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生产规模；原辅材料、中间体及产品规格；有关定额和消耗指标（产品单耗、配料比、回收率、提取率、收率）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混酸配制搅拌釜GH2SO4硝化混酸1000kgGHNO3G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输入物料名称工业品量/kg质量组成/%输出物料名称工业品量/kg质量组成/%硝酸469.498硝化混酸1000硫酸46硫酸399.592.5硝酸46废酸131.169水8总计1000总计1000二，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则甲苯磺酸的选择性为总收率 总收率为各个工序的收率之积3，连续操作过程的物料衡算实例6-4 在催化剂作用下，乙醇脱氢可制备乙醛，其反应方程式为 同时存在副反应2已知原料为无水乙醇（纯度以100%计），流量为1000kgh-1，其转化率为95%，乙醛收率为80%，试对该过程进行物料衡算。以反应器为衡算范围，绘出物料衡算示意图，如图6-4所示产物：乙醇 乙醛乙酸乙酯氢乙醇催化脱氢制乙醛反应器乙醇：1000kg/h纯度100%图中，1股进料，1股出料，衡算目的：确定出料的组成衡算基准：以单位时间内的进料量为基准主反应方程式副反应方程式2出料：乙醇流量为： 乙醛流量为： 乙酸乙酯流量为： 氢气流量为： 乙醇催化脱氢过程物料衡算表输入物料名称流量/kgh-1质量组成/%输出物料名称流量/kgh-1质量组成/%乙醇1000100乙醇505乙醛72772.7乙酸乙酯181.718.2氢气41.34.1总计1000100总计1000100v 随堂练习 拟用连续精馏塔分离苯和甲苯混合液。已知混合液的进料量为200kmolh-1，其中含苯0.4（摩尔分数，下同），其余为甲苯。若规定塔底釜液中苯的含量不高于0.01，塔顶馏出液中苯的回收率不低于98.5%，试通过物料衡算确定塔顶馏出液、塔釜釜液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分数表示明确衡算目的 D，xD 精馏塔横算范围确定绘出物料衡算示意图 F=200kmolh-1xF=0.4衡算基准摩尔流量和摩尔分数W，Xw=0.01