg (1) 环合工序物料衡算投料量：×0.5=136.51kg×0.80=218.42kg×0.2=54.60kg×0.20=54.60kgAZ-6(2) 加成工序物料衡算投料量：×0.91=248.4 5kg÷0.8=310.56kg×0.2=62.11kg环合工序物料衡算结果(2) 加成工序物料衡算投料量：×0.91=248.4 5kg×1.02=253.42kg盐酸羟胺×1.20=298.14kg×4.80=1192.56kg×3.66=909.33kg乙醇：248.4 5×加成工序物料衡算结果(3) 缩合工序物料衡算投料量：××0.2=37.28kg×0.28= 52.17kg×4.12=767.71kg×缩合工序物料衡算结果(4) 环合工序物料衡算投料量：××3.20=488.95kg×÷×环合工序物料衡算结果(5) 水解工序物料衡算投料量：××6.6=816.87kg×0.25=30.94kg×0.15=18.57kg水解工序物料衡算结果(6) 精制工序物料衡算①投料量：××4.00=435.66kg×0.10=10.89kg(7) 粉碎包装按要求粉碎、总混、内包、外包、入库。
最新第三章物料衡算和能量衡算(热量)
例题： • 两种组成不同的煤气在预热器中混合。并从25℃加热到127℃，
以供燃烧炉使用。两种煤气的流量分别为0.4kmol/s和0.1kmol/s。 预热器的热损失为150kJ/s。试计算预热器应提供的热量。 计算中煤气的焓取下列数值： 25℃时，第一种煤气为765kJ／kmol；第二种煤气为846kJ／kmol。 127℃时，混合煤气的焓值为3640kJ／kmol。
p
' c
和假临界温度
T
' c
，求得
混合气体的对比压力和对比温度，
解： 以1s为计算基准。根据公式：
( ) ∑ ∑ ( ) ∑ Q =n iH io- utn jH jin
Q Q 提 ＋ Q 供 损 Q 提 1 供 k 5J0
H o＝ u ( 0 t .4 0 .1 ) 3k 6 J 1 4k 8 0J 20
H in ( 0 . 4 7 0 6 . 1 8 5 ) k 4 3 J 6 . 6 k 9J 0
• 例题： 已知常压下气体甲烷0～t℃的平均定压摩尔热容数据如下：
• 试求常压下甲烷在200℃到800℃温度范围的平均定压摩尔热容， 并计算15kmol甲烷在常压下从800℃降温到200℃所放出的热量。
解：假设如下热力学途径：
• 从 C p,m t 表中查得，
Cp,m3.9 6k6J/k ( mK o)l Cp,m5.5k6J/k ( mK o)l
• 1、热容 • 2、焓 • 3、汽化热 • 4、反应热
1. 热容
(1)热容与温度的关系 • 热容是给定条件下，系统每升高1K所吸收的热。随温度
而变。根据过程不同，用分为等压热容和等容热容。 • 描述定压热容Cp与温度之间的关系一般有三种方法：
第三章物料平衡计算
按①条确定的配合比即为设计配合比；当二者之差超过2％时，应将
配合比中各组成材料用量均乘以校正系数δ，得到设计配合比。
通常简易的做法是：通过试压，选出既满足混凝土强度要求，水泥用 量又较少的配合比为所需配合比，再做表观密度的校正。
(三) 计算施工配合比
假定现场砂、石子的含水率分别为a％和b%，则施工配 合比中1m3混凝土的各组成材料用量分别为：
①按上述方法确定的各组成材料用量按下式计算混凝土的体积密度
计算值ρc,c： ρc,c＝mc+ ms+mg+mw
②应按下式计算混凝土配合比校正系数δ：
＝ c，t c，c
式中： ρc,t——混凝土体积密度实测值，kg/m3； ρc,c——混凝土体积密度计算值，kg/m3。
③当体积密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值的2％时，
βs——混凝土砂率。
7.计算基准配合比
（1）以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。
（2）以组成材料用量之比表示：mc0：ms0：mg0＝1：x：y， mw/mc ＝？
(二) 试配调整，确定设计配合比
1.试配
按基准配合比称取一定质量的组成材料，拌制15L或25L混凝土，分 别测定其和易性、强度。
单位用水量（mw）应在基准配合比用水量的基础上，根据制作强 度试件时测得的坍落度或维勃稠度进行调整确定；
水泥用量（mc）应以用水量乘以选定出来的灰水比计算确定；
粗集料和细集料用量（ms、mg）应在基准配合比的用量基础上， 按选定的灰水比进行调整后确定。
