物料衡算与能量衡算概述
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（4）对物流流股进行编号，并标注物流变量
物料衡算的程序2
（5）收集数据资料
（6）列出物料衡算方程 （7）列出过程的全部独立物料平衡方程
式及其他相关约束式
（8）选择计算基准 （9）统计变量个数与方程个数，确定设
计变量的个数及全部设计变量
（10）整理计算结果 （11）绘制物料流程图
(5)收集数据资料
例题3-1解
可列出总物料平衡式：
1200+F2= F3+ F4+ F5 各组分平衡式：
丙酮 0.0295 F2 =0.99 F4+0.05 F5 水 1200=0.01 F4 +0.95 F5 空气 0.9705 F2 = F3
A. 物料衡算的目的
▪ （1）原材料消耗定额，判断是否达到设计要
求。
（2）各设备的输入及输出的物流量，摩尔分 率组成及其他组成，并列表，在此基础上进行 设备的选型及设计，并确定三废排放位置、数 量及组成，有利于进一步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
（3）体积基准
对气体物料进行衡算时选用体 积基准。这时应将实际情况下 的体积换算为标准状态下的体 积，即标准体积，用m3（STP） 表示。
（4）干湿基准
生产中的物料，不论是气态、液 态和固态，均含有一定的水分， 因而在选用基准时就有算不算水 分在内的问题。不计算水分在内 的称为干基，否则为湿基。
原材料消耗一览表
序 原料 号 名称
1 尿素
2 液氨
3
催化 剂
4 道生1
5 氮气
6 熔盐
7
燃料 油
8
包装 袋
单 位 t
t
t
kg m3( STP) kg
t 套
规格 含氨量 ≥46.3％ 99.5％
工业级 99.5％ 工业级
450×800
成品消耗定 额（单耗2）
2.3 0.2 0.01 0.225 36 0.32 0.815 40
b)原料及产品的分离方式，各步的回收率，采 用物料分离剂时，加入分离剂的配比。
c)特殊化学品的物性，如沸点、熔点、饱和蒸 汽压、闪点等。
（3）工艺流程示意图
C. 物料衡算基准
时间基准 质量基准 体积基准 干湿基准
（1）时间基准
对于连续生产，以一段时间间隔作为计 算基准，如1秒、1小时、1天等的投料量 或产品量。这种基准可直接联系到生产 规模和设备设计计算，如年产300万吨乙 烯装置，年操作时间为8000h，每小时的 平均产量为37.5t。对间歇生产，一般可 以一釜或一批料的生产周期作为基准。
物料衡算的程序1
（1）确定衡算的对象、体系与环境，并画出 计算对象的草图。对于整个生产流程，要画出 物料流程示意图（或流程框图）。绘制物料流 程图时，要着重考虑物料的种类和走向，输入 和输出要明确
（2）确定计算任务，明确哪些是已知项，那 些是待求项，选择适当的数学公式，力求计算 方法简便
（3）确定过程所涉及的组分
d）与过程有关的物理化学参数。
列出物料衡算方程
进入过程 单元的物 料量Fi
流出过程 单元的物 料量Fo
在过程单元 内生成的物 料量Dp
在过程单元 内消耗的物 料量Dr
过程单元 内积累的 物料量W
即： （Fi - F0）+（Dp - Dr）＝ W
（3-1）
物料衡算方程的简化形式
稳定操作过程 （Fi - F0）+（Dp - Dr）＝ 0 系统内无化学反应 （Fi - F0）＝ W 系统内无化学反应的稳定操作过程 （Fi - F0）＝ 0
流程图
水F1 1200kg/h
吸 收 塔
混合气体F2，1.5 （mol）%丙酮
空气F3
蒸 馏 塔
冷凝器
废料F5:丙酮5%， 水 95%
图3.1
产品F4 丙酮99%，水1%
已知物料参数表
组成 丙酮
kmol 1.5
kg
质量，
（mol）%
87
2.95
空气
98.5
2860
97.05
总计
100
2947 100.00
（2）质量基准
