化工设计物料衡算和热量衡算
化工设计物料衡算和热量衡算
化工设计中的物料衡算和热量衡算是其重要组成部分，对于化工过程
的正常运行和优化具有重要意义。物料衡算主要是指对于化工过程中的原料、中间产物和最终产物的质量和数量进行计算和控制的过程。而热量衡
算则是指对于化工过程中的能量平衡的计算和分析。
化工设计中的物料衡算首先需要确定化工过程的原料组成和性质，包
括原料的化学成分、物理性质和纯度等。根据原料的性质和化学反应方程，可以计算出原料的消耗量和产物的生成量。同时，还需要考虑到原料的损
失和副反应的发生，以及可能的回收和再利用，从而对原料的总需求进行
准确的衡算。此外，物料的运输和储存也需要考虑到，包括原料的装卸和
包装，以及仓库的容量和仓储条件等。
在化工过程中，热量的衡算是不可或缺的。热量衡算主要包括热量输
入和输出的计算和分析。热量输入一般是通过化学反应或物理过程得到的，主要包括燃烧、加热和蒸发等。热量输出则是指化工过程中热量的损失和
传递，包括冷却、换热和放热等。通过准确的热量衡算，可以确定化工过
程中的热能转化效率和能量消耗情况，从而对能源的利用进行优化和改进。
在物料衡算和热量衡算中，还需要考虑到化工过程中可能存在的变化
和调整。化工过程中的原料组成和性质可能会随着时间的推移而发生变化，例如反应的进程或携带物等。因此，在衡算过程中需要对变化因素进行考虑，并进行相应的调整。例如，可以通过实验和模拟等手段对原料的性质
和反应条件进行测定和预测，从而对衡算结果进行修正和优化。
总之，物料衡算和热量衡算是化工设计中的重要内容，对于化工过程
的正常运行和优化具有重要的影响。通过准确的物料衡算，可以确定化工
过程中的原料需求和产物生成量，并进行合理的储存和管理。通过热量衡算，可以确定化工过程中的能量平衡和热能转化效率，从而对能源的利用进行优化。这些衡算结果可以为化工过程的生产计划、产品质量控制和能源管理提供重要参考。
物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算 1. 引言 物料衡算和热量衡算是在工程设计和过程优化中常用的方 法和工具。物料衡算是指通过对物料的进出量、质量和组成等参数的分析，计算出物料的平衡以及物料流动过程中的相关参数。热量衡算是指通过对热量的进出量、热平衡等参数的分析，计算出热量在系统中的平衡和流动情况。本文将介绍物料衡算和热量衡算的基本概念、方法和应用。 2. 物料衡算 2.1 物料平衡 物料平衡是对物料流动系统中物料的进出量进行分析和计 算的过程。物料平衡的基本原理是质量守恒定律，即在封闭系统中，物料的质量不会发生净变化。物料平衡可用于分析物料的流动路径、损耗情况以及优化物料的使用和回收。 2.2 物料衡算的方法 常用的物料衡算的方法包括输入-输出法和组分衡算法。 - 输入-输出法：通过记录系统中物料的进出量，计算出物料的 平衡情况。该方法适用于物料流动较简单且没有复杂反应的系统。具体步骤包括确定进料和产出物料的量和质量，计算进出物料的差值，并检查误差，使其趋近于零。 - 组分衡算法： 通过对物料组分的平衡进行计算，得到物料的进出量。该方法适用于需要考虑物料成分变化的系统。具体步骤包括确定进料和产出物料的组分及其相对含量，计算进出物料组分的差值，并检查误差。
2.3 物料衡算的应用 物料衡算在化工、冶金、环境工程等领域有广泛的应用， 例如： - 在化工生产中，物料衡算可以用于优化原料的使用 和能源的消耗，减少产品的损耗和废物的排放。 - 在冶金过 程中，物料衡算可以用于优化矿石的选矿和冶炼过程，提高生产效率和产品质量。 - 在环境工程中，物料衡算可以用于分 析和优化废物处理和排放过程，减少对环境的污染。 3. 热量衡算 3.1 热量平衡 热量平衡是对热量在系统中的分布和流动进行分析和计算 的过程。热量平衡的基本原理是热力学第一定律，即能量守恒定律。热量衡算可以用于分析热量的传递、损失和利用情况，以及优化热能的使用和节约。 3.2 热量衡算的方法 常用的热量衡算的方法包括输入-输出法和能量平衡法。 - 输入-输出法：通过记录系统中热量的进出量，计算出热量的 平衡情况。该方法适用于热量流动较简单且没有复杂变化的系统。具体步骤包括确定热量的进出量和供热负荷，计算进出热量的差值，并检查误差。 - 能量平衡法：通过对系统中能量 的平衡进行计算，得到热量的分布和流动情况。该方法适用于需要考虑热力学性质和相变等复杂变化的系统。具体步骤包括确定系统中各部分的能量输入、输出和转化，计算能量的差值，并检查平衡误差。 3.3 热量衡算的应用 热量衡算在能源工程、热力学系统设计等领域有广泛的应用，例如： - 在能源工程中，热量衡算可以用于评估系统的 热能利用效率，优化能源的分配和使用，提高系统的节能性能。
化工原理(天大版)干燥过程的物料衡算与热量衡算
8.3干燥过程的物料衡算与热量衡算 干燥过程是热、质同时传递的过程。进行干燥计算，必须解决干燥中湿物料去除的水分量及所需的热空气量。湿物料中的水分量如何表征呢？ 湿物料中的含水量有两种表示方法 1.湿基含水量w 湿物料总质量 湿物料中水分的质量= w kg 水/kg 湿料 2.干基含水量X 量 湿物料中绝干物料的质湿物料中水分的质量= X kg 水/kg 绝干物料 3.二者关系 X X w +=1w w X -=1 说明：干燥过程中，湿物料的质量是变化的，而绝干物料的质量是不变的。因此，用干基含 水量计算较为方便。 图8.7 物料衡算 符号说明： L ：绝干空气流量，kg 干气/h ； G 1、G 2：进、出干燥器的湿物料量，kg 湿料/h ； G c ：湿物料中绝干物料量，kg 干料/h 。 产品 G 2, w 2, (X 2), θ2 G 1, w 1, (X 1), θ1 L, t 2 , H 2