（2）经试配确定配合比后，按下列步骤进行校正：
第三章 物料平衡计算
物料平衡计算的作用：
1．计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物 料量，作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制 的依据。
化工计算第三章3化学反应过程物料衡算PPT课件
-
N
S A
´
100
%
NF A
式中 N AMF 、 N ARP
——反应物A输入、输出反应器的摩尔数
式中
N
F A
、N
S A
——反应物A输入、输出过程的摩尔数
第三章 物料衡算
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。
=0.0048
衡算体系：混合器
C3H8的平衡：
M1= FF1F R1
代入数据得：M 1 = ( 1 F 0 9) 0 k 9m 5 h - 1 = 1 ok 0 l m 9 h - 15 o
C2H6的平衡： M2= F R 2=4.7k5m h- o 1 l
由单程转化率，有： M M 1 - 1 R F 1 F 1 P % 0 = ( 1 01 0 - 1 k 0 9 ) 0 k m 9 h 5 - 1 0 m 5 h - o 1 0 1 o l% 0 l= 8 .0 6 % 8
基准选择，因为烟道气的组成已知，所以 基准：烟道气100mol 烟道气中物质的量： 烟道气中CO2量：0 .08 11 m 0= 3 0 8 .o 1 m l3ol 烟道气中H2O量： 0.1 711060= m 17 o.l16mol
烟道气中O2量： 0 .02 14 m 0= 9 0 2 o .4 m l9o
4、具有循环、排放即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。
化工计算第三章-3化学反应过程物料衡算
= 0 . 9952
( 995 4 . 75 ) kmol h
= 0 . 0048
衡算体系：混合器
MF 1 = FF 1 R 1
-1
-1
代入数据得：MF 1 = (100 995 ) kmol h
= 1095 kmol h
-1
MF 2 = R 2 = 4 . 75 kmol h
第三章物料横算
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 输入(某种元素)＝ 分在过程中发生了化学反应，因此就不能简单 输出(同种元素) 地列组分的衡算式，必须考虑化学反应中生成 对反应过程中化学反应 或消耗的量，应该根据化学反应式，列衡算方 很复杂，无法用一、两 程。对一般的反应过程，可用下列几种方法求 个反应式表示的物料衡 解。 算题，可以列出元素衡 1、直接求解法 有些化学反应过程的物料衡算， 算式，用代数法求解。 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。 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
R
FF
MF 混合器 反应器
RP
分离器
P
图 4-27
循环过程的物料流程图
另外，具有循环过程的体系还有两个过程限制参数，通 常称为循环比和混合比，定义如下：
循环比=
循环物流流量 产品物流流量
循环物流流量 新鲜原料流量
＝
R P
R
（4-15）
混合比=
＝
FF
（4-16）
在对分离器和混合器进行物料衡算时这两个参数很重要，
第三章物料衡算
例题 例题4.
C
整个系统的物 料衡算
结晶罐的 物料衡算
解：1. R的质量分数
以1kg水为基准时，饱和循环物流含1.6kg溶液，故R的质量 分数为 0.6/1.6＝0.375 kg A/kg溶液
2. 对A进行总物料衡算，以一小时10000kg料液为基准，列物 料衡算式：
一般在衡算时，先进行总的过程衡算，再对循 环系统衡算，列出方程式求解。
3.1串联
单元设备串联有三种情况：分离设备与分离设 备串联，反应器与反应器串联，分离器和反应 器串联；
单元设备串联体系对物料衡算一般采用逐步解 法，对每个单元设备进行物料衡算。也可将串 联单元作为一个体系来衡算。
3.2 并联和旁路
1. 吸收过程的物料衡算:
V (Y 1 Y 2 ) L (X 1 X 2 )
2. 最小液气比:
3L. min V
Y1 Y2 X* X2
4. x*:与气相平衡的液相浓度;
吸收剂量: L=(1.2~2.0)Lmin
2. 蒸馏过程的物料衡算 总物料衡算:
