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1、化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学第第6节 物料衡算物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法（二）无化学反（二）无化学反应的物料衡算的物料衡算（三）反（三）反应过程的物料衡算程的物料衡算（四）（四）过程的物料衡算程的物料衡算3-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法1、物料衡算、物料衡算进行的步行的步骤2、物料衡算式、物料衡算式3、物料衡算的基准、物料衡算的基准3-6 化工化工过程的
2、物料衡算程的物料衡算化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法1、物料衡算、物料衡算进行的步行的步骤画出物料衡算示意画出物料衡算示意图(如方框如方框图)写出化学反写出化学反应方程式（包括主反方程式（包括主反应和副反和副反应）列出已知数据和由物料平衡所需要求解的列出已知数据和由物料平衡所需要求解的问题决定系决定系统的的边界界.即根据由物料平衡所需要求解的即根据由物料平衡所需要求解的问题,确定确定计算范算范围.选定定计算基准算基准收集收集计算所需要的数据算所需要的数据进行物料衡算行物料衡算将物料衡算将
3、物料衡算结果列成物料平衡表，画出物料平衡果列成物料平衡表，画出物料平衡图3-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法2、物料衡算式、物料衡算式q物料衡算是研究某一个体系内物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及、出物料量及组成的成的变化化所所谓体系就是物料衡算的范体系就是物料衡算的范围，它可以根据，它可以根据实际需要人需要人为的的选定。体系可以是一个定。体系可以是一个设备或几个或几个设备，也可以是一个，也可以是一个单元操作或整个化工元操作或整个化工过程。程。
4、进行行物物料料衡衡算算时，必必须首首先先确确定定衡衡算算的的体体系系。根根据据质量量守守恒恒定定律律，对某某一一个个体体系系，输入入体体系系的的物物料料量量应该等等于于输出出物物料料量量与与体体系系内内积累累量量之之和和。所所以以，物物料料衡衡算算的的基基本本关关系系式式应该表示表示为：3-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学式式中中生生成成或或消消耗耗是是因因反反应而而生生成成或或消消耗耗的的量量;积累累项可可正正可可负.当当积累累项不不为零零时，称称为非非稳定定过程程;积累累项为零零时,称称为稳定
5、定过程程.p对无反无反应的的稳定定过程程:输入入=输出出体系中积累体系中积累=输入输入输出输出+生成生成消耗消耗p稳定定过程程:输入入=输出生成出生成+消耗消耗3-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学如如图，共共有有三三个个流流股股，进料料F及及出出料料P和和W。有有两两个个组分分。每个流股的流量及每个流股的流量及组成如成如图所示。所示。图中中x为质量分数。量分数。可列出物料衡算式：可列出物料衡算式：总物料衡算式物料衡算式F=P+W每每种种组分分衡衡算算
6、式式 Fxf1=Pxp1+Wxw1Fxf2=Pxp2+Wxw23-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学平衡式类型平衡式类型物料平衡形式物料平衡形式无化学反应无化学反应 有化学反应有化学反应总平衡式总平衡式总质量平衡式总质量平衡式总物质的量平衡式总物质的量平衡式是是是是是是非非组分平衡式组分平衡式组分质量平衡式组分质量平衡式组分物质的量平衡式组分物质的量平衡式是是是是非非非非元素原子元素原子平衡式平衡式元素原子质量平衡式元素原子质量平衡式元素原子物质的量平
7、衡式元素原子物质的量平衡式是是是是是是是是物料平衡形式（物料平衡形式（稳态过程）程）3-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学3、物料衡算的基准、物料衡算的基准q基准基准选得适当可是得适当可是计算算简化。究竟采用什么作基准化。究竟采用什么作基准视具体情况而定，具体情况而定，不宜硬性不宜硬性规定，可建定，可建议：以以1t产品品为基准基准以以1mol某某反反应物物为基准基准在在连续操作中，以操作中，以单位位时间，即，即/h或或kmol/h作基准；在作基准；在间
8、歇操作中，歇操作中，以以/批批为基准基准有化学有化学变化的化的过程，适宜采用重量作基准；无化学程，适宜采用重量作基准；无化学变化的化的过程，以重程，以重量或量或kmol/h为基准基准对于液固系于液固系统常用常用单位位质量作基准，而其相常用量作基准，而其相常用单位体位体积作基准作基准3-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学q某某尿素厂的生尿素厂的生产能力能力为6万万t尿素尿素/a,年操作日年操作日300d，尿素尿素的氨耗的氨耗为06t氨氨/t尿素，生尿素，
9、生产过程的氨程的氨损失按失按5考考虑，已知以已知以1t氨氨为基准的某股气体的基准的某股气体的组成和量如下表所示。成和量如下表所示。组成组成 CO2 CO H2 N2 CH4 合计合计(mol)28.56 1.2 52.61 17.05 0.575 100 kmol 54.30 2.29 100.04 32.43 1.093 190.99列出列出该股气体的股气体的组成和流量表成和流量表.解解:小小时产量量为 600000.61.05600000.61.05 30024 30024 =5.25t/h=5.25t/h3-6化工化工过程的物料衡算程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法化工工化工工艺设计(Chemical Process Design)西南科技大学西南科技大学以以1t氨氨为基准的各基准的各组分的分的kmol量乘以量乘以5.25所得所得结果果为流量流量.气体的流量和气体的流量和组成如下表所示成如下表所示:组成组成 CO2 CO H2 N2 CH4 合计合计(mol)28.56 1.2 52.61 17.05 0.575 100 kmol/h 285.1 12.02 525.2 170.2 5.74 998.33-6 化工化工过程的物料衡算程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法（一）物料衡算的基本方法