物料衡算过程课件

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物料衡算与能量衡算培训课件(PPT48张)

物料衡算与能量衡算培训课件(PPT48张)
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5000 lbmol/hr 10 mole % acetone 90 mole % water
BTMS
南 京 工 业 大 学
Specification: 99.5 mole % acetone recovery
包 宗 宏 Predicted number of stages required
大 学 包 没有任何一个热力学模型与传递模型能适用于所有的物系和所 宗 宏 有的过程。因此,性质方法的恰当选择和正确使用决定着计算
结果的准确性、可靠性和模拟成功与否。
Case Study - Acetone Recovery Correct choice of physical property models and accurate physical property parameters are essential for obtaining accurate simulation results.
化工计算与软件应用
第二章 物料衡算与能量衡算
1
南 京 工 业 大 学 包 宗 宏
物料衡算是化工生产过程中,用以确定物料比例和物料转 变定量关系的计算过程,这是化工工艺计算中最基本、最重 要的内容之一。 物料衡算的结果也是能量衡算的依据,掌握物料带入或带 出体系的能量多少,以计算化工过程需要提供或移除的热量, 控制能量的供给速率和放热速率,进—步算出物质之间交换 的热量以及整个过程的热量分布情况。 因此,物料衡算与能量衡算是进行化工工艺设计、过 程经济评价、节能分析以及过程最优化的基础。 在用化工模拟软件进行流程的物料衡算与能量衡算时, 虽然可以大大提高计算的速率,但仍然需要遵守物料衡算与 能量衡算的基本规则,把规则应用于软件的操作之中,软件 计算结果才可能合理与可行。

化工原理课件(十一五)课件第六章第四节物料衡算和操作线方程

化工原理课件(十一五)课件第六章第四节物料衡算和操作线方程

xm'
W L' W
xW
L’, xm m m+1
V’, ym+1
V’, yW
L’, xW W, xW
提馏段操作线方程
提馏段操作线方程表示了在一定条件下,提馏段内任意一块 板(第m板)下降的液相组成xm,与其相邻的下一块板(第 m+1板)上升蒸汽组成 ym+1,之间的关系。
y' m1
L' V'
xm'
IL≈IL'
代入②式并 与①联立
V,IV
L,IL
V’, IV’ L’, IL’
(V-V') IV =F IF-(L'-L) IL
IV I F L' L
IV IL
F
=q
q L' L F
液相分率
热状况
q
IV IV
IF IL
将1kmol原料变成饱和蒸汽所需热量 1kmol原料的汽化潜热
参数
y
d
q=0
q<0
e
b
c
0 xW
xx F
xD1.0
不同加料热状态下的 q 线
0
xf
1.0
x(y)
进料后分配到精馏段 和提馏段的物流量不 同。
二、进料板的物料衡算及热量衡算

物料衡算课件

物料衡算课件
11
(二) 物料计算结果表示 物料计算结果通常用物料平衡图或物料
平衡表来表示。 • 物料平衡图是根据任何一种物料的重量与经过 加工处理后所得的成品及少量损耗之和在数值上 是相等的原理来绘制的,平衡图的内容包括:物 料名称、质量、成品质量、物料的流向、投料顺 序等项。绘制物料平衡图时,实线箭头表示物料 主流向,必要时用细实线表示物料支流向 。
15
排出物料综合表
经此物料衡算后,即可进行下一步的热量计算和设备选择工作了。
16
总物料平衡表
原料(吨/班)
成品及消耗(吨/\班)


棉籽




脱去的水分


毛油
总计
经此物料衡算后,即可进行下一步的 热量计算和设备选择工作了。
17
第四节 设备生产能力的计算和选型
一、设备计算和选型的目的和意义 二、设备的分类及选型的原则 三、设备计算和选型的方法 四、选则设备时的注意事项
6
二、物料衡算的依据
1. 生产工艺流程示意图; 2 . 物料衡算的有关资料:所需的理化参数, 产成品的质量指标(收集得来或实验得来 的)。
7
三、物料衡算的方法
物料衡算是在给定某些物料量的值的 情况下,求解另一些物料量的值。由于食 品工艺流程的多样化,因而物料衡算的具 体内容与解决问题的方法也是多种多样的, 有的很简单,有的很复杂。