目的：通过干燥过程的物料衡算，可确定出将湿物料干燥到指定的含水量所需除去的水分量及所需的空气量。从而确定在给定干燥任务下所用的干燥器尺寸，并配备合适的风机。 1.湿物料的水分蒸发量W[kg 水/h] 通过干燥器的湿空气中绝干空气量是不变的，又因为湿物料中蒸发出的水分被空气带 走，故湿物料中水分的减少量等于湿物料中水分汽化量等于湿空气中水分增加量。即： [])]([][)(1221221121H H L W X X G w G w G G G c -==-=-=- 所以：1212221 1 2111w w w G w w w G G G W --=--=-= 2.干空气用量L[kg 干气/h] 1212) (H H W L H H L W -=∴-=Θ 令121H H W L l -== [kg 干气/kg 水] l 称为比空气用量，即每汽化1kg 的水所需干空气的量。 因为空气在预热器中为等湿加热，所以H 0＝H 1，0 21211H H H H l -=-=，因此l 只与空气的初、终湿度有关，而与路径无关，是状态函数。 湿空气用量：)1(0'H L L += kg 湿气/h 或)1(0'H l l += kg 湿气/kg 水 湿空气体积：H s L V υ= m 3湿气/h 或H s l V υ=' m 3湿气/kg 水 通过干燥器的热量衡算，可以确定物料干燥所消耗的热量或干燥器排出空气的状态。作为计算空气预热器和加热器的传热面积、加热剂的用量、干燥器的尺寸或热效率的依据。 1.流程图
化工中的物料衡算和能量衡算
化工中的物料衡算和能量衡算 化72 王琪2007011897 在化工原理的绪论课上，戴老师曾强调过化工原理的核心内容是“三传一反” 即传质、传动、传热和反应，而物理三大定律——质量守恒、动量守恒、能量守 恒正是三传的核心与实质，因此这三大定律在化工中统一成一种核心的方法：衡 算。正是衡算，使原本复杂的物理定律的应用变得简单，实用性强，更符合工程 学科的特点。为此化工中的物料衡算和能量衡算很重要，本文将分别从物料衡算、 能量衡算讨论化工中的衡算问题，然后将讨论二者结合的情况。 物料衡算在台湾的文献中称为“质量平衡”，它反映生产过程中各种物料 之间量的关系，是分析生产过程与每个设备的操作情况和进行过程与设备设计的 基础。一般来说物料衡算按下列步骤进行，为表示直观，做成流程图。 绘制流程图时应注意： 1.用简洁的长方形来表达一个单元，不必画蛇添足； 2.每一条物质流线代表一个真实的流质流动情况； 3.区别开放与封闭的物质流 4.区别连续操作与分批操作（间歇生产） 5.不必将太复杂的资料写在物质流线上 确定体系也比较重要，对于不同体系，衡算基准和衡算关系会有不同。 合适的基准对于衡算问题的简化很重要，根据过程特点通常有如下几种： 1.时间基准：连续生产，选取一段时间间隔如1s，1min，1h，1d；间歇生产以一釜或一批料的生产周期为基准，对于非稳态操作，通常以时间微元dt为基准。 2.质量基准，对于固相、液相体系，常采用此基准，如1kg，100kg，1t，1000lb
等。 3.体积基准（质量基准衍生）：适用于气体，但要换成标准体积；适用于密度无变化的操作。 4.干湿基准：水分算在内和不算在内是有区别的，惯例如下： 烟道气：即燃烧过程产生的所有气体，包括水蒸气，往往用湿基； 奥氏分析：即利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分从而得到气体组分，往往用干基。 化肥、农药常指湿基，而硝酸、盐酸等则指干基。 选取基准后，就要确定着眼物料了。通常既可从所有物料出发，也可根据具体情况，从某组分或某元素着眼。对于有化学反应的过程，参加反应的组分不能被选作着眼物料。 列物料衡算方程式时计算中要注意单位一致。列方程时，要注意：物料平衡是关于质量的平衡，而不是关于体积或者摩尔数的平衡。只有密度相同时才可列关于体积的方程，根据元素守恒可列相应的关于摩尔数的方程。 物料衡算方程的基本形式为：（以下均为质量，若密度不变，也可用体积或体积流速） 输入+产生=输出+积累+消耗。 对于无反应的物理过程，没有产生和消耗，所以输入=输出+积累，如果是稳态过程，积累=0，则方程变为：输入=输出。以下分别对特定的单元操作讨论物料衡算关系。 1.输送：连续性方程，进管液体=出管液体；进泵液体=出泵液体 2.过滤：总平衡：输入的料浆=输出的滤液+输入的滤饼； 液体平衡：料浆中的液体=滤液中的液体+滤饼中的液体 3.蒸发：原料液=积累+母液+晶体+水蒸气 其他过程类似。值得注意的是，如果对于每个组分列物料衡算方程，则总衡算方程不用列出，因为其不独立。一般来说，对于无反应的物理过程，如果有n 个组分，就可以列出n个方程。 对于有化学反应的过程，物料衡算要更复杂一些，因为反应中原子重新组合，消耗旧物质，产生新物质，所以每一个物质的摩尔量和质量流速不平衡。此外，在化学反应中，还涉及化学反应速率、转化率、产物的收率等因素。为了有利于反应的进行，往往一种反应物要过量。因此在进行反应过程的物料衡算时，应考虑以上因素。对于不参加反应的惰性物质列衡算方程通常比较方便。通常来讲，总质量衡算和元素衡算用得较多，组分衡算对于有化学反应的过程不可以用。 有化学反应的过程物料衡算通常有以下几种方法：直接计算法、利用反应速率进行物料衡算、元素衡算法、化学平衡常数法、结点衡算法、联系组分衡算法等。
