物料及热量衡算
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，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，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。
物料衡算的基础
物料衡算的基础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离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基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、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行计算。
(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行计算。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
制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，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
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
物料及热量平衡
物料衡算与热量衡算
概述
物料衡算与能量衡算是进行化工工艺过程设计及技术经济评价的基本依据。通过对全程工艺或单元过程作详细的物料和能量的衡算，可以计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额，生产过程的物料损耗，“三废”排放量及组成，能量消耗量等各项技术经济指标。从而定量的评价所选择工艺路线，生产方法与工艺流程的经济上是否合理，技术上是否先进，为下阶段的设计工作提供数据和依据。
物料衡算
物料衡算的理论基础
物料衡算是研究某个体系内进，出物料质量及组成的变化。这个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。
根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。所以，物料衡算的基本关系式表示为：
∑F0=∑D+A+∑B （4-1）
式中F0——输入体系的物料质量；
D——输入体系的物料质量；
A——体系内积累的物料质量；
B——过程损失的物料质量（如跑、冒、滴、漏）
该式为物料平衡的普遍式，可以对体系的总物料进行衡算。如果体系内发生发生化学反应，则对任一个组分或任一种元素作衡算时，必须把由反应消耗或生成的量考虑在内。上式改写为：
FX if±X i=DX id+AX ia+BX ib （4-2）
式中X——反应过程生成或消耗的i组分的量，反应生成i组分时则取
“+”号，反应消耗i组分时则取“－”号；
X if、X i、X id、X ib——i组分在F、D、A、B中的分率。
物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。对稳态过程、无化学反应
有此可见，在有化学反应的过程中，其物料衡算方程式多数不能用进、出口物料的量列出。因为反应前后的分子种类和数量可能发生变化，进入系统的物料总量不一定等于系统输出的总量。
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
3 物料衡算和热量衡算计算基准
年产 4500 吨的二氯甲烷氯化吸取，年工作日 330 天，每天工作 24 小时，每 小时产二氯甲烷：
物料衡算和热量衡算
反响器的物料衡算和热量衡算
本反响为强放热反响，如不把握反响热并移走，温度会急剧上升，产生猛烈的燃烧反响， 是氯化物发生裂解反响。由此可以通过参与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： kg/h ，即： kmol/h ； 〔2〕 原料组成含: Cl 2 96%，CH 495%；
（3） 进反响器的原料配比〔摩尔比〕: Cl 2：CH 4：循环气=1： （4） 出反响器的比例: CH 2Cl 2：CHCl 3=1：〔质量比〕
(CHCl 3+CCl 4)/CH 2Cl 2=〔摩尔比〕；
（5） 操作压力: 〔表压〕；
（6） 反响器进口气体温度 25o C ，出口温度 420o C 。
〔二〕 物料衡算
反
Cl 2
应
CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3
CH 4
CCl 4 HCl
假设循环气不参与反响，只起到带走热量的作用。则设进口甲烷为 X kmol/h ，
=h
出反响器的一氯甲烷Y kmol/h，氯化氢Z kmol/h。
由进反响器的原料配比〔摩尔比〕Cl
2：CH
4
：循环气=1：
原料组成含: Cl
2 96%，CH
4
95%。
由CH
2Cl
2
：CHCl
3
=1：〔质量比〕
可得CHCl
3
每小时产量为：×=h
由(CHCl
3+CCl
4
)/CH
2
Cl
2
=〔摩尔比〕
可得CCl
4
的量为×－=h
用元素守衡法
则：Cl 元素守衡=Y+×2+×3+×4+Z ①
《化工设计》 第三章物料衡算和热量衡算
三、物料衡算的依据
1. 设计任务书中确定的技术方案、产品生产能力、年工作时 及操作方法。
2. 建设单位或研究单位所提供的要求、设计参数及实验室试 验或中试等数据，主要有： a) 化工单元过程的主要化学反应方程式、反应物配比、转化 率、选择性、总收率、催化剂状态及加入配比量、催化剂是 否回收使用、安全性能(爆炸上下限)等。
第一节 物料衡算
一、物料衡算的目的
(1)、确定原材料消耗定额，判断是否达到设计要求。
(2)、确定各设备的输入及输出的物流量，摩尔分率组成及其 他组成的表示方法，并列表，在此基础上进行设备的选型及设 计；确定三废排放位置、数量及组成，提出三废治理的方法。
(3)、作为热量计算的依据。 (4)、根据计算结果绘出物流图，可进行管路设计及材质选择， 仪表及自控设计等。