化工计算电子课件第四章物料衡算

化工计算电子课件第四章物料衡算

第二节 物料衡算的基本方法
1.收集、整理计算数据
(1)设计任务数据 ①生产规模 根据设计任务、生产能力来确定。 ②生产时间 即年工作时数(操作时间),一般为7200-8000小 时左右。 ③有关工艺技术经济指标 即原料的消耗定额、转化率、收率、 选择性(或产率)等。 (2)物性数据 如质量、密度、浓度、反应平衡常数、相平衡 常数等,可以在有关资料、手册、数据汇编等处查找。查找时 应注意资料的可靠性,尽可能找原始资料并注意数据的适用范 围。所收集的数据应统一使用国际单位制。 (3)工艺参数 如温度、压力、流量、原料配比、停留时间等。
第二节 物料衡算的基本方法
2.画出物料流程简图
(1)画物料流程图的方法 a.用简单的方框表示过程中的设备,方框中标明过程的特点 或设备的名称 ; b.用带箭头的线条表示每股物流的途径和流向 举例:物料流程示意图
第二节 物料衡算的基本方法
举例如例::含含CHC48H5%48和5C%2H和615C%2(Hm61ol5%%)(的天摩然尔气与分空数气在)混的合天器中然混气合。与得空到的气混在合气体含 CH41混0%合。试器计中算混100合mo。l 天得然气到应的加入混的合空气气量体及含得到C的H混41合0气%量。。试所画计的算物1料0流0程m简ol图天如图 4-5
m V
第一节 物料衡算式
一、化工过程的类型 1.化工过程根据其操作方式可以分成连续操作、间歇操作 以及间歇连续操作(半间歇或半连续操作)三类。 2.化工过程按物系是否稳定,可分为稳定状态操作和非稳 定状态操作。

《物料与热量衡算》课件

《物料与热量衡算》课件

计算方法
根据相变焓数据和传热学原 理,确定液态物质和气态物 质的质量关系,再根据质量 守恒定律和能量守恒定律进 行物料与热量衡算。
应用领域
制冷工业、食品工业、化工 工业等。
05
练习与思考题
练习题一:简单的物料衡算
详细描述
总结词:掌握物料衡算的基 本原理和方法
02
01
03
设计一个简单的物料衡算场 景,如一个化学反应过程或
《物料与热量衡算》PPT课 件
目录
• 引言 • 物料衡算基础知识 • 热量衡算基础知识 • 实际案例分析 • 练习与思考题 • 总结与展望
01
引言
课程简介
1
物料与热量衡算是化学工程和工业工程学科中的 基础课程,主要涉及物料平衡和热量平衡的计算 。
2
该课程旨在培养学生掌握基本的衡算原理和方法 ,能够进行实际生产过程中的物料和热量衡算。
第一部分
衡算基本概念和原 理(8学时)
第三部分
热量衡算(12学时 )
第五部分
案例分析和实践操 作(8学时)
02
物料衡算基础知识
物料衡算定义
01
物料衡算是化学反应中,基于质 量守恒定律,反应物和生成物的 质量之间存在定量关系的计算方 法。
02
它用于确定原料和产品之间的定 量关系,对于工艺流程控制、生 产计划和成本控制等方面具有重 要意义。

制药工程原理与设计物料衡算-PPT课件

制药工程原理与设计物料衡算-PPT课件
物料衡算
Material Balance
概述
物料衡算是化工工艺设计中最基本的设计内 容,是工艺设计的基础。
主副产品的产量 原材料消耗定额 生产过程中的损耗 三废产生量


物料的浪费

生产过程的反常现象

物料衡算的理论依据 “质量守衡定律”
在化工过程中,物料平衡是指:进入一个装置(或设 备)的全部物料的量,必定等于离开这个装置(或设 备)的全部物料的量(包括损失量)和系统内累积起 来的物料的量。
时间基准
对连续生产过程可用单位时间的物料量或单位时间的 产品量作计算基准。
对间歇生产过程可以一套或一批料的生产周期作基准。 如一个反应釜,每次投料800kg,完成一个操作周期为 4h,则每小时处理物料200kg/h作计算基准。
质量基准
当进行衡算的系统其物料缘于固相或液相时,可选择一定 质量的原料或产品作为计算基准,可选用1kg原料为计算基准。 特别是原料或产品是单一化合物,或其组成是已知的,选 此作计算基准更为方便。
1. 摩尔分数、质量分数、平均分子量
摩尔分数
摩尔流量
对于流动物系
质量分数
wi
mi mt
xi
Fi Ft
质量流量
对于流动物系
wi
Wi Wt
n
平均分子量 M M i xi
i 1