化工设计物料衡算和热量衡算
化工设计物料衡算和热量衡算 化工设计中的物料衡算和热量衡算是其重要组成部分，对于化工过程 的正常运行和优化具有重要意义。物料衡算主要是指对于化工过程中的原料、中间产物和最终产物的质量和数量进行计算和控制的过程。而热量衡 算则是指对于化工过程中的能量平衡的计算和分析。 化工设计中的物料衡算首先需要确定化工过程的原料组成和性质，包 括原料的化学成分、物理性质和纯度等。根据原料的性质和化学反应方程，可以计算出原料的消耗量和产物的生成量。同时，还需要考虑到原料的损 失和副反应的发生，以及可能的回收和再利用，从而对原料的总需求进行 准确的衡算。此外，物料的运输和储存也需要考虑到，包括原料的装卸和 包装，以及仓库的容量和仓储条件等。 在化工过程中，热量的衡算是不可或缺的。热量衡算主要包括热量输 入和输出的计算和分析。热量输入一般是通过化学反应或物理过程得到的，主要包括燃烧、加热和蒸发等。热量输出则是指化工过程中热量的损失和 传递，包括冷却、换热和放热等。通过准确的热量衡算，可以确定化工过 程中的热能转化效率和能量消耗情况，从而对能源的利用进行优化和改进。 在物料衡算和热量衡算中，还需要考虑到化工过程中可能存在的变化 和调整。化工过程中的原料组成和性质可能会随着时间的推移而发生变化，例如反应的进程或携带物等。因此，在衡算过程中需要对变化因素进行考虑，并进行相应的调整。例如，可以通过实验和模拟等手段对原料的性质 和反应条件进行测定和预测，从而对衡算结果进行修正和优化。 总之，物料衡算和热量衡算是化工设计中的重要内容，对于化工过程 的正常运行和优化具有重要的影响。通过准确的物料衡算，可以确定化工
2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算
2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容，本文将从物料衡 算和能量衡算两个方面进行介绍。 一、物料衡算 物料衡算是指在化工生产过程中，对各种原料、中间体和产品的质量、数量和成分进行准确计算的过程。物料衡算的目的是确定生产过程中各种 物料的需求量，确保生产过程稳定和产品质量符合要求。 物料衡算的方法主要有质量衡算和量衡衡算两种。质量衡算是以物料 的质量为基础进行计算，通过分析反应进入和离开反应器的质量，计算物 料的损失和转化率等。量衡衡算是以物料的容积或重量为基础进行计算， 通过对物料流动的速度、压力、体积和化学反应速率等参数的测量，来计 算物料的数量和流动性。 物料衡算的具体步骤包括：确定物料流程图，定义物料的属性和流动 参数，编写物料表，进行物料平衡方程的建立，计算各物料的需求量和产 量等。 二、能量衡算 能量衡算是指在化工生产过程中，对能量的输入、输出和损失进行准 确计算和分析的过程。能量衡算的目的是确保生产过程中的能量平衡和能 源利用效率的提高。 能量衡算的方法主要有热平衡法和能量流平衡法两种。热平衡法是基 于热力学原理，通过测量和计算热量的流入和流出来进行能量衡算。能量
流平衡法是基于能量守恒原理，通过对能量流动的速度、温度和压力等参数的测量，来计算能量的输入和输出。 能量衡算的具体步骤包括：确定能量流程图，定义能量的属性和流动参数，编写能量表，进行能量平衡方程的建立，计算各能量的输入量和输出量等。 三、物料衡算和能量衡算的关系 在进行物料衡算和能量衡算时，需要考虑以下几个方面： 1.反应进程的热力学和动力学特性对物料和能量衡算有重要影响。在确定衡算方法和参数时，需考虑反应的热效应和速率等因素。 2.物料的组成和性质对衡算结果有重要影响。不同物料具有不同的热容量、蒸发潜热和燃烧热等参数，这些参数直接影响到能量衡算的结果。 3.流程设计和设备选择对衡算结果也有影响。不同的流程和设备对物料流动的速度、压力和温度等参数有不同的要求，这些参数直接影响到物料和能量衡算的结果。 总之，物料衡算和能量衡算是化工设计中非常重要的内容，对于确保生产过程的稳定和产品质量的保证具有重要意义。在实际设计中，需要充分考虑反应特性、物料属性和设备要求等因素，进行准确的衡算计算，并保证衡算结果的可靠性。
