物料衡算
物料衡算
物料衡算物料衡算的准则就是质量守恒定律，即“进入一个系统的全部物料必等于离开这个系统的全部物料，再加上过程损失量和在系统中积累量”。
依据质量守恒定律，对研究系统作物料衡算，可由下式表示[13]：∑G进=∑G出+∑G损+∑G积其中式中：∑G进——输入物料量总和；∑G出——输出物料量总和；∑G损——总的物料损失量；∑G积——系统中的积累量。
根据设计任务，苯酐生产能力为80000吨/年，产品纯度达到99.9wt%按照8000小时开工计算，每小时的生产能力：80000×1000×99.9%/8000= 9990kg/h3.1 反应器中氧化反应的物料衡算3.1.1 氧化反应过程的衡算基准本次设计以每小时生产9990kg为基准，进料量9400kg/h，转化率99.8%；生成苯酐的选择性约为0.8；空气与邻二甲苯进料比为9.5:1；主要副产品为苯酞、顺酐、苯甲酸、柠槺酐、二氧化碳、一氧化碳等。
3.1.2 氧化反应过程的物料衡算图画出衡算方框图，标出有关计算目标，然后进行计算：图3-1 反应过程物料衡算图3.1.3 氧化反应过程的物料衡算：邻二甲苯与空气催化氧化的主反应式：106 32 148 18x 3y 9990 z所以主反应中：(1)邻二甲苯消耗量：9990148106=x x = 7155 kg/h 氧气消耗量：9990148y 332=⨯ y =6480 kg/h 水的生成量： 9990148z 318=⨯ z = 3645 kg/h （2） 邻二甲苯转化率为99.8%，且邻二甲苯的进气量为9400kg/h ，所以： 邻二甲苯生产苯酐的选择性为：7155/9400/99.8%=77.27%。
（3）设计进料空邻比为9.5:1，所以空气进料量计算：5.91w 9400=w 空 =89300 kg/h 空气中 O 2所占的比例为21%，所以工艺空气中氧气的进料量：w 氧 = 89300×21%= 18753kg/h 。
物料衡算
物料衡算物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一，它是能量衡算的基础。
一般在物料衡算之后，才能计算所需要提供或移走的能量。
通常，物料衡算有两种情况，一种是对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，算出另一些不能直接测定的物料量。
用此计算结果，对生产情况进行分析、作出判断、提出改进措施。
另一种是设计一种新的设备或装置，根据设计任务，先作物料衡算，求出进出各设备的物料量，然后再作能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。
物料衡算的理论依据是质量守恒定律，即在一个孤立物系中，不论物质发生任何变化，它的质量始终不变（不包括核反应，因为核反应能量变化非常大，此定律不适用）。
3－1物料衡算式1、化工过程的类型化工过程操作状态不同，其物料或能量衡算的方程亦有差别。
化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。
或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。
在对某个化工过程作物料或能量衡算时，必须先了解生产过程的类别。
闻歇操作过程：原料在生产操作开始时一次加入，然后进行反应或其他操作，一直到操作完成后，物料一次排出，即为间歇操作过程。
此过程的特点是在整个操作时间内，再无物料进出设备，设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。
连续操作过程：在整个操作期间，原料不断稳定地输入生产设备，同时不断从设备排出同样数量（总量）的物料。
设备的进料和出料是连续流动的，即为连续操作过程。
在整个操作期间，设备内各部分组成与条件不随时间而变化。
半连续操作过程：操作时物料一次输入或分批输入，而出料是连续的，或连续输入物料，而出料是一次或分批的。
稳定状态操作就是整个化工过程的操作条件（如温度、压力、物料量及组成等）如果不随时间而变化，只是设备内不同点有差别，这种过程称为稳定状态操作过程，或称稳定过程。
如果操作条件随时间而不断变化的，则称为不稳定状态操作过程，或称不稳定过程。
间歇过程及半连续过程是不稳定状态操作。
物料衡算名词解释
物料衡算名词解释
物料衡算是指在制造过程中，根据成本核算的理论，以资料为基础，将原材料的各种性质及其单位成本合理的衡量，最终以此为依据衡量出原材料的成本，从而完成成本计算的一种技术方法。
物料衡算的基本原理是根据生产时间，原材料的损耗及给予的报酬，以及原材料的价值用量等各方面，综合考虑原材料的单位成本，以确定最合适和最实用的原材料成本衡量方法。
物料衡算从材料准备到物料入库，包括材料价格核算、库存管理、供应商经营分析等，让管理者适当控制添加费用，从而达到节省成本的作用。
为了使物料衡算更加科学有效，以达到节约成本的目的，管理者应该把握以下几个重点：
首先，应研究市场规律，对原材料的购入价格进行趋势分析和计算，以便采取有针对性的处理措施;其次，把握原材料价值用量，按需采购，根据不同阶段的价格变动适时进行调节;再次，科学控制库存，根据生产力量的变化，做好库存的统计和管理;最后，规定供应商的标准，对供应商的服务进行合理的考核，以确保原材料的可靠供应。