•化工工艺设计 •过程评价 •节能分析 •过程最优化
基础
物料衡算和能量衡算
解 决
• 1、找出主、副产品的生成量、废物的排出量。 • 2、确定原材料消耗定额。 • 3、确定各物流的流量、组成和状态。 • 4、确定每一个设备内物质转换与能量传递速度。
提 供 依 据
• 确定操作方式，设备选型以及设备尺寸，管路设 施与公用工程。
物料衡算指根据各种物料之间的定量转化关系对进出整个生 产装置、生产工序或单台设备的各股物料的数量及组成进行 平衡计算。它是在工艺流程确定后最先进行的工艺计算。
物料衡算和热量衡算
结点A V0=V1+V2 结点B Vl+V3=V4
V2
V3
不合格产品
V0
V1
A
V4 合格产品 B
图 16.1.1 以结点做衡算的示意图
【例16.1.2】 某工厂用烃类气体制合成气生产甲醇。 合化符除H气2成 后 合 装 ，89气的要置以.75体气求，便％量 体 。置 达，为 摩 将换 到气尔 部2脱 工体32组 分艺C1体O成转要m积2后3为化求／减，：气。h小，气送C求2O摩体％去转4尔摩。C化3.O比尔1用气2变为组％此、换C成，变变O反为H换换:H应2：气气52器=4调C各.12和:O％2节为.C48，转。多O.7不62化转少脱％？，
计量系数 生成量／mol 反应量／mol
CH4 + 2O2 === CO2
l2百度文库
l
8.11
8.11 16.22
+ 2H2O
2 16.22
氢燃烧消耗氧量：16.747—16.22=0.527 mol
H2 + ½O2 === 2H2O
计量系数
1 0.5
1
反应量／mol 1.054 0.527
生成量／mol
循环过程有三个过程限制参数，它们是循环比、混合比和排放比。在对 分离器、混合器等进行物料衡算时这三个参数很重要，有时可以作为解 题的线索。
第五章 物料衡算和能量衡算
第一节 物料衡算
（一）物料衡算的作用
（二）物料衡算的依据
生产工艺流程示意图 所需要的理化参数和选定的工艺参 数，产品的质量指标。
（三）物料衡算的结果
（四）计算步骤
① 搜集计算数据、列出已知条件和选定工艺参数。 ② 按工艺流程顺序用方块图和箭头画出物料衡算示意图。
图中用简单的方框表示过程中的设备，用线条和箭头 表示每个流股的途径和流向。并标出每个流股的已知 变量（如流量、组成）及单位。对一些未知的变量， 可用符号表示。
需要添加脱脂乳或稀奶油 ?
全脂奶粉的物料衡算
产品成分 乳脂肪 20% 水分 3% 脱脂乳 乳脂肪 0.01% 稀奶油 乳脂肪 40% 非脂乳固体 5.16% 非脂乳固体 8.92% 非脂乳固体 77%
1000kg原料乳能得到多少标准乳?
30000吨啤酒厂糖化车间的物料衡算（三）
啤酒生产工艺流程图
全年生产天数为300天，设旺季生产240天，淡季生产 60天。旺季每天糖化数为7次，淡季每天生产次数为5次，则 全年糖化次数为： 240×7+60×5=1980（次） 计算的基础数据可算出每次投料量及其他项目的物料平衡。 （1）每次糖化的原料量为: 混合原料: (30000000/1980)×(100/513.92)=2948.3(kg) 大麦: 2948.3×0.75=2211.2(kg) 大米: 2948.3×0.25=737.1(kg) （2）热麦汁量: (609.66/100)×2948.3=17974.6(L) （3）冷麦汁量: (541.05/100)×2948.3=15951.77(L) （4）酒花用量: (1.22/100)×2948.3=35.97(kg) （5）发酵成品液： (532.39/100)×2948.3=15696(L) （6）清酒液：(524.41/100)×2948.3=15461(L)
物料衡算和热量衡算
物料衡算和热量衡算
物料衡算
根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，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。
物料衡算的基础
物料衡算的基础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离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基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、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行计算。
(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行计算。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
制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，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。
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
物料衡算和热量衡算物料衡算
根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口进行定量计算称为物料平衡。通过物料平衡计算，可以计算出原材料和产品之间的数量转换关系，以及各种原材料的消耗量，各种中间产品和副产品的产量、消耗量和组成。物质平衡的基础
物料衡算的基础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离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。
当系统中的物质积累为零时，上述公式可写成：∑G1=∑G2+∑G3
物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。物料衡算的基准
（1）对于批量操作过程，通常以一批原材料作为计算基准。