物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算 以下计算部分将对石灰石-石膏法的脱硫工艺进行物料衡算、热量衡算、反应器的设计和换热器的设计等具体的步骤 物料衡算简化运算条件：物料衡算主要针对脱硫装置系统（即喷淋塔）和制浆系统（石灰石浆液）来进行的，两个系统之间来联系的纽带是在脱硫塔内进行的脱硫反应，即钙硫比（Ca/S）（选择为1.02,下面将详细论述）。以下条件在计算方法中被简化 （1）不包括吸收塔的损失 （2）假设烟气带入的粉尘为零 （3）假设工艺水和石灰石不含杂质 （4）假设原烟气和净烟气没有夹带物代入和带出系统 （5）假设没有除雾器冲洗水 （6）假设没有泵的密封水 （7）假设工艺系统是封闭的，没有环境物质的进入和流出 3.1吸收系统物料衡算和相关配置 喷淋塔内主要进行脱硫反应，由锅炉引风压机引来的烟气，经过增压风机升压后，从吸收塔中下部进入吸收塔，脱硫除雾后的净烟气从吸收塔顶部侧向离开吸收塔，塔的下部为浆液池。 前面已经详细地介绍了脱硫反应的机理，由此可知反应的物料比例为 CaCO3s Ca s 1.02S s 1.02SO2 1.02 : 1.02 : 1 : 1 设原来烟气二氧化硫SO2质量浓度为 a （mg/m3）,根据理想气体状态方程 PV二nRT 可得：7700mg/m3273K amg/m3(273 145)K 求得： 4 4 a=1.18X 104mg/m4 而原来烟气的流量（145C时）为20X 104（m3/h）换算成标准状态时（设为V a） 200000m3/h (145 273)K V a273K 求得 V a=1.31 X 105 m3/h=36.30 m3/s 故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为
化工生产过程物料衡算和能量衡算
化工生产过程物料衡算和能量衡算 一、物料衡算 物料衡算主要是对物料在生产过程中的流动进行定量分析和计算。它 包括物料的进出口流量、过程中的转化和损失等方面。物料衡算的目的是 确定物料的流动情况，以控制和优化生产过程。 物料衡算通常涉及以下几个方面： 1.原料的输入和产物的输出：从化工生产过程的角度来看，物料衡算 的第一步是确定原料的输入和产物的输出。这可以通过物料的质量或体积 以及流量来衡量。 2.过程中的转化：化工生产过程中，原料经过一系列的化学反应、物 理过程和分离步骤，转化成所需的产物。物料衡算需要确定过程中每个反应、过程或分离步骤涉及的物料流量和转化率，以及产物的纯度和收率。 3.丢失与损耗：化工生产过程中常常存在物料的丢失和损耗，如挥发、固体颗粒的落地损失等。物料衡算需要考虑这些损耗，并尽量减少它们的 发生。 物料衡算的重要性在于通过对物料流动的定量分析，可以帮助工程师 了解和控制生产过程中的物料转化、损耗和产物生成情况，从而优化生产 过程。 二、能量衡算 能量衡算是对化工生产过程中能量转换的定量分析和计算。它涉及到 能源的输入与输出以及能量的转化。能量衡算可用于改善能源效率，减少 能源消耗和废弃物的排放。
能量衡算主要包括以下几个方面： 1.能源输入：能源是化工生产过程中的重要驱动力之一，常见的能源包括电能、燃料、蒸汽等。能量衡算需要确定能源的类型、质量或热值、消耗量和运用效率。 2.能量转化：化工生产过程中会发生能量的转化，如化学反应产生的热能、电能转化为机械能等。能量衡算需要考虑这些能量转化过程，并计算能量的转化率和损耗。 3.能源的输出：化工生产过程中也会有能源的输出，如废热、废气、废水等。能量衡算需要确定这些能源输出的类型、质量或热值、排放量以及处理方式。 能量衡算的目的是优化能源的利用，提高能源效率，减少能源消耗和环境污染。通过定量分析和计算能量流动，能量衡算可以帮助工程师了解和控制能源输入与输出，寻找能源转化和能耗的瓶颈，提出改进方案，提高生产过程的能量利用率。 总结： 物料衡算和能量衡算是化工生产过程中重要的工具。物料衡算可以帮助工程师了解和控制生产过程中的物料流动情况，优化物料的转化和减少损耗；能量衡算可以帮助工程师优化能源的利用和减少能源消耗，提高能源效率。通过物料衡算和能量衡算，可以帮助化工企业提高生产效率，减少资源浪费和环境污染。
物料衡算和热量衡算
3 物料衡算和热量衡算 3.1计算基准 年产4500吨的二氯甲烷氯化吸收，年工作日330天，每天工作24小时，每小时产二氯甲烷： 4500×103 330×24 =568.18kg/h 3.2物料衡算和热量衡算 3.2.1反应器的物料衡算和热量衡算 本反应为强放热反应，如不控制反应热并移走，温度会急剧升高，产生强烈的燃烧反应，是氯化物发生裂解反应。由此可以通过加入过量的甲烷得到循环气，以之作为稀释剂移走反应热。 （一）计算依据 （1）二氯甲烷产量为：568.18 kg/h，即：6.69 kmol/h； （2）原料组成含: Cl2 96%，CH495%； （3）进反应器的原料配比（摩尔比）: Cl2：CH4：循环气=1：0.68：3.0 （4）出反应器的比例: CH2Cl2：CHCl3=1：0.5（质量比） (CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=0.38（摩尔比）； （5）操作压力: 0.08MPa（表压）； （6）反应器进口气体温度25o C，出口温度420o C。 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl 假设循环气不参与反应，只起到带走热量的作用。则设进口甲烷为X kmol/h，出反应器的一氯甲烷Y kmol/h，氯化氢Z kmol/h。 由进反应器的原料配比（摩尔比）Cl2：CH4：循环气=1：0.68：3.0 原料组成含: Cl2 96%，CH495%。 