物料衡算培训课件.ppt

第四章 物料衡算 第一节 物料衡算式 4—1? 化工过程的类型 4—2 物料衡算式 物料平衡形式（稳态过程） 第二节 物料衡算的基本方法 4—3 画物料流程简图的方法 4—4 计算基准的选择 4—5 物料衡算的步骤 第三节 无化学反应过程的物料衡算qingyuan 4—6 简单过程的物料衡算 例 4—2 （P 78）一种废酸，组成为23％(w%)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的H2SO4及90％的HNO3，要求混合成 27％HNO3，60％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的量。 解：1、画出流程简图 2、选择计算基准 4个物流均可选，选取100kg混酸为基准。 3、列物料衡算式 总物料衡算式 x+y+z=100 H2SO4的衡算式 0.57x+0.93y=100??0.6=60 HNO3的衡算式 0.23x+0.90z=100х0.27=27 解方程得： x=41.8kg; y=39kg; z=19.2kg。 （4）干燥 在化工生产中，有些原料、半成品和成品常含有水分（或其他溶剂）。为了便于加工，运输、贮藏和使用，须将物料中的水分（其他溶剂）除去。这种从物料中去除水分（或其他溶剂）的操作称去湿，去湿的方法很多，可分三类： （1）化学去湿法； （2）机械除湿法； （3）热能去湿法。热能去湿法也称干燥。 例：现有湿纸浆含水71%（质量分数），需通过干燥去掉其初始水分的80%，试计算干燥后纸浆中的含水量和每千克湿纸浆去掉的水分量。 解：由题意干燥过程的物料流程如下图所示。 吸收 在石油化工生产中，常常需要分离气体混合物以获得纯净的原料气或气体产品，吸收操作就是分离气体混合物的一种有效方法。 例4-5：将含20%（质量百分数）丙酮与80%空气的混合气输入吸收塔，塔顶用喷水吸收丙酮。吸收塔塔顶出口气体含丙酮3%，空气97%，吸收塔底得到50千克含10%丙酮的水溶液，计算输入吸收塔气体的量。解：详细过程如下所示 蒸馏 蒸馏是利用液体混合物中各组分的挥发度不同进行组分分离，多用于分离各种有机物的混合液，也有用于分离无机物混合液的，例如液体空气中氮与氧的分离。 例4-6：有一个蒸馏塔，输入和输出物料量及组成如下图4-16。输入物料1中A组分的98.7%自塔顶蒸出。求每千克输入物料可得到塔顶馏出物2的量及其组成。 将各物料的流量及组成列于下表 由（1）式得： 馏出物中C组成为： 由C组分衡算式得： 结果符合 由上例可以看出，因为第二个方程只有一个未知参数， 解这样的方程，可以避免解方程组。 萃取 应用液态SO2为溶剂，从炼厂废液，即由链烷烃和环烷烃所组成的混合物（含有70%的苯）中萃取分离回收苯，每千克料液所用SO2溶剂量为3kg，萃余液中含有1/6SO2，其余为苯。萃取液中含有SO2，非苯物质及少量苯，其中每千克非苯烃约有0.25kg苯。试计算苯回收的百分数为多少。 总结: 以上几例为无化学反应过程的物料衡算，当利用代数法求解时，列衡算式应注意下列几点： ⑴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。 ⑵首先列出含未知量数目最少的物料衡算方程，最好是能列出一个方程解一个未知数，然后一步一步地列出其它的方程，避免了解方程组的繁琐。 ⑶若体系内具有很多多组分的物料，则最好将每股物流编号，并列表表示出已知的量和组成，检查能列出的衡算方程数目是否等于未知量的数目，判断能否通过物料衡算式解决问题。 4—7 有多个设备过程的物料衡算 第四节 有化学反应过程的物料衡算 4—8 反应转化率、选择性及收率 4—9 一般反应过程的物料衡算 解：据题意，送入的氧应为C2H6完全燃烧所需氧量的3倍，画出过程示意图 由上数据求湿基废气组成 （3）在产物中有O2和C2H6(未转化的)存在，这是空气过量分数过大的结果 二、元素衡算 解：过程示意图及物流标注如图 Cl 衡算 2 nCl2=n′HCl+2n′Cl2+n′1(x′1，C6H5Cl +2x′1，C6H4Cl2+3x′1 C6H3Cl3+4x′1，C6H2Cl4) 7200=2760+2n′Cl2+1000×2.76所以 n′Cl2=3600-1