化工计算第三章3化学反应过程物料衡算PPT课件

化工计算第三章3化学反应过程物料衡算PPT课件

即:
Fxt,f =Pxt,p
F = xt,p P xt,f
式(4-13)
例4-17:在炉子内用空气完全燃烧甲烷与氢气的混合燃料, 生成的燃烧气混合物称为烟道气,分析烟道气含量,组成为N2 72.22%(摩尔分数),CO2 8.13%,O2 2.49%,H2O 17.16%。 试求:(1)混合燃料中氢与甲烷的比例为多少?(2)混合燃 料与空气的比例(摩尔比)为多少?
解。
个反应式表示的物料衡
1、有直时接只求含解一法个未有知算算些量题式化或,,学组可用反以代成应列数,过出法这程元 求类素 解的问衡 。物题料比衡较算简,
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
第三章 物料衡算
• 3、用联系组分作衡算
• “联系组分”是指随物料输入体系,但 完全不参加反应,又随物料从体系输出 的组分,在整个反应过程中,它的数量 不变。
• 如果体系中存在联系组分,那么输入物 料和输出物料之间就可以根据联系组分 的含量进行关联。例如,F、P分别为输 入、输出物料,T为联系组分。T在F中 的质量分数为xFT,在P中的质量分数为 xPT,则F与P之间的关系为
MF
RP

化学反应过程的物料衡算ppt课件

化学反应过程的物料衡算ppt课件

减去第1行各元素2, 0.5后得
0 2.5 1.5x3 6.5
2 1 3 x1 1
第 3第 行 二 各次 元 消 素元 依 次 0 4
1
x2
2
减去第2行各元素 0.625后得
0
0
0.875x3
5.25
回代:将上三角形方程组自下而上逐步进行求解,从而得出
x3=-6、x2=-1、x1=9
06.04.2021
比及各物流的组成。
完整版课件
2
解:由题意画出物料流程图
FF FF1 H2 FF2 C6H5CH3
混合器
MF MF1 H2 MF2 C6H5CH3 MF3 CH4 10%
R R1 H2
分流器
W W1 :H2
R3 CH4
S S1:H2 W3:CH4
S3:CH4
反应器
RP RP1 H2 RP2 C6H5CH3 RP3 CH4
主反应:
C 6 H 5 C3 H H 2 C 6 H 6 C4H
副反应:
C 6H 5C3H 102H 7C4 H
以纯氢和纯甲苯为原料,进入反应器的氢与甲苯之比为5:1
(摩尔比)。甲苯的单程转化率为80%,生成苯的选择性为
98%,未反应的甲苯和产物苯作为产品物流输出体系,氢和
甲烷循环。要求混合原料中甲烷含量不大于10%,计算排放

物料衡算和热量衡算PPT课件

物料衡算和热量衡算PPT课件
2
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。
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。 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。
3
三、物料衡算式
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。
18
化学反应过程中,物质的量和组分的质量都发生变化,只有 各物料流的质量m守恒(衡算联系物的质量和摩尔数仍守 恒)。
反应过程的物料衡算式 m入 m出
m反 m产
循环过程中,因包括反应过程,所以循环过程也只有各物料流 的质量m守恒。输入循环过程的各物料流的质量之和等于从循 环过程输出的各物料流的质量之和。(衡算联系物的质量和摩 尔数仍守恒)。因此,整个循环过程的物料衡算式
和P中的质量分数分别为 x t , f x t , p ,则F和P的关系为
F xt,f P xt,p

物料衡算与能量衡算论述PPT课件( 25页)

物料衡算与能量衡算论述PPT课件( 25页)

无言。缘来尽量要惜,缘尽就放。人生本来就空,对人家笑笑,对自己笑笑,笑着看天下,看日出日落,花谢花开,岂不自在,哪里来的尘埃!

5、心情就像衣服,脏了就拿去洗洗,晒晒,阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好,何必自寻烦恼,过好每一个当下,一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。

6、无论你正遭遇着什么,你都要从落魄中站起来重振旗鼓,要继续保持热忱,要继续保持微笑,就像从未受伤过一样。
2.2 能量衡算
以物料衡算为基础,能量衡算的步骤与物料衡算相同。
1. 能量衡算的目的
解决问题: ⑴ 确定物料输送机械和其他操作机械所需功率。 ⑵ 确定各单元过程所需热量或冷量及其传递速率 ⑶ 化学反应所需的放热速率和供热速率。 ⑷ 做好余热综合利用。
2.能量衡算的基本方程式
根据热力学第一定律,能量衡算方程可写为:
以组成反应物及产物的元素,在25℃,1atm 时的焓为零,非反 应分子以任意适当的温度为基准,也要画一张有所有流股组分 ni 和 Hi 的表,只是在这张表中反应物或产物的Hi,是各物质25℃的生成 热与物质由25℃变到它进口状态或出口状态所需显热和潜热之和。 例详见陈声宗教材P55
5.进行热量衡算注意事项
6.热量衡算举例
不得不告别手算时代
一、 化工模拟软件在化工设计中的应用
计算机用于化工设计的主要环节: 物性数据检索(物理性质、热力学性质数据); 化工过程模拟设计(CAPD); 计算机辅助绘图设计(CAD); 计算机辅助工程(CAE)等
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料 衡关系示意图。其中,设备或工序可用方框表示、无物料变化的设
衡 备或工序可省去不画、图中应表明物流号、名称及流向。