可知：Cl2 96% ? X 95% ? =1 0.68 得进口Cl2为1.48X kmol/h 由CH2Cl2：CHCl3=1：0.5（质量比） 可得CHCl3每小时产量为：568.18×0.5/119.5=2.38kmol/h 由(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=0.38（摩尔比） 可得CCl4的量为0.38×6.69－2.38=0.162kmol/h 用元素守衡法 则：Cl元素守衡 2.96X=Y+6.69×2+2.38×3+0.162×4+Z ① H 元素守衡4X=3Y+6.69×2+2.38+Z ② C 元素守衡X=Y+6.69+2.38+0.162 ③解方程①①③得 X=24.87kmol/h
物料衡算与热量衡算
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。 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 M1=合格产品量/合格率=28500/0.94≈30319.15t 年车间进料量 M2= M1/（1-物料自然消耗率）=30319.15t /（1-0.1%）≈30349.50t 年自然消耗量 M3=M2-M1=30349.50-30319.15=30.35t 年废品量 M4=M1-合格产品量=30319.15-28500=1819.15t 每小时车间处理物料量 M5=30319.15/297/24h≈4.25t 年回收物料量 M6=M4×回收率=1819.15×90%≈1637.23t 新料量 （2）造粒阶段
干燥过程的物料衡算与热量衡算
干燥过程的物料衡算与热量衡算 1. 引言 在工业生产中，许多物料需要经过干燥过程才能达到所需的水分含量。干燥过 程是将物料中的水分蒸发或驱除的过程，其中物料的衡算和热量的衡算是非常重要的。本文将介绍干燥过程中的物料衡算和热量衡算的基本原理和方法。 2. 物料衡算 物料衡算是指在干燥过程中对物料的质量进行衡量和追踪的过程。通常情况下，物料的衡算可以分为进料衡算和出料衡算两个部分。 2.1 进料衡算 在干燥过程中，物料的进料衡算是指对进入干燥设备的物料进行质量的测量和 记录。通常情况下，进料衡算可以通过称重装置、质量流量计等设备进行。 物料的进料衡算可以用以下公式表示： 进料量 = 初始物料质量 - 终止物料质量 2.2 出料衡算 在干燥过程中，物料的出料衡算是指对从干燥设备中出来的物料进行质量的测 量和记录。同样地，出料衡算也可以通过称重装置、质量流量计等设备进行。 物料的出料衡算可以用以下公式表示： 出料量 = 初始物料质量 - 终止物料质量 3. 热量衡算 热量衡算是指在干燥过程中对热量的衡量和追踪的过程。热量衡算是确定干燥 设备所需的热量输入和物料中的水分蒸发所需的热量的关键。 3.1 热量平衡公式 热量平衡公式是用于计算干燥过程中所需的热量输入和物料中的水分蒸发所需 的热量的关系。热量平衡公式如下： 热量输入 = 热量输出 + 热量损失
其中，热量输入是指干燥设备所需的热量输入，热量输出是指物料中的水分蒸 发所需的热量，热量损失是指在干燥过程中因为传导、对流和辐射等现象导致的热量损失。 3.2 热量输入的计算 热量输入可以通过以下公式计算： 热量输入 = 干燥空气的热量 + 干燥空气的水分蒸发热量 + 加热设备的热量 其中，干燥空气的热量可以通过湿空气焓值表或湿空气定压比热容表进行查找，干燥空气的水分蒸发热量可以通过水的蒸发热量进行计算，加热设备的热量可以通过加热元件的功率和加热时间进行计算。 3.3 热量输出的计算 热量输出可以通过以下公式计算： 热量输出 = 出料量 * 物料的比热 * (物料的初始水分含量 - 物料的终止水分含量) 其中，出料量是指干燥过程中物料的出料量，物料的比热可以通过物料的物性 表进行查找，物料的初始水分含量和物料的终止水分含量可以通过物料的质量衡算进行计算。 4. 总结 物料衡算和热量衡算是干燥过程中的重要内容。物料衡算可以衡量物料在干燥 过程中的质量变化，而热量衡算可以衡量干燥设备所需的热量输入和物料中的水分蒸发所需的热量。准确的物料衡算和热量衡算可以帮助优化干燥过程，提高生产效率和产品质量。
干燥过程的物料衡算和热量衡算
第三节 干燥过程的物料衡算和热量衡算 对干燥流程的设计中,物料衡算解决的问题： 1物料气化的水分量W 或称为空气带走的水分量； 2空气的消耗量包括绝干气消耗量L 和新鲜空气消耗量L 0; 而热量衡算的目的,是计算干燥流程的热能耗用量及各项热量分配即预热器换热量 p Q ,干燥器供热量D Q 及干燥器热损失L Q ; 一、湿物料中含水率表示法 湿物料＝水分＋绝干物料 一湿基含水量w %100⨯= 总质量 水 m m w ８－１２ 工业上常用这种方法表示湿物料的含水量; 二干基含水量X X ＝湿物料中水分质量／湿物料中绝干料质量 ８－１３ 式中 X ――湿物料的干基含水量,kg 水分.kg 绝干料-1; 两者关系： X X w += 1 ８－１４ 或 w w X -= 1 ８－１５