(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行计算。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一定数量的产品（如每公斤注射剂、每万片等）消耗的原材料量；消耗量是指每年或每天消耗的原材料量。
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
药品生产过程包括化学过程和物理过程，这些过程往往伴随着能量的变化，因此必须进行能量平衡。此外，由于生产中一般不存在轴功，或轴功的影响相对较小，能量平衡本质上是热平衡。生产过程中产生的热量或冷却能力会增加或降低材料温度。为了确保生产过程在一定温度下进行，外部世界必须向生产系统添加或排出热量。通过热平衡计算，可以计算待加热或冷却设备的热量，以确定加热或冷却介质的数量以及设备传输的热量。热平衡的基础
化工工艺物料衡算和能量衡算
0.6F1= •
F2 苯
苯 75%
0.24F3
•醇平衡 （1－0.6） •
F1
•
乙醇产品 F4=1000kg/h
化工工艺物料衡算和能量衡算
•二、多单元系统
•
第 三 章
物 料 衡 算 与 能 量 衡 算
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• • •
•F1=1000mol/h •x1B=0.2 •x1C=0.3 •x1D • • • •
•2.基准：1kmol空气
•实际供氧
0.21/1.25=0.168kmol；
•燃烧C3H3
0.21/（5×1.25） =0.0336kmol；
•供给空气量
• 其中氮气量
•产生：CO2
•
H2O
•
O2
•
N2
•合计
1kmol； 0.79kmol； 0.101kmol； 0.135kmol； 0.042kmol； 0.79kmol； 1.068kmol；
•
第 三 章
物 料 衡 算 与 能 量 衡 算
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•输入：
•O2（需要）= 0.5mol；
• O2（输入）= 1.5×0.5 = 0.75mol；
• N2（输入）= N2（输出）= 0.75×（79/21）
•
= 2.82mol；
• 反应的CH3OH =0.75×1 = 0.75mol
化工原理_物料衡算和热量衡算
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021年7月上 午5时24分21.7.2205:24Jul y 22, 2021
16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021年7月22日星期 四5时24分17秒05:24:1722 July 2021
I1 < I2
c）操作线为过B点的等温线 向干燥器补充的热量足够多，恰使干燥过程在等温下进行 。
例：某种湿物料在常压气流干燥器中进行干燥，湿物料的 流量为1kg/s，初始湿基含水量为3.5%，干燥产品的湿基含 水量为0.5%。空气状况为：初始温度为25℃，湿度为 0.005kg/kg干空气，经预热后进干燥器的温度为140℃，若 离开干燥器的温度选定为60℃和40℃，试分别计算需要的 空气消耗量及预热器的传热速率。
物料衡算与热量衡算
精馏塔分离(fēnlí)，塔顶馏分为含50%C3，44%i-C4，
5%i-C5和 1%n-C5的混合物，塔底引出流股中仅含1%的
C3。完成物料衡算。
2(4) F2= ?
1: C3 Z2,1=0.50
F1= ？
1: C3 Z1,1=0.20 2: i-C4 Z1,2=0.20
1(4)
精 馏
3: i-C5 Z1,3=0.20
物料(wù liào)衡算与热量 衡算
2021/11/10
第一页，共121页。
➢ 物料衡算还可以检验生产过程的完善程度，对生产 工艺设计工作(gōngzuò)也有着重要指导作用。物料 衡算是计算原料与产品之间的定量关系，由此定出 原料和辅助材料的用量、制订原料和辅助材料的单 耗指标以及生产过程中各个阶段的原料和辅助材料 的损耗量及其组成。
图5.3 硫酸(liú suān)简单混合系统计算结果
几个组分就有几个独立方程(fāngchéng)；
几个组分就有几个独立变量；
几个组分流股方程(fāngchéng)中就有几
项。
第十一页，共121页。
b.简单(jiǎndān)分离
1
NT
F1 Fi i2
分
2
离 器
3
图5.4 简单(jiǎndān)分离系统示
NI
NT
Fi Zi, j
(完整word版)物料衡算和热量衡算
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+1=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÷327＝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，需要加入过量对叔丁基甲苯做溶剂，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
C11H16C11H14O2
M 148。24 178.23
m x 6054.8
得x=6054。8×148。24÷178.23=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
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
化工设计物料衡算和热量衡算是化工工程设计中非常重要的内容。物
料衡算是指在化工工程中对物料的流动进行计算和衡量的过程，而热量衡
算则是指对化工工程中的热量流动进行计算和衡量的过程。下面将详细介
绍这两个内容。
首先，物料衡算是化工工程设计中的一个必不可少的环节。物料衡算
要基于反应的化学反应原理或工艺流程，计算出物料的各项数据，如流量、摩尔质量、摩尔仓数等。具体的衡算步骤包括：确定物料的基本特性，如
摩尔质量、密度等；确定物料的流动量和流速；根据反应方程式和反应器
的驱动力，计算出反应速率；进一步计算出反应器的物料应用时间（HRT），以衡量物料在反应器中的停留时间。
物料衡算的目的是为了选择合适的设备和工艺流程，以确保化工工程
的安全运行。通过物料衡算，可以计算出物料在不同设备中的流速和停留