注明变化过程
明确物料在个设备或工序中发生的化学变化及物理化学变化,写 出主、副反应方程式 。
高分子工程设计 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology
注: 对于没有化学变化及物理化学变化的密封设备或工序如泵、换热器等可 不进行物料衡算;
对于只有物料损失的设备或工序如切粒机、打包机等可只做总物料衡算; 对于有化学变化或物理化学变化的设备或工序如反应器、精馏塔、蒸发 器、结晶器、干燥装置等不仅要进行总物料衡算还要对各组分及组成分别 进行物料衡算。
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类型

3
按计算范围分为单元操作(或单个设备)的物料衡算和全流程(包括
章 各个单元操作的全套装置)的物料衡算;按操作方式分为连续操作的物
料衡算和间歇操作的物料衡算;此外,还有带循环过程的物料衡算。 物

作用

物料衡算是整个工艺设计中非常重要的环节,有很重要的作用。
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第 3.1.4 计算步骤
3

画出物料平衡关系示意图

在了解工艺操作过程的基础上,根据工艺流程草图画出物料平
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收集数据资料
3 章
生产规模、 生产时间、 相关技术指标(如原料消耗量、各设
备损失量、配料比、循环比、回流比、转化率、单程收率、回收
物 率等) 、质量标准(原料、助剂、中间产物和产品规格、组成及相
料 衡
关物理化学常数) 、化学变化及物理化学变化的变化关系。
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理论依据
3
物料衡算的理论依据是质量守恒定律。

对于没有化学反应的生产过程来说,质量守恒定律:

物料进入量=物料离开量+装置内积累量+过程损失量


对于有化学反应的生产过程来说,质量守恒定律:
算 物料进入量=物料离开量+反应消耗量+装置内积累量+过程损失量。
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确定计算顺序
3

对于已有生产装置进行的标定或挖潜改造做的物料衡算,可直
接采用顺流程计算。


对于待建生产装置的工艺设计,先将产量换算成单位时间处理
衡 原料量,然后采用顺流程计算。

对于复杂的生产过程,可先将生产过程分解到工序并对各工序

① 为热量衡算、设备工艺计算、管道计算、辅助工序及公用工程设
计计算、生产成本核算等提供依据。
② 在确定生产装置由几条生产先组成以及工艺参数的确定中起着非 常重要的作用。
③ 是指导生产过程的重要依据。
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3

在进行物料衡算时,一般不同的操作方式、不同的计算目的,
对应选择的计算基准以及确定的计算单位不同。

料 衡
连续生产过程

整套生产装置的操作状态不随时间的变化而变化,属于定态操作
过程,一般选时间为计算基准,对应计算单位为Kg/h 、 Kmol/h 、
m3/h等。
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第 3.1.2 物料衡算的基本概念
3
进入生产装置的各种原料

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 数量占反应物起始数量的
百分比,等于转化率乘以选 择性
副产物或未参加反应的反
应物经处理后可以重新利
用的百分比
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流量 产量 消耗量 损失量 纯度 配料比 转化率 选择性 单程 收率 回收率
进行物料衡算,然后将各个工序分解到各个设备并进行物料衡算。
对于简单的生产过程可直接对整套装置中的各个设备进行物
料衡算。
高分子工程设计 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology
单位时间内物料流过设备 的数量,如质量流量、体积 流量
单位时间内生产装置生产 出产品的数量,如年产量、 月产量、 日产量等
生产单位数量产品所需原 材料的数量
生产单位数量产品损失掉 原材料的数量
物料中含主要成分的百分 比
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第 3.1.3 计算基准及单位

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。
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Fra Baidu bibliotek
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间歇生产过程
3
物料都是一批批加入生产装置进行加工处理的,属于非定态操

作过程,一般选批为计算基准,对应计算单位为Kg/B 、 Kmol/B 、
物 m3/B 。


原料消耗计算、成本核算
算 可以单位产品数量作为计算基准。
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