当系统介质为液、固相时，选择一定质 量的原料或产品作为计算基准是合适的 。如以煤、石油、矿石为原料的化工过 程采用一定量的原料，例如：1kg、 1000kg等作基准。如果所用原料或产品 系单一化合物，或者由已知组成百分数 和组分分子量的多组分组成，那么用物 质的量（摩尔）作基准更方便。
a）生产规模和生产时间。生产规模为设计任务中 所规定，生产时间指全年的有效生产天数
b）有关的定额和技术指标。这类数据通常指产品 单耗、配料比、循环比、固液比、汽液比、回流比、 利用率、转化率、选择性、单程收率、总收率等。 有些数据由经验确定。
c）原辅材料、产品、中间产品的规格，包括原料 的有效成分和杂质含量，气体或液体混合物的组成 等。
每小时 消耗量
1.75 0.147
30m3/h
0.66 33.3
每年消 耗量
备注
10800
1070
60
1.35 21.6×
104
1.9
≥0.4M pa
4910
240×1 03
物Biblioteka Baidu衡算举例
A．无化学反应过程的物料衡算 B．有化学反应的物料衡算 C．带循环和旁路过程的物料衡算
A．无反应过程的物料衡算
3. 物料衡算与能量衡算
本章主要内容
物料衡算 热量衡算 运用计算软件进行化工工艺计算
物料衡算的定义
运用能量守恒定律，对生 产过程或设备进行研究， 计算输入或输出的物流量 及组分等。
3.1 物料衡算
3.1.1基本原理 A. 物料衡算的目的 B. 物料衡算的依据 C. 物料衡算基准 D. 物料衡算程序
设计及材质、仪表及自控设计的选取等。
B. 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、年工作时间及操作方法。
（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。
在系统中，物料没有发生化学反应的过 程，称为无反应过程。这类过程通常又 称为化工单元操作，诸如流体输送、粉 碎、换热、混合、分离（吸收、精馏、 萃取、结晶、过滤、干燥）等。
例题3-1
设计一套从气体中回收丙酮的装置系统 ，并计算回收丙酮的费用。系统的流程 框图如图3-1所示，要求由已知的条件， 列出各物流的流率（kg/h）,以便能确定 设备的大小，并计算蒸馏塔的进料组分 。
物料衡算的程序2
（5）收集数据资料
（6）列出物料衡算方程 （7）列出过程的全部独立物料平衡方程
式及其他相关约束式
（8）选择计算基准 （9）统计变量个数与方程个数，确定设
计变量的个数及全部设计变量
（10）整理计算结果 （11）绘制物料流程图
(5)收集数据资料
例题3-1解
可列出总物料平衡式：
1200+F2= F3+ F4+ F5 各组分平衡式：
丙酮 0.0295 F2 =0.99 F4+0.05 F5 水 1200=0.01 F4 +0.95 F5 空气 0.9705 F2 = F3
A. 物料衡算的目的
▪ （1）原材料消耗定额，判断是否达到设计要
求。
（2）各设备的输入及输出的物流量，摩尔分 率组成及其他组成，并列表，在此基础上进行 设备的选型及设计，并确定三废排放位置、数 量及组成，有利于进一步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
（3）体积基准
对气体物料进行衡算时选用体 积基准。这时应将实际情况下 的体积换算为标准状态下的体 积，即标准体积，用m3（STP） 表示。
（4）干湿基准
生产中的物料，不论是气态、液 态和固态，均含有一定的水分， 因而在选用基准时就有算不算水 分在内的问题。不计算水分在内 的称为干基，否则为湿基。
原材料消耗一览表
序 原料 号 名称
1 尿素
2 液氨
3
催化 剂
4 道生1
5 氮气
6 熔盐
7
燃料 油
8
包装 袋
单 位 t
t
t
kg m3( STP) kg
t 套
规格 含氨量 ≥46.3％ 99.5％
工业级 99.5％ 工业级
450×800
成品消耗定 额（单耗2）
2.3 0.2 0.01 0.225 36 0.32 0.815 40
b)原料及产品的分离方式，各步的回收率，采 用物料分离剂时，加入分离剂的配比。
c)特殊化学品的物性，如沸点、熔点、饱和蒸 汽压、闪点等。