物料衡算是企业管理的一项重要工作，应当把它作为全面成本核算的重要组成部分，切实执行物料衡算技术，以便有效地降低资源投入，提高经济效果，实现企业的节约和增效目标。
以上就是对物料衡算的简单解释。
物料衡算不仅能够有效地控制
原材料的成本，而且可以更好地把握供应商，实施库存管理等，更好地实现企业节约和增效的目标。
物料衡算
4.2.2
衡算基准
1、时间基准 对连续稳定流动体系，以单位时间作基准。该基准 可与生产规模直接联系 对间歇过程，以处理一批物料的生产周期作基准。 2、质量基准 对于液、固系统 ，因其多为复杂混合物选择一定 质量的原料或产品作为计算基准 。 若原料产品为单一化合物或组成已知，取物质量 （mol）作基准更方便。
要注意： （1）对多个设备过程，并非每个体系写出的所有 方程式都是独立的； （2）对各个体系独立物料衡算式数目之和>对总过 程独立的物料衡算式数目。 过程独立方程式数目最多=组分数×设备数 过程由M个设备组成，有C个组分时则最多可能列 出的独立物料衡算式的数目 = MC个。
对全塔进行总物料衡算得
D+W=200 (a)
对苯进行物料衡算得
DxD +0.01W =2000.4 (b)
由塔顶馏出液中苯的回收率得
DxD =2000.4 0.985 (c)
联解式(a)、(b)和(c)得
D=80kmolh-1，W=120 kmolh-1，xD=0.985
3、体积基准
对气体选用体积作基准。通常取标况下体积
Nm3(Hm3)
在进行物料衡算或热量衡算时，均须选择相
应的衡算基准。合理地选择衡算基准，不仅
可以简化计算过程，而且可以缩小计算误差
基准选取中几点说明：
（1）上面几种基准具体选哪种（有时几种共用） 视具体条件而定，难以硬性规定。
（2）通常选择已知变量数最多的物料流股作 基准 较方便。 （3）取一定物料量作基准，相当于增加了一个已 知条件（当产物和原料的量均未知时，使隐条件明 朗化）。 （4）选取相对量较大的物流作基准，可减少计算 误差。
物料衡算
三.工艺设计计算3.1 物料横算3.1.1物料衡算的意义物料横算，是在已知产品规格和产量前提下算出所需原料量、废品量及消耗量。
同时，还可拟定出原料消耗定额，并在此基础上做能量平衡计算。
通过物料横算可算出：(1)实际动力消耗量(2)生产过程所需热量或冷量(3)为设备选型、决定规格、台数（或台时产量）提供依据(4)在拟定原料消耗定额的基础上，可进一步计算日消耗量，每小时消耗量等设备所需的基础数据。
综上所述，物料衡算是紧密配合车间生产工艺设计而进行的，因此，物料衡算是工艺设计过程的一项重要的计算内容。
3.1.2物料横算的方法塑料制品的生产过程多采用全流程、连续操作的形式。
物料衡算的步骤如下：(1)确定物料衡算范围，画出物料衡算示意图，注上与物料衡算有关的数据。
物料衡算示意图如下：(2)说明计算任务。
如：年产量、年工时数等。
(3)选定计算基准。
生产上常用的计算基准有：①单位时间产品数量或单位时间原谅投入量，如：kg/h，件/h，t/h（连续操作常采用此种基准）；②加入设备的原料量（间歇操作常采用此种基准）。
(4)由已知数据，根据下列公式进行物料衡算：ΣG1=ΣG1+ΣG3式中：ΣG1——进入设备的物料量总和ΣG2——离开设备的正品量和次品量总和ΣG3——加工过程中物料损失量总和(5)收集数据资料。
一般包括以下方面：①年生产时间：连续生产300~350 d间歇生产200~250 d连续生产时，年生产的天数较多，在300d左右，其他时间将考虑全长检修，车间检修或5%~10%意外停机。
当间歇生产时，就要减去全年的休息日，目前为双休日加上法定假日全年约为110d，所以间歇生产比连续生产少110个工作日。
总之，确定了每年有效地工作时数后就能正确定出物料衡算的时间基准，算出每小时的生产任务，进而在以后的计算中选定设备的规格。
具体的选择天数要通过分析得出。
②有关定额、合格率、废品率、消耗率、回收率等。
在任何一个产品加工过程中，合格产品都不是百分之百。
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）。
4.温度变化（ΔT）是物质的温度差，常用的单位是摄氏度（℃）或开尔文（K）。
5. 蒸发热（ΔHvap）是物质从液态转变为气态所需的热量，常用的单位是焦耳/克（J/g）或千焦/千克（kJ/kg）。
物料衡算
3.3.6换热器YURE2