时间，从而判断是否需要增加搅拌装置或延长反应器的体积等改进措施。
此外，物料衡算还能帮助设计人员确定各种物料转移设备的大小和形式，
以满足工艺流程的需求。
其次，热量衡算是物料衡算的重要组成部分，也是化工工程中的关键
环节。热量衡算要根据物料的热力学特性及其运动过程，计算出热量的流
动和传递。具体的衡算步骤包括：测定物料的初始和终止温度；计算物料
的比热容和比焓；计算物料在设备中的热量传递和损失；计算过程中发生
的温度变化和热量变化；计算设备的热损失和热水平；最终评估设备的热
效率。
热量衡算的目的是为了保证化工工程的热平衡和能量效率。通过热量衡算，可以计算出各个设备和工艺过程的热量损失和热交换，从而判断是否需要增加散热装置或回收热量等改进措施。此外，热量衡算还能帮助设计人员确定各种热交换设备的大小和形式，以满足工艺流程的需求。
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
物料衡算和热量衡算物料衡算
根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，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。物料衡算的基础
物料衡算的基础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离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基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、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行计算。
(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行计算。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
制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，
因此必须进行能量衡算。又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响
较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。生产过程中产生的热量或冷量会
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第1章物料及热量衡算
本工艺采用草酸二甲酯和为原料制乙二醇，其中有未反应的、过量的氢气及中间产物乙醇酸甲酯。采用加氢反应合成并借助高效催化剂提高转化率和反应速率，在精馏分离工段中，利用复合式精馏塔进行多元物质的分离。
工艺流程的物料衡算以的流程模拟结果为基础所得到的。以工段为单位进行物料衡算，全流程分为两个工段：加氢反应工段、精馏分离工段。下面为两个工段的物流平衡表。
1.1物料衡算
1.1.1加氢反应工段
原料和经混合器混合后并在换热器中加热然后进入反应器中进行合成反应。
表 1-1 加氢反应工段的物料平衡表
项目MDO原料H2原料循环气粗乙醇温度℃165.00 70.00 40.00 40.00 压力bar 25.00 25.00 20.00 20.00 气化率0 1 1 0
质量流率kg/hr 1.19E+05 8.01E+03 1.38E+05 1.27E+05 DMO 1.19E+05 0 1.44E+00 2.37E+02 MG 0 0 2.48E+01 2.70E+03
EG 0 0 2.76E+01 6.07E+04
H2 0 8.01E+03 1.14E+05 5.98E-04
MEOH 0 2.37E+04 6.36E+04 质量分率
DMO 1 0 1.04E-05 1.86E-03 MG 0 0 1.80E-04 2.12E-02 EG 0 0 2.00E-04 4.77E-01 H2 0 1 8.27E-01 4.70E-09 MEOH 0 0 1.72E-01 5.00E-01 1.1.2精馏分离工段
反应所生成的乙二醇、甲醇以及中间产物和未完全反应的进入精馏分离工段进行精馏，此工段主要包括两个精馏塔。
表 1-2精馏工段物料平衡表
项目粗乙醇纯甲醇纯乙二醇回收原料温度℃40.00 15.00 171.62 104.61 压力bar 20.00 0.30 0.45 0.40 气化率0 0 0 0
质量流率
1.27E+05 6.36E+04 6.07E+04
2.99E+03
kg/hr
DMO 2.37E+02 2.65E-10 7.34E+01 5.47E-02 MG 2.70E+03 1.69E-06 1.01E+02 8.68E-01 EG 6.07E+04 5.13E-23 6.05E+04 5.64E-02
1.2原料消耗及产品产出
表 1-3 原料消耗及产品组成表
H2 0 5.98E-04 8.01E+03 0 MEOH 0 6.36E+04 1.67E-12 2.09E-02 质量分率0
DMO 1 0 1.42E-14 1.21E-03 1.04E-05 MG 0 0 2.66E-11 1.67E-03 1.80E-04 EG 0 1 8.07E-28 9.97E-01 2.00E-04 H2 0 0 9.41E-09 0 8.27E-01 MEOH 0 70.00 9.99E-01 2.74E-17 1.72E-01 1.3能量衡算
1.3.1概述
通过能量衡算，以分析工程设计和操纵中能量的利用是否经济合理，以提高能量的利用水平。能量核算的主要思想是能量守恒，在我们的设计中，需要进行能量衡算的主要设备有混合器、泵、加氢器、精馏分离。
1.3.2原理
其依据能量守恒定律，对于连续工作的系统：
其中表示系统的热负荷，表示外界输入系统的机械能，表示各股物流离开系统时的焓之和，表示各股物流进入系统时的焓之和。下面以单元设备为对象进行衡算。
1.3.3能量衡算
1.3.3.1加氢反应器
表 1-4加氢反应器能量信息表
表 1-5反应器能量平衡表
1.3.3.2分离甲醇精馏塔
表 1-6 甲醇精馏塔能量信息表
表 1-7甲醇精馏塔热负荷表