（3）工艺流程示意图
C. 物料衡算基准
时间基准 质量基准 体积基准 干湿基准
（1）时间基准
对于连续生产，以一段时间间隔作为计 算基准，如1秒、1小时、1天等的投料量 或产品量。这种基准可直接联系到生产 规模和设备设计计算，如年产300万吨乙 烯装置，年操作时间为8000h，每小时的 平均产量为37.5t。对间歇生产，一般可 以一釜或一批料的生产周期作为基准。
物料衡算的程序1
（1）确定衡算的对象、体系与环境，并画出 计算对象的草图。对于整个生产流程，要画出 物料流程示意图（或流程框图）。绘制物料流 程图时，要着重考虑物料的种类和走向，输入 和输出要明确
（2）确定计算任务，明确哪些是已知项，那 些是待求项，选择适当的数学公式，力求计算 方法简便
（3）确定过程所涉及的组分
d）与过程有关的物理化学参数。
列出物料衡算方程
进入过程 单元的物 料量Fi
流出过程 单元的物 料量Fo
在过程单元 内生成的物 料量Dp
在过程单元 内消耗的物 料量Dr
过程单元 内积累的 物料量W
即： （Fi - F0）+（Dp - Dr）＝ W
（3-1）
物料衡算方程的简化形式
稳定操作过程 （Fi - F0）+（Dp - Dr）＝ 0 系统内无化学反应 （Fi - F0）＝ W 系统内无化学反应的稳定操作过程 （Fi - F0）＝ 0
流程图
水F1 1200kg/h
吸 收 塔
混合气体F2，1.5 （mol）%丙酮
空气F3
蒸 馏 塔
冷凝器
废料F5:丙酮5%， 水 95%
图3.1
产品F4 丙酮99%，水1%
已知物料参数表
组成 丙酮
kmol 1.5
kg
质量，
（mol）%
87
2.95
空气
98.5
2860
97.05
总计
100
2947 100.00
（2）质量基准
当系统介质为液、固相时，选择一定质 量的原料或产品作为计算基准是合适的 。如以煤、石油、矿石为原料的化工过 程采用一定量的原料，例如：1kg、 1000kg等作基准。如果所用原料或产品 系单一化合物，或者由已知组成百分数 和组分分子量的多组分组成，那么用物 质的量（摩尔）作基准更方便。
a）生产规模和生产时间。生产规模为设计任务中 所规定，生产时间指全年的有效生产天数
b）有关的定额和技术指标。这类数据通常指产品 单耗、配料比、循环比、固液比、汽液比、回流比、 利用率、转化率、选择性、单程收率、总收率等。 有些数据由经验确定。
c）原辅材料、产品、中间产品的规格，包括原料 的有效成分和杂质含量，气体或液体混合物的组成 等。
每小时 消耗量
1.75 0.147
30m3/h
0.66 33.3
每年消 耗量
备注
10800
1070
60
1.35 21.6×
104
1.9
≥0.4M pa
4910
240×1 03
物Biblioteka Baidu衡算举例
A．无化学反应过程的物料衡算 B．有化学反应的物料衡算 C．带循环和旁路过程的物料衡算
A．无反应过程的物料衡算
3. 物料衡算与能量衡算
本章主要内容
物料衡算 热量衡算 运用计算软件进行化工工艺计算
物料衡算的定义
运用能量守恒定律，对生 产过程或设备进行研究， 计算输入或输出的物流量 及组分等。
3.1 物料衡算
3.1.1基本原理 A. 物料衡算的目的 B. 物料衡算的依据 C. 物料衡算基准 D. 物料衡算程序
设计及材质、仪表及自控设计的选取等。
B. 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、年工作时间及操作方法。
（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。
在系统中，物料没有发生化学反应的过 程，称为无反应过程。这类过程通常又 称为化工单元操作，诸如流体输送、粉 碎、换热、混合、分离（吸收、精馏、 萃取、结晶、过滤、干燥）等。
例题3-1
设计一套从气体中回收丙酮的装置系统 ，并计算回收丙酮的费用。系统的流程 框图如图3-1所示，要求由已知的条件， 列出各物流的流率（kg/h）,以便能确定 设备的大小，并计算蒸馏塔的进料组分 。