物料 温度/℃ 压力/bar 气相分率 摩尔流量/(kmol/h) 质量流量/(kg/h) 体积流量/(m3/h) 焓值/(Gcal/h) 组分 甲苯 甲醇 低压水蒸气 氢气 乙烯 丙烯 间二甲苯 邻二甲苯 PX 进料/(kg/h) 换热器YURE2物料衡算表 MIX3 MIX4 HOT2 HOT3 106.9 200.0 396.08802 313.430348 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 51636.855 51636.855 52347.6646 52347.6646 747167.031 747167.031 767033.17 767033.17 1631631.08 2031355.27 2912763.17 2553007.43 -1351.8323 -1307.9965 -1249.3038 -1293.1396 摩尔流量/(kmol/h) 2697.183 2697.183 1910.03182 1910.03182 385.352 385.352 5.22580192 5.22580192 O O 25277.2862 25277.2862 O O 24277.16 24277.16 0 0 59.45383 59.45383 0 0 31.3557871 31.3557871 0 0 3.13672427 3.13672427 0 0 13.9595096 13.9595096 0 0 770.054943 770.054943 747167.031 767033.17
甲苯进料泵PUMP1物料衡算表 物料 JIABEN JIABEN1 温度/℃ 25.0 25.0 压力/bar 1.000 1.000 气相分率 0.000 0.000 摩尔流量/(kmol/h) 2697.183 2697.183 质量流量/(kg/h) 248519.844 248519.844 体积流量/(m3/h) 288.076 288.076 焓值/(Gcal/h) 7.840 7.840 组分 摩尔流量/(kmol/h) 甲苯 2697.183 2697.183 进料/(kg/h) 248519.844 出料/(kg/h) 248519.844 Δm/(kg/h) 0
物料衡算计算公式
物料衡算计算公式物料衡算是指根据产品的设计要求和生产工艺流程，计算出生产所需的物料数量和成本的过程。
其目的是为了保证生产的顺利进行，避免物料的浪费和成本的过度支出。
物料衡算的计算公式主要包括以下几个方面：1.总物料需求量计算公式总物料需求量=产品数量×单位产品所需物料数量这个公式用于计算生产特定数量产品所需的物料数量。
其中，产品数量是指计划生产的产品数量，单位产品所需物料数量是指生产一个产品所需的各种物料的用量。
2.物料补给计算公式物料补给=总物料需求量-物料库存量物料补给是指为满足生产需求而需要从供应商处采购的物料数量。
物料库存量是指当前仓库中已有的物料数量。
3.物料成本计算公式物料成本=物料单价×物料补给量物料成本是指为满足生产需求而采购物料所需支付的费用。
物料单价是指单个物料单位的价格，物料补给量是指需要从供应商处采购的物料数量。
4.物料利用率计算公式物料利用率=(总物料需求量-物料浪费量)/总物料需求量物料利用率是指生产过程中物料的有效利用程度。
物料浪费量是指因为工艺操作不当、设备故障等原因导致物料的损失量。
5.物料损耗计算公式物料损耗=总物料需求量-实际使用量物料损耗是指在生产过程中由于各种原因而导致的物料的损失量。
实际使用量是指实际上被用于生产的物料数量。
6.物料价格调整计算公式调整后物料价格=原物料价格×调整系数物料价格调整是指根据市场行情或其他因素调整物料价格的过程。
调整系数是一个根据实际情况确定的数值，用于对原物料价格进行调整。
总之，物料衡算的计算公式主要包括总物料需求量计算、物料补给计算、物料成本计算、物料利用率计算、物料损耗计算和物料价格调整计算等。
通过合理地运用这些公式，可以对物料需求和成本进行科学的计算和控制，从而提高生产效率和降低成本。
工厂设计-物料衡算
➢ 物料衡算是化工计算的主要内容之一。 ➢ 化工计算包括工艺设计中的物料衡算、能量
衡算、设备选型及计算三部分内容。
➢ 物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺计 算工作中开始的最早，并且是最先完成的项 目。
➢ 当生产方法确定并完成了工艺流程示意图设 计后，即可进行物料衡算。
➢ 由此设计工作由定性分析转入定量计算。
4.2.3 食品机械结构特征代号是表示食品机械的主要工作部件 动作的形式（如冲、印、滚、压等），用汉语拼音第一个大写 字母表示。
4.2.4 食品机械生产能力代号是表示食品机械在单位时间内， 所加工出的产品的实际能力，用阿拉伯数字表示。应以kg/h、 L/h、m/h、m3/h、瓶/h、只/h等为计量单位。
18
■ 物料衡算是设备选型的根据，而设备选型则 要符合工艺的要求。设备选型是保证产品质量 的关键和体现生产水平的标准，又是工艺布置 的基础，并且为动力配电，水、汽用量计算提 供依据。
■设备选型应根据每一个品种单位时间（小时 或分）产量的物料平衡情况和设备生产能力采 确定所需设备的台数。若有几种产品都需要共 同的设备，在不同时间使用时，应按处理量最 大的品种所需要的台数来确定。对生产中的关 键设备，除按实际生产能力所需的台数配备外， 还应考虑有备用设备。后道工序设备的生产能 力要略大于前道工序，以防物料积压。
豆制品 加工机
械
冷饮加 工机械
肉类蛋 品加工
机械
G
糕点（饼干）成型加工机械及包馅、油炸、蒸制等 加工机械和包装机械
T
糖果制品成型加工机械和设备及熬糖、包糖等机械
D
豆类、淀粉类加工机械及其除杂、清洗、破碎等机 械
L
小型汽车水饮料加工设备及冷冻食品等加工机械
物料衡算
面 粉 875kg 水 315kg 面 粉 350kg
酵 母 25kgkg 接种面团 1372.5kg