二、干燥器的物料衡算 图８－７ 各流股进、出逆流干燥器的示意图 图８－７中,G ――绝干物料流量,kg 绝干料.s -1； L ――绝干空气消耗量,kg 绝干气.s -1； H 1 ,H 2――分别为湿空气进、出干燥器时的湿度,kg.kg 绝干气-1； G 1 ,G 2――分别为湿物料进、出干燥器时的流量,kg 湿物料.s -1； X 1 ,X 2――分别为湿物料进、出干燥器时的干基含水量,kg 水分.kg 绝干料-1; 一水分蒸发量W )()(122121H H L G G X X G W -=-=-= ８－１６ 其中 )1()1(2211w G w G G -=-= ８－１７ 二空气消耗量L 对干燥器作水分物料衡算：2211GX LH GX LH +=+ 则： ()121221H H W H H X X G L -= --= ８－１８ 若设： 121 H H W L l -= = ８－１９ 式中 l ――每蒸发１kg 水分消耗的绝干空气量,称为单位空气消耗量,kg 绝干气.kg 水分-1； L ――单位时间内消耗的绝干空气量,kg 绝干气.s -1;
化工中物料衡算和热量衡算公式
化工中物料衡算和热量衡算公式 一、物料衡算公式 1.物料总量计算公式 物料总量计算公式可以根据物质的密度（ρ）和体积（V）来计算。 公式如下： 物料总量=密度×体积 2.物料质量计算公式 物料质量计算公式可以根据物质的密度（ρ）、体积（V）和物质的 质量（m）之间的关系得出。公式如下： 质量=密度×体积 3.物料浓度计算公式 物料浓度计算公式可以根据溶质的质量（m）和溶液的体积（V）来计算。公式如下： 浓度=质量/体积 4.溶液的重量和体积之间的关系 溶液的重量可以根据溶液的密度（ρ）和溶液的体积（V）相乘得到。公式如下： 重量=密度×体积 1.热量传递计算公式
热量传递计算公式可以用于计算传热功率（Q）和传热面积（A）之间的关系。公式如下： Q=h×A×ΔT 其中，h为传热系数，ΔT为温差。 2.物料的热量计算公式 物料的热量计算公式可以根据物料的质量（m）、比热容（Cp）和温度变化（ΔT）来计算。公式如下： 热量=质量×比热容×温度变化 3.水的蒸发热计算公式 水的蒸发热计算公式可以根据水的质量（m）和蒸发热（ΔHvap）来计算。 热量=质量×蒸发热 三、补充说明 1. 密度（ρ）是物质单位体积的质量，常用的单位有千克/立方米（kg/m^3）或克/立方厘米（g/cm^3）。 2. 比热容（Cp）是物质单位质量的热容量，表示单位质量物质温度升高1℃所需的热量，常用的单位是千焦/千克·℃（kJ/kg·°C）或焦/克·℃（J/g·°C）。 3.传热系数（h）是衡量热传导性能的参数，表示单位面积上的热量流入或流出的速率，常用的单位是瓦特/平方米·℃（W/m^2·°C）。
物料衡算和热量衡算
需要加入过量对叔丁基甲苯做 C 11H 14O 2 178.23 6054.8 3物料衡算 依据原理：输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量 3.1衡算基准 年生产能力：2000吨/年 年开工时间：7200小时 产品含量：99% 3.2物料衡算 反应过程涉及一个氧化反应过程，每批生产的产品相同，虽然有原料对叔丁 基甲苯和溶剂甲苯的循环，第一批以后循环的物料再次进入反应， 但每批加料相 同。在此基础上，只要计算第一个批次的投料量，以后加料一样。 反应釜内加热时间2h 、正常的反应时间18h 、冷却时间1h 。加上进料和出 料各半个小时，这个生产周期一共 2+18+1+仁22h 。所以在正常的生产后，每22 小时可以生产出一批产品。每年按 300天生产来计算，共开工7200小时，可以 生产327个批次。要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸，则每批生产 2000七27 =6.116吨。产品纯度99 %( wt %) 实际过程中为了达到高转化率和高反应速率, 溶剂，反应剩余的原料经分离后循环使用。 3.2.1各段物料 (1) 原料对叔丁基甲苯的投料量 设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg ，则由 C 11H 16 M 148.24 m x 得 x=6054.8 >148.24 478.23=5036.0 kg 折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为 5036.0 -0.99=5086.9kg 实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为 6950.3kg (2) 氧气的通入量