FDW
易挥发组分的物料衡算:
FF xDDxWwx
3. 干燥过程的物料衡算 进入干燥器的湿物料质 量G1,离开干燥器的湿物 料质量G2,干燥前后物料 的湿基含水量分别为w1 和w2。绝干物料的量G 是不变的，即
附、结晶、过滤、干燥、粉碎、蒸馏、萃取 化学过程的物料衡算：用组合平衡和化学元素平衡。
按照操作方式的不同分为两类： 连续操作的物料衡算和间歇操作的物料衡算。
物料衡算的基本理论： 以质量守恒定律和化学计量关系为基础。 衡算方程式：在一个特定的体系中，进入物系的全部物料质
量加上所有生成量之和减去离开该系统的全部产物和消耗 掉的量等于累积的量。
第三章物料平衡计算
第三章物料平衡计算物料平衡计算是工程中的一项重要工作，其主要目的是通过对物料的输入、输出和转化过程进行分析和计算，确保工艺流程的稳定和可行性。
物料平衡计算需要考虑物料的质量、能量和动量方面的平衡，以及相应的测试和测量方法。
在进行物料平衡计算之前，首先需要了解和收集有关工艺流程的物料参数，如输入物料的质量流量、组成和温度，以及输出物料的质量流量、组成和温度等信息。
这些信息通常可以从实验、数据手册和现场测量获得。
接下来，进行物料平衡计算时需要考虑物料的输入、输出和转化过程。
输入物料可以是原料、能源或辅助材料等，输出物料可以是产品、废弃物或副产物等。
转化过程可以是化学反应、物理转化或传递过程等。
在计算过程中，需要将输入物料的质量流量、组成和温度与输出物料的质量流量、组成和温度进行对比和平衡，确保它们之间的一致性。
物料平衡计算的方法包括输入输出法和进退法。
输入输出法是通过累积分析输入物料和输出物料的质量和能量变化，计算物料的转化率和能量效率。
进退法是通过分析物料在不同过程中的流动和转化情况，计算各物料之间的平衡关系。
在进行物料平衡计算时，还需要考虑物料的测试和测量方法。
常用的测试方法包括采样、化验和仪器测量等。
采样是获取物料样本的过程，化验是通过实验室测试获取物料组成和性质的过程，仪器测量是通过使用各种仪器设备对物料进行质量、温度和压力等性质的测量。
物料平衡计算在实际工程中有着广泛的应用。
它可以帮助工程师了解和优化工艺流程，改进生产效率和产品质量。
在化工工程中，物料平衡计算可以用于计算化学反应的反应物和产物之间的转化率和收率。
在环境工程中，物料平衡计算可以用于衡量废水处理过程中的污染物去除效率。
在能源工程中，物料平衡计算可以用于优化能源利用和能源消耗。
总之，物料平衡计算是工程中不可或缺的一项工作，通过对物料的输入、输出和转化过程进行分析和计算，确保工艺流程的稳定和可行性。
它需要考虑物料的质量、能量和动量方面的平衡，以及相应的测试和测量方法。
第3章_物料衡算
适等，同时及时发现和解决流程设计中存在的问题。
工厂设计概论 Conspectus of Manufactory-design
§3.2 连续生产过程的物料衡算
第 3 章
直接求算法 对反应比较简单或仅有一个反应且只有一个未知数 的情况可直接求算；对反应比较复杂，物料衡算应依物 料流动顺序分步进行。 利用结点进行衡算 在化工生产中常有某些产品的组成需要用旁路调节才 能送往下一个工序的情况，可采用结点进行衡算如图3-1
物 料 衡 算
率、单程收率、回收率等) 、质量标准(原料、助剂、
中间产物和产品规格、组成及相关物理化学常数) 、化 学变化及物理化学变化的变化关系。 选择计算基准及计算单位 整个计算过程应保持计算基准与计算单位一致,避免
出错。有时根据特殊需要局部工序或设备可另设计算
基准及单位,最后要求进行单位换算建立各工序或各设 备之间正确的物料时间平衡关系。
② 物理化学变化（相变化）。在各酯化釜中，由于反应
第 3 章
温度高于水和EG的沸点,酯化生成的水被蒸出反应体系。
根据气液平衡关系，反应液中仍含有少量的水,水蒸出时 夹带出一定比例的EG, 蒸出的EG经分离后全部返回到反 应器中，因此各酯化反应器中原料配比不变,即Mr＝Mr0 。 在缩聚反应釜中，为了使缩聚反应向生成聚合物的方 向移动，需尽量降低反应液中EG的含量，因此,缩聚阶段 特别是反应后期，需在高真空的条件下进行, 各缩聚釜中 生成的EG大部分被蒸出，使Mr< Mr0 。
物 料 衡 算
工厂设计概论 Conspectus of Manufactory-design
第 3 章
3.1.2 物料衡算的基本概念
进入生产装臵的各种原料 之间的比例关系,如质量比、 摩尔比 反应物参加反应的百分率 生成目标产物的反应物数 量占参加反应的反应物数 量的百分比 生产为目标产物的反应物