物料与热量衡算

解：单程转化率＝
×100%
＝
×100%
＝65%
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（2）总转化率
对于有循环和旁路的生产过程,常用总转化率。
总转化率＝
×100%
例:用乙烷作原料裂解生产乙烯，通入裂解炉的新鲜原料 乙烷为5000 kg/h ，裂解气分离后，没有反应的乙烷2000kg/h又 返回了裂解炉进行反应，最终分析裂解气中含乙烷1500 kg/h， 求乙烷的总转化率。
×100%
＝
×100%＝51%
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5．消耗定额
消耗定额是指生产单位产品所消耗的原料量,即每生产一 吨100%的产品所需要的原料数量。
消耗定额＝
例:以乙烷为原料裂解生产乙烯，通入反应器的乙烷为 7000 kg/h ，参加反应的乙烷量为4550 kg/h，没有参加反应 的乙烷的5%损失掉，其余都循环回裂解炉。得到乙烯 3332kg/h，求乙烯的原料消耗定额。
二、转化率 转化率是原料中某一反应物转化掉的量（摩尔）与初始反应物
的量（摩尔）的比值，它是化学反应进行程度的一种标志 工业生产中有单程转化率和总转化率，其表达式为:
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（1）单程转化率
单程转化率＝
×100%
＝
×100%
例: 以乙烷为裂解原料生产乙烯,在一定的生产条件下， 通入裂解炉的乙烷量为7000kg/h，反应后，尾气中含乙烷 2450kg/h，求乙烷的转化率。
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例:用乙烷作裂解原料生产乙烯,在一定的生产条件
下，通入裂解炉的乙烷量为7000kg/h，反应后，尾气中含乙
烷2450kg/h，得到乙烯量为3332 kg/h，求乙烯的产率。
解：C2H6 → C2H4 + H2
30
28
X
3332
生成目的产物所消耗的原料量X＝3332×
＝3570 kg/h
产率＝
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
×100%
8、绘制物料流程图，并编入设计文件
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生产过程的常用指标
1、生产能力 2、转化率 3、产率（选择性） 4、收率 5、消耗定额
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一、生产能力 化工装置在单位时间内生产的产品量或在单位时间内处理的原料 量,称为生产能力。其单位为 kg／h，t／d，kt／a，Mt／a等。 化工装置在最佳条件下可以达到的最大生产能力称为设计能力。
1、画出物料衡算示意图
标明各股物料的进出方向、数量、组成以及温度、压力等
操作条件,待求的未知数据也应以适当的符号表示。
2、写出主、副反应式
3、确定计算任务
4、收集数据资料
生产规模、生产时间、原料、助剂、中间产物和产品的规格和组成
及有关的理化常数
5、选定计算基准（为了简化计算）
6、展开计算
7、整理计算结果，画出物料衡算一览表
解：消耗的原料量＝4550＋2450×5% ＝4550＋122.5 ＝4672.5kg/h
消耗定额＝
＝
＝1.4
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二、间歇过程的物料衡算 按物料衡算的步骤进行,同时要注意建立时间平衡关系。
例:丙烷充分燃烧时，要供入的空气量为理论量的125%，反应式为： C3H8＋5O2―――3CO2＋4H2O
2、物料衡算的类型 1）间歇操作物料衡衡算 2）连续操作物料称衡算 3）循环过程物料衡算
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3、物料衡算通式（质量守恒定律） ［单位时间内进入系统的全部物料质量］
＝ ［单位时间内离开系统的全部物料质量］ ＋［单位时间内过程中的损失量］ ＋［单位时间内系统内的积累］
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一、物料衡算的方法和步骤
已经确定:硝基氯苯生产工艺以及所有设备的型式。 是不是可以购买设备,准备安装建设?
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3.工艺计算（物料衡算、热量衡算、设备选型计算）
3.1 物料衡算
1、物料衡算的作用 1）操作型计算:装置已建,分析生产能力，挖掘潜力，技改。 2）设计型计算：根据生产任务，设计计算，为热量衡算、 设备选型计算提供条件
1100kg×98％＝1078kg 浓硫酸中的水量为：
1100kg－1078kg＝22kg 进料总量为：
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解:以间歇釜式反应器为衡算范围,绘出物料衡箅示意图 物料衡算的目的就是确定各股物料的数量和组成。
对于间歇操作过程，常以单位时间间隔(一个操作周期)内的投料量为基准进 行物料衡算。
进料：
原料甲苯中的甲苯量为：
1000kg×0.999 = 999kg 原料甲苯中的水量为：
1000 kg－999kg =1kg 浓硫酸中的硫酸量为：
解：总转化率＝
×100%
＝
×100%
＝70%
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3．产率（或选择性）
产率表示了参加主反应的原料量与参加反应的原料量之间 的数量关系。 即参加反应的原料有一部分被副反应消耗掉了,而没有生成 目的产物。产率越高，说明参加反应的原料生成的目的产物 越多。
产率＝
×100%
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问每100摩尔燃烧产物需要多少摩尔空气? 解：（1）画出物料流程图
（2）选定基准，以1mol丙烷为基准 （3）展开计算 由题意知氧气供入量为5＊1.25＝6.25mol 则：空气供入量为6.25/0.21＝29.76mol
氮气量为29.76＊0.79＝23.51mol 则：29.76mol空气所生成的燃烧气为:
23.51+(3+4)+(6.25-5)=31.76mol 所以，100mol燃烧气所需空气量为:
100/31.76 * 29.76= 93.7mol
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例:在间歇釜式反应器中用浓硫酸磺化甲 苯生产对甲苯磺酸.
试对该过程进行物料衡算。
已知每批操作的投料量为：甲苯 1000kg,纯度99．9％(质量百分比，下 同);浓硫酸1100kg，纯度98％；甲苯的 转化率为98％，生成对甲苯磺酸的选择 性为82％，生成邻甲苯磺酸的选择性为 9.2％，生成间甲苯磺酸的选择性为8.8 ％；物料中的水约90％经连续脱水器排 出。此外，为简化计算，假设原料中除 纯品外都是水，且在磺化过程中无物料 损失。
＝ ＝78.5%
×100%
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4．收率
表示进入反应器的原料与生成目的产物所消耗的原料之间的数量关系。 收率越高,说明进入反应器的原料中，消耗在生产目的产物上的数量越多。
收率也有单程收率和总收率之分。
单程收率＝
×100%
总收率＝ 例:条件同上例，求乙烯的收率。
×100%
解：单程收率＝