生产过程中连续通入氧气，维持釜内压力为表压0.01MPa进行氧化反应。实 际生产过程中，现场采集数据结果表明，通入的氧气量为1556.8 kg,设反应消耗的 氧气量为x kg 3/2O2 C11H14O2 M 31.99 178.23 m x 6054.8 得x= 3/2 >6054.8 >1.99 -78.23=1630.1kg 此时采用的空气分离氧气纯度可达99%，因此折合成通入的氧气为 1630.1 ^.99=1646.6 kg即在反应过程中，需再连续通入1646.6kg氧气。 (3)催化剂 催化剂采用乙酰丙酮钻(川)，每批加入量10.4 kg (4)水的移出量 设反应生产的水为x kg H2O C11H14O2 M 18.016 178.23 m x 6054.8 得x=6054.8 >18.016 #78.23=612 kg 产生的水以蒸汽的形式从反应釜上方经过水分离器移出。 322设备物料计算 (1)计量槽 对叔丁基甲苯计量槽： 一个反应釜每次需加入的对叔丁基甲苯质量为3475.1 -2=3475.15 kg 对叔丁基甲苯回收计量槽：每批反应结束后产生母液1834.8kg 甲苯计量槽：每批需加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg (2)反应釜：反应结束后，经过冷却、离心分离后，分离出水612kg，剩余的对叔丁基甲苯1834.8kg循环进入下一批产品的生产。分离出来的固体质量为： 6950.3+10.4+1646.6-612-1834.8=6160.5 kg。
各厂合成工段物料衡算,热量衡算
合成工段一一物料衡算、热量衡算 公司各工段用水总结: 一厂物料衡算、热量衡算 一分厂合成工段共有两套合成系统：DN1000矮胖合成系统和DN1400双甲、合成系统； 其中DN1400双甲、合成系统采用湖南安淳设计的年产15万吨合成总氨（合成氨为12万吨/年，粗甲醇3万吨/年）。系统压力25.0MPa，氨净值10-11%，合成系统压差1.8MPa，年产合成氨可达到16万吨，粗甲醇4万吨。 计算依据： 年工作日：330天；系统工作压力：25MPa 补充新鲜气组成（％）: H2 73.5,N2 23.6,CH4 1.15,Ar0.35 ,CO1.4,CO 2 0.2 合成精炼气组成（％）: H2 74.18,N2 24.72 ,CH4 0.625,Ar0.175 合成塔进气（％）: NH3 2.3,CH4+Ar 1.5;出气，NH3 10.5 一、DN1400双甲、合成系统 1、合成塔热量衡算： （1）循环气体带入热量Q入 已知条件得到计算Q入=463227.2KJ 因油分离器内无温升变化（忽略损失） （2）气体反应热Q 设合出成塔温度335 C,假定气体在塔内先温升至出口温度后进行氨合成反应在压力 P=25.12MPa的气体反应热简化计算式为：-H R=11599+3.216t 将t=335 C带入得： -H R=11599+3.216 X 335=12676.36Kcal/Kmol=52987.18KJ/Kmol 由物料平衡计算知氨产量V NH=943.68m3=42.13Kmol 贝U 合成塔内反应热Q R=（-H R）XV NH=52987.18 X 386.03=2232275.71KJ
化工设计第3章物料衡算与能量衡算
化工设计第3章物料衡算与能量衡算 在化工设计中，物料衡算与能量衡算是非常重要的步骤。物料衡算主 要是指对化工过程中所使用的各种原材料的进出量进行计算，能够帮助工 程师了解原料的使用情况，为后续的工艺设计提供依据。而能量衡算则是 对化工过程中的能量转化进行计算，可以获得能量消耗和产生的数据，有 助于优化能源利用，提高生产效益。 物料衡算的主要步骤包括：确定物料流程图、编制原料清单、计算物 料进出量和考虑损失。首先，需要根据工艺流程确定物料的流向，画出物 料流程图，明确物料的进出口。然后，根据物料流程图编制原料清单，列 出每种原料及其使用量。接下来，根据反应方程式和化学平衡计算物料的 进出量。最后，要考虑到物料的损失情况，例如挥发、流失和反应损失等，并对损失量进行合理估计。 能量衡算的主要步骤包括：确定能量流程图、计算能量损失和能量转化。首先，需要根据工艺流程确定能量的流向，画出能量流程图，明确能 量的进出口。然后，根据各个过程单元的热平衡计算能量的损失，例如由 于传热而损失的热量。接着，需要计算能量的转化，例如燃料的燃烧、蒸 汽的产生等。最后，通过能量衡算可以得到能量的消耗和产生数据，为能 源优化提供依据。 物料衡算和能量衡算的结果可以互相影响。例如，在物料衡算中，如 果其中一种原料的进出量大幅增加，会导致能量的消耗也增加。而在能量 衡算中，如果能源的利用率提高，能够减少原料的消耗。因此，在进行物 料衡算和能量衡算时，需要综合考虑两者的关系，以达到优化生产效益的 目的。
总之，物料衡算和能量衡算是化工设计过程中非常重要的环节。通过 对物料和能量的计算和衡算，可以获得关键数据，为后续的工艺设计和能 源优化提供依据，提高生产效益，降低成本。因此，对于化工工程师来说，掌握物料衡算和能量衡算的方法和技巧非常重要。
化工中物料衡算和热量衡算公式
物料衡算和热量衡算 物料衡算 根据质量守恒定律，以消费过程或消费单元设备为研究对象，对其进出口处进展定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及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。 物料衡算的根底 物料衡算的根底是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于分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。 ∑G1=∑G2+∑G3+∑G4 ∑G2：——输人物料量总和； ∑G3：——输出物料量总和； ∑G4：——物料损失量总和； ∑G5：——物料积累量总和。 