水 472.5kg 盐 25kg 油 50kg 切块损 失 52.2kg
可通过工厂实际数 据或实验得来。 注：部分原料工艺 损耗率及原料折用 率见书
糖 62.5kg
二次调粉后面团 2175kg 拌干粉 量 25kg 搓圆后面团 2127.8kg 湿面包坯 2147.8g 成品 1933.02k
损失 214.78k g
P48
三.物料衡算 实例
⒈年产3000T碳酸饮料厂物料衡算
⑴原料成分、产品标准及产品方案 原料成分 产品标准： 产品方案：
序 号 1 2 3 产品名 称 桔汁汽 水 可乐汽 水 小香槟 汽水 年产 量(T) 1400 800 800 一 月 二 月 三 月 四 月 五 月 六 月 七 月 八 月 九 月 十 月 十 一 月 十 二 月
（其中30%—假设稀奶油中F含量）
3)假定脱脂乳中脂肪含量0.05% 4)每吨原料乳可得30%脂肪含量的稀奶油量
1000×3.5%＝（1000-X）×0.05%＋30%X
X＝1000×(3.5-0.05)/(30-0.05)＝115kg 5)每吨原料乳可得脱脂乳量
1000×（3.5-0.05）/（30-0.05）=885kg 或1000-115=885kg
3.班产12.5T原汁猪肉罐头工厂
猪肉原料要求 成品标准要求及规格 物料计算过程： (1) 原汁猪肉成品规格397g。 (2) 班成品产量12.5T。 (3) 成品罐数 (4) (5) (6) (7) 需每箱罐数48罐 需纸箱数
=31486.15/48=656(个)
→确定罐型
名词解释物料衡算法
名词解释物料衡算法
物料衡算法（Material Balance Method）是一种基于质量守恒定律的物料管理方法，它用于计算和监控生产过程中的物料流动和消耗。
物料衡算法的核心原则是，进入系统的物料总量必须等于系统中物料的变化量加上离开系统的物料总量。
这种方法可以用来分析生产过程中的物料效率，识别物料的损失和浪费，以及优化物料的使用。
物料衡算法的关键步骤包括：
1. 定义系统边界：确定物料衡算的起始点和结束点，即物料的流入和流出点。
2. 物料流量测量：测量进入和离开系统的物料的数量和质量。
3. 物料平衡计算：计算物料的流入量、流出量和系统内的变化量，确保它们之间符合质量守恒定律。
4. 数据分析：分析物料平衡数据，识别物料的损失、效率低下或不符合预期的流动路径。
5. 优化建议：基于物料平衡分析的结果，提出改进物料管理的建议，如减少浪费、提高物料利用率等。
物料衡算法在化工、冶金、食品和饮料等行业中广泛应用，有助于企业提高资源利用效率，降低成本，并实现可持续发展。
1。
第3章_物料衡算
适等，同时及时发现和解决流程设计中存在的问题。
工厂设计概论 Conspectus of Manufactory-design
§3.2 连续生产过程的物料衡算
第 3 章
直接求算法 对反应比较简单或仅有一个反应且只有一个未知数 的情况可直接求算；对反应比较复杂，物料衡算应依物 料流动顺序分步进行。 利用结点进行衡算 在化工生产中常有某些产品的组成需要用旁路调节才 能送往下一个工序的情况，可采用结点进行衡算如图3-1
物 料 衡 算
率、单程收率、回收率等) 、质量标准(原料、助剂、
中间产物和产品规格、组成及相关物理化学常数) 、化 学变化及物理化学变化的变化关系。 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。
② 物理化学变化（相变化）。在各酯化釜中，由于反应
第 3 章
温度高于水和EG的沸点,酯化生成的水被蒸出反应体系。
根据气液平衡关系，反应液中仍含有少量的水,水蒸出时 夹带出一定比例的EG, 蒸出的EG经分离后全部返回到反 应器中，因此各酯化反应器中原料配比不变,即Mr＝Mr0 。 在缩聚反应釜中，为了使缩聚反应向生成聚合物的方 向移动，需尽量降低反应液中EG的含量，因此,缩聚阶段 特别是反应后期，需在高真空的条件下进行, 各缩聚釜中 生成的EG大部分被蒸出，使Mr< Mr0 。
物 料 衡 算
工厂设计概论 Conspectus of Manufactory-design
第 3 章
3.1.2 物料衡算的基本概念
进入生产装臵的各种原料 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
化工过程设计与开发第5章 物料衡算
2915.7
杂质
59.0
总计
2915.7
5.2.2 反应过程的物料衡算
例[5.7] 在乙二醇生产中，所用的反应物是由乙烯部分 氧化法制得的环氧乙烷。制取环氧乙烷的方法是将乙烯 在过量空气存在下通过银催化剂。 解：
图5.6 乙烯部分氧化
5.2.2 反应过程的物料衡算
例[5.8] 将苯氯化生成一种由一氯、二氯、三氯和四氯 化苯组成的混合物，其反应为： C6H6+Cl2→C6H5Cl+HCl，其反应速率为r1； C6H5Cl+Cl2→C6H4Cl2+HCl，其反应速率为r2； C6H4Cl2+Cl2→C6H3Cl3+HCl，其反应速率为r3； C6H4Cl3+Cl2→C6H2Cl4+HCl，其反应速率为r4。
%(wt )
kmol /h
%(mo l)
kg/h
%(wt )
kmol /h
%(mo l)
kg/h
%(wt )
kmo %(m l/h ol)
苯
7600 0
38
97.4 3
41.9 7372 85.6 6 .6 0
94.5 2
87.5 2
227. 8
2.0
2.9 2.3 25
甲 1240 苯0
62
合 计
图5.5 常规精馏流程简图
5.2.1 物理过程的物料衡算
解：
0.5F2 0.01F3 0.2 100
F2=38.8kmol/h， F3=61.2kmol/h
表5-4 例5.4的物料平衡表
流股
组分
丙烷 异丁烷 异戊烷 正戊烷 合计
1
进料
第三章 物料衡算
杂质含量：273.02－270.29=2.73kg (1) 环合工序物料衡算 投料量： 纯化水：273.02×0.5=136.51kg 原碳酸四乙酯：273.02×0.80=218.42kg 冰醋酸：273.02×0.2=54.60kg 氢氧化钠：273.02×0.20=54.60kg AZ-6(2) 加成工序物料衡算 投料量： AZ-6: 273.02×0.91=248.4 5kg 滤饼原含量：248.45÷0.8=310.56kg 蒸发量：310.56×0.2=62.11kg
无水乙醇 99%
4.00
435.66
滤液
335.03
活性炭
99%
0.10
10.89
蒸发量 25.05
合计
555.47
555.47
(7) 粉碎包装 按要求粉碎、总混、内包、外包、入库。粉碎包装总收率为 99.8%。 阿齐沙坦成品：100.20×0.998=100.00kg
计算。 3. 本设计的生产方式为间歇式生产。 4. 包装形式：纸板桶，25kg/桶。 3.4 物料衡算的过程 3.4.1 生产规程 本次设计内容为化学原料药多功能生产车间工程项目，该车间拟生产 阿齐沙坦（产品年产量为 25t/a）。 该工厂每年根据节假日、设备维护与工艺验证时间，全年生产时间为 250 天。 生产组织根据车间工艺要求可采用以下倒班方式： 倒班方式一：3 班制／天，每天生产时间 24 h（0:00-24:00），每周工 作 5 天； 倒班方式二：2 班制／天，每天工作 16 h（7:00-23:00），每周工作 7 天; 注：倒班方式任选其中 1 种或 2 种组合；结晶釜日常连续运行不纳 入倒班时间。 3.4.2 原辅料衡算过程 1. 阿齐沙坦原辅料衡算过程 每批产生硫辛酸 4 桶，包装规格 25kg ／桶，一批的产量为：4×25=100kg 生产一批阿齐沙坦需要 AZ-5 量为：
化工设计--物料衡算
目录
•1 •概述
•2 •计算中用的基本量
•3 •物理过程的物料衡 算
•4 •化学反应的物料衡算
物理过程的物料衡算
无化学反应发生 属于化工单元操作过程的衡算如过滤、混
合、吸收、干燥、结晶、精馏等
•1. 过滤： 用过滤设备把液固分开的操作
例：在过滤机中把含有25%（质量%）固体的浆料进行 过滤，现在料浆的进料量为2000kg/h 滤饼含有90%固 体，滤液含1%固体。试计算滤液，滤饼的量（设过滤 有一个稳态连续过程）
•2）非理想溶液 •活度系数，ri＝ai/ xi •由范拉尔方程或威尔逊方程求得
•7. 气液平衡常数
•1）完全理想系 •低压下组分结构十分相似的溶液
•2）理想系 •中压(< 1.5~2.0Mpa)的理想溶液
•7. 转化率x、收率Y 和选择性S
•Y = Sx
•限制反应物 •过量反应物
•起始量的选择： •连续反应器 反应器进口处原料的状态为起始状态 •间歇反应器 反应开始时的状态为起始状态 •串联反应器 进入第一个反应器的原料组成为计算基准
衡
符号标定清楚。
算
➢画出与物料衡算有关的设备及管线
的 2. 列出化学方程式 基 本 •3. 确定计划任务 步 •4. 收集数 骤据
➢写明反应过程的热效应 ➢省略次要的副反应
➢分析未知 ➢选择公式
收集数据
➢ 生产规模和生产时间（年生产时数）
生产规模在设计任务书中已有，若是中间车间应根据消耗 定额来确定生产规模，要考虑物料在车间回流的情况。 大型化工厂一般8000小时/年 对要经常维修或试验性车间一般7200小时/年 很少的厂可达8400小时/年
•2. 蒸发：把溶质不挥发的溶液加热至沸腾，使溶剂气化
制药工程学5 物料衡算
计算举例
收
% 1 0 0
H 2S O H 2O 合 计
H N O H 2S O H 2O 合 计
H N O
V 1 1 0 6
组 成 N C B C B H 2S O H 2O 合 计
粗 硝 基 物
重 量 5 6 9 6 2 0 .3 .1 .4 .2 % 9 8 1 0 0 .4 .0 .4 .0 9 6 2 3
物理过程的物料平衡方程
式中 G 输入 量
G 输入
G 输出 G 累积
—— 输入体系的总物料 —— 输出体系的总
G
输出
物料量 特别地:
稳态系统 G累积 —— 物料在体系中的总 ——若物料在体系内没有累积，则输入体系的物料 累积量 量
G 输入 G 输出 等于输出体系的物料量
化学过程的物料平衡方程
本章主要内容
• 基本概念 • 基本理论 • 物料衡算的方法和步骤 • 物料衡算的意义 • 计算举例
基本概念
• 物料平衡
——在单位时间内进入系统或体系的全部物料质量必 定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和 积累起来的物料质量。