当系统内物料积累量为零时，上式可以写成： ∑G1=∑G2+∑G3 物料衡算是所有工艺计算的根底，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进展热量衡算、管路尺寸计算等。 物料衡算的基准 (1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进展计算。 (2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进展计算。物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。 消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。 制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。 热量衡算 制药消费过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进展能量衡算。又因消费中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算本质上是热量衡算。消费过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证消费过程在一定温度下进展，那么外界须对消费系统有热量的参加或排除。通过热量衡算，对需加热或冷却设备进展热量计算，可以确定加热或冷却介质的用量，以及设备所需传递的热量。
物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算 在化工生产过程中，原料、水、电、蒸汽消耗量、主副产品产量等，都是十分重要的工艺指标。为了得到这些数值，衡量生产过程的先进性，需要进行生产过程中局部的或全过程的物料衡算和热量衡算。 第一节物料衡算 一、物料衡算及其分类 物料衡算是根据质量守恒定律，对化工过程中的各股物料进行分析和定量计算，以确定它们的数量、组成和相互比例关系，并确定它们在物理变化或化学变化过程中相互转移或转化的定量关系的过程。 通过物料衡算计算转化率、选择性，筛选催化剂、确定最佳工艺条件，对装置的生产情况做出分析，判断装置是否处于最佳运转状态，为强化生产过程提供依据和途径。因此，物料衡算是化工科研、设计、生产及其它工艺计算、设备计算的基础。 物料衡算按其衡算范围，有单元操作（或单个设备）的物料衡算与全流程（即包括各个单元操作的全套装置）的物料衡算；按其操作方式，有连续操作的物料衡算与间歇操作的物料衡算；按有无反应过程，有无化学反应过程的物料衡算与有化学反应过程的物料衡算；此外，还有带循环的化工过程的物料衡算。 物料衡算的计算一般分为两种情况。一种是在已有的装置上，对一个车间、一个工段、一个设备或几个设备，利用实际测定的数据(或理论计算数据)，算出另外一些不能直接测定的物
料量，由此，对这个装置的生产情况作出分析，找出问题，为改进生产提出措施。另一种是对新车间、新工段、新设备作出设计，即利用本厂或别的工厂已有的生产实际数据(或理论计算数据)，在已知生产任务下算出需要原料量，副产品生成量和三废的生成量，或在已知原料量的情况下算出产品，副产品和三废的量。 二、物料衡算的依据和衡算范围 物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即在一个孤立的系统中，不论物质发生任何变化，其质量始终不变。 质量守恒定律是对总质量而言的，它既不是一种组分的质量，也不是指体系的总摩尔数或某一组分的摩尔数。在化学反应过程中，体系中组分的质量和摩尔数发生变化，而且在很多情况下总摩尔数也发生变化，只有总质量是不变的。当然，对于化工过程中的物理过程，总质量、总摩尔数、组分质量和组分摩尔数都是守恒的。 物料衡算必定是针对特定的衡算体系的，体系可以是一个设备或几个设备，也可以是一个单元操作过程或整个化工过程，它可以根据需要人为地选定。 物料衡算的体系有边界，在边界之外的空间和物质称为环境。体系和环境之间有可能发生质量交换和能量交换两种情况，物料衡算只考虑质量交换。凡是与环境没有质量交换的体系称为封闭体系，而与环境有质量交换的体系称为敞开体系。 三、物料衡算式 根据质量守恒定律，对任何封闭体系，质量都是一定的。对于敞开体系，则进入体系的物料量和离开体系的物料量差额应等于体系内部积累的物料量。当体系内有化学反应时，还应考虑到化学反应所消耗和生成的物料量。因此，对任何一个体系，物料平衡关系式可表示为： 输入的物料量—输出的物料量—反应消耗的物料量+反应生成的物料量＝积累的物料量 “积累的物料量”是表示体系内物料随时间而变化时所增加或减少的量，物料量增加时积累项为正值；物料量减少时，积累项为负值；如果体系是一个没有化学反应的物理过程，则反应消耗和生成的物料量均为零。当积累项等于零时，表示进出体系的物料量维持平衡，即达到稳定状态。 四、物料衡算基本步骤 1．确定衡算范围 根据衡算对象的情况，用框图形式画出物料流程简图，必要时可在流程图中用虚线表示体系的边界，从虚线与物料流股的交点可以很方便地知道进出体系的物料流股有多少。