• 物料衡算
——是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算的 过程，是物料平衡计算的简称。
V 1 1 0 3
组 成 N C B C B 合 计
萃 取 氯 苯
重 量 1 8 .7 4 0 3 .4 4 2 2 .1 % 4 .4 9 5 .6 1 0 0 .0
V 1 1 0 5
硝 基 物 层 废 酸 层 合 计
分
离
5 7 8 .0 3 3 1 .4 9 0 9 .4
H N O H 2S O H 2O N C B 合 计
化工计算 第四章物料衡算 第四节化学反应过程的物料衡算
第四节 化学反应过程的物料衡算
2．元素衡算法 元素衡算法是物料衡算的一种重要形式，是以反应过
程中参与反应的各种元素为对象列出平衡方程式而进行的 物料衡算。在化学反应过程中, 无论什么情况下，任何一 种元素都是平衡的。
当反应过程比较复杂，尤其是化学反应式无法写出时， 用直接计算法就无法解题了，这时用元素衡算法是比较合 适的，例石油裂解过程，过程中存在多种反应而又无法确 切知道各步反应所占的比例，这时可采用元素平衡的方法 进行物料衡算。在对这类过程进行物料衡算时，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： 输入（某种元素）=输出（同种元素）
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》
第四节 化学反应过程的物料衡算
FH2O 53.6mol h1
FO2 4.62mol h1
燃烧气组成为：
CO2：
44.2 0.1490 14.9% 296.71
H2O：
53.6 296.71
0.1806
18.06%
O2 ： 4.62 0.0156 1.56%
第四节 化学反应过程的物料衡算
烟道气中O2量：0.0249100mol 2.49mol 烟道气中N2量：0.7222100mol 72.22mol 以为联系组分，根据式 F xt, f P xt,p，即空气中的与烟道气 中量相等，有输入的空气量：72.22mol 91.42mol
0.79
296.71
N2： 194.29 0.6548 65.48%
296.71
高职高专“十一五”规划教材《化工计算》
第四节 化学反应过程的物料衡算
3．联系组分法 联系组分又称惰性组分，是指在整个生产中
(完整版)物料衡算
F1X11=F2X21+F3X31 代入数据 得 ： 2000=F2+F3
0.75*2000=0.99F2+0.10F3 解得： F2=1460.7kg/h 、F3=539.3kg/h 可以利用固态平衡式来进行校核
0.25*2000=0.10*1460.7+0.9*539.3
例如利用压缩空气进行有氧发酵，在红霉素的生产
中，空气组成通常取含氧21%，含氮79%，是干基计 算，如把水分计算在内，氧气、氮气的体积变了。年 产福尔马林5000t，系指湿基。
➢ 设备操作时间
车间设备每年正常开工生产的天数， 一般以 330d计算，余下的36d作为车间 的检修时间。对于工艺技术尚未成熟或 腐蚀性大的车间一般以300d或更少一 些时间计算。
主副产品的产量
物
原材料消耗定额
料
物料的浪费
生产过程中的损耗
衡
生产过程的反常现象
三废产生量
算
物料衡算的理论基础
质量守恒定律
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。
物料平衡用公式表示如下： ∑G进料+∑G生成=∑G出料+∑G累积+∑G消耗
吸收过程 蒸馏过程 干燥过程 萃取过程
无化学变化的物料衡算
1.吸收是用适当的液体吸收剂处理气体混合物， 以除去其中的一种或多种组分的操作。
2.蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的差异 而进行分离的一种单元操作。
3.干燥是一个物料对湿分的吸附或解析过程。
物料衡算公式
物料衡算公式
1 常见的物料衡算公式
物料衡算公式是在化工工厂中使用的常见公式，用来计算物料的量。
它主要用于测量物料的总重量和每单位体积的材料重量。
物料衡算公式的精度取决于物料衡算仪器的准确度，以及物料衡算公式所包含的参数和数据。
2 主要公式表达式
物料衡算公式的主要表达式为：
m=m0[1+a(t-t0)+b(p-p0)]
其中，m为物料重量，m0为初始基础重量；T — T0为物料温度变化度，P — P0为物料压力变化度，a, b为温度和压力系数。
3 该公式的应用
应用该公式计算物料的重量会大大减轻工人的负担，从而提高工作效率。
此外，应用该公式可以精确测量物料的重量，保证物料的准确性，以及精确识别物料的种类、数量和质量，保证物料的合格率。
4 物料衡算的重要性
物料的计量衡算工作十分重要，它能够控制物料的消耗量，从而使公司更有效地利用资源并降低成本，特别是在大批量制造过程中，
物料计量衡算不仅可以降低物料消耗，也能够提高产品的质量，以达到将资源最大化利用的目的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在开始下一节讲授之前，大家先考虑一个精馏塔的 问题。 在开始下一节讲授之前，大家先考虑一个精馏塔的MB问题。 问题 例题：有人提出了一个无反应的单精馏塔流程的方案，试做其MB计算:
100 C3 i-C4 i-C5 C5 kmol/h 0.20 0.30 0.20 0.30
2 1 馏 塔 3 精
C3 i-C4 i-C5 i-C4 i-C5 C5
溶剂 回收塔 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 自由度
产品精 馏塔
4（4） E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2 5（2）
7 3 3 0 ＋1
6 2 2 1 ＋1
10（2） 8（2） E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 溶 剂 提 馏 塔 废料 E 0.1% HAC H 2O H2SO4 6（2） HAC 60% H2O 40%
OB 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 自由度 萃取塔 混合器1
E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2 HAC 24% 进料 HAC 30％ H2O 69.8% 1（3） H2SO4 0.2% 混合器1 4（4） 5（2） 10（2） 8（2） E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 溶 剂 提 馏 塔 废料 E 0.1% HAC H 2O H2SO4 6（2） HAC 60% H2O 40% 2（3） 萃 取 塔 3（3）
0.40
计 1
： 85 的i-C5 塔 馏出
0.20
2
： 流
精馏塔
的
下： 10
MB方程 流 其
4 6 1 1
5 0 0 0
。
MB计算 计算
的
计
3.3 化工流程的物料衡算（不带反应） 化工流程的物料衡算（不带反应）
本节主要目的：
1、化工流程的自由度分析； 2、利用自由度分析结果判断物料衡算计算顺序；
流程自由度分析结果一览表
混合 器1 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 原自由度 萃取塔 溶剂 回收塔 产品 精馏塔 混合 器2 溶剂 提留塔
去流程图
过程
OB （整体）
8 3 2 1 +2
12 4 2 0 +6
7 3 3 0 +1
6 2 2 1 +1
8 2 3 0 +3
10 4 3 0 +3
溶剂 提馏塔 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 自由度
整体 （OB）
4（4） E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2 5（2）
10 4 3 0 ＋3
11 4 5 0 ＋2
10（2） 8（2） E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 溶 剂 提 馏 塔 废料 E 0.1% HAC H 2O H2SO4 6（2） HAC 60% H2O 40%
混合器1
E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2
5 10 E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 溶 剂 提 馏 塔 废料 E 0.1% HAC H2O H2SO4 6 7 HAC 60% H2O 40%
8
E 99% H2O 1％
9
基准后
解：
这是一个只做物料衡算的情况，从流程特点可以看出，整个流程系统是：
7（2） E 99% H2O 1％
9（4）
（2）溶剂提馏塔及整体的自由度分析 ）
11（2） 循环流 HAC 24% 进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3） 萃 取 塔 3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔
本例题的过程自由度为＋1，那么肯定不能通过MB计算确定流程中所有 流股变量的唯一解。
回流程图
问题：这个例题是不是出错了？
全部流程设计条件中，已知的流股变量中，只有组成变量，而没有一个 流量变量已知。也就是说，该流程所有设计已知数据只有“强度”性质的数 据，而没有一个“容量”性质的数据已知。
在这种情况下，该流程设计条件很有可能是所谓的“弹性设计”。
针对弹性设计流程的自由度分析时应该注意： 针对弹性设计流程的自由度分析时应该注意： 1、流程是否是弹性设计？ 、流程是否是弹性设计？ 一个流程是弹性设计，必需同时满足以下二个条件： （1）、流程过程自由度必需是＋1； （2）、流程的已知流股变量全部是强度性质（没有一个流量变量已知）。
2、针对弹性设计，做衡算计算时，就要假设一个流股的流量已知，将某一个 、针对弹性设计，做衡算计算时，就要假设一个流股的流量已知， 流股的流量赋一个值， 流股的流量赋一个值，这个流股的假设流量就称为弹性设计流程的计算基准。 3、计算基础的挑选原则： 计算基础的挑选原则： 计算基础的挑选原则 （1）、放在自由度最小的单元上； （2）、附带再考虑计算基准对相邻单元的影响。 针对本例题，计算基准选谁（假设哪个流股的流量值）？
混合器1
E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2
5 10 E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 溶 剂 提 馏 塔 废料 E 0.1% HAC H2O H2SO4 6 7 HAC 60% H2O 40%
8
E 99% H2O 1％
9
第二步、 第二步、做流程的自由度分析
去自由度表
本例题最优选择F 已知， 作为计算基准。 本例题最优选择 10已知，将F10作为计算基准。
流程自由度分析表（假设F10已知） 流程自由度分析表（假设 已知）
混合 器1 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 自由度 计算基准 新自由度 萃取塔 溶剂 回收塔 产品 精馏塔 混合 器2 溶剂 提留塔 过程 OB
问题：基准大小对 问题：基准大小对MB 结果的影响？ 结果的影响？
手工计算肯定先从自由度最小的单元开始，尤其是从自由度为0的单元开始。 本例题肯定首先解溶剂回收塔和产品精馏塔的MB。而且它们都是完全求解。
问题：解完溶剂回收塔和产品精馏塔后，紧接着应该解谁？ 问题：解完溶剂回收塔和产品精馏塔后，紧接着应该解谁？
7（2） E 99% H2O 1％
9（4）
（4）混合器 及过程的自由度分析 ）混合器2及过程的自由度分析
11（2） 循环流 HAC 24% 进料 HAC 30％ 1（3） H2O 69.8% H2SO4 0.2% 混合器1 2（3） 萃 取 塔 3（3） 12（2） 溶 剂 回 收 塔 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔
31 18 10 2 +1
11 4 5 0 +2
要特别注意过程自由度分析时，MB方程的加和性 附加关系式的加和性 方程的加和性、附加关系式的加和性 方程的加和性 附加关系式的加和性。 一个正确（设计条件给得恰好）的化工流程， 一个正确（设计条件给得恰好）的化工流程，其“过程”一栏中的自由度必 过程” 须是0，而且其它单元（包括虚拟的OB）的自由度必须都≧0。 须是 ，而且其它单元（包括虚拟的 ）的自由度必须都≧ 。 而且整体只是一个虚拟的单元，看一个化工流程设计条件给得正确与否， 而且整体只是一个虚拟的单元，看一个化工流程设计条件给得正确与否， 不能只看整体的自由度分析结果，而应该看过程的自由度分析结果。 不能只看整体的自由度分析结果，而应该看过程的自由度分析结果。
各流股组份数一览表
HAC 24%
11 循环流 进料 HAC 30％ H2O 69.8% H2SO4 0.2% 萃 取 塔 4 3 溶 剂 回 收 塔
流股号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
组份数 3 3 3 4 2 2 2 2 4 2 2 2
1
2
12 产品流 HAC 99% H2O 1% 产 品 精 馏 塔
确定下一步求解单元的原则： 确定下一步求解单元的原则： 从流程图上看上一步求解结果对相邻单元（包括OB） 从流程图上看上一步求解结果对相邻单元（包括OB）自由度 的影响程度而定。 的影响程度而定。
求解完溶剂回收塔和 产品精馏塔后。 产品精馏塔后。 将对OB、萃取塔、 、萃取塔、 将对 混合器1和混合器 和混合器2的自 混合器 和混合器 的自 由度产生影响。 由度产生影响。 更新自由度分析表 （updating analysis table of freedom degree）
混合器2 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 自由度
过程
4（4） E 7% HAC H2O H2SO4 混合器2 5（2）
8 2 3 0 ＋3
31
10（2） 8（2） E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 6（2） HAC 60% H2O 40%
10
溶 剂 提 馏 塔
混合器1 变量总数 MB衡算方程数 已知变量数 附加关系式数 自由度
萃取塔
E 7% HAC H2O H2SO4
4（4） 5（2）
8 3 2 1 ＋2
12 4 2 0 ＋6
10（2） 混合器2 8（2） E 98.8% H2O 1.2% E 98.8% H2O 1.2% 溶 剂 提 馏 塔 废料 E 0.1% HAC H2O H2SO4 6（2） HAC 60% H2O 40%
例题：有如下一个分流器： 2
1000 Kg/h NaCl 0.20
1
分流器
3 4
Na2SO4 0.40 H2O 0.40
要求：F2＝2F3，F3＝0.25F4， 试做其自由度分析并求解其MB。 （组成为质量百分比浓度） 解：1、该分流器的自由度分析表如下： 方法一 独立流股变量数 独立MB方程数 已知流股变量数 已知其它关系式数 自由度 2、具体MB计算（略） 12 1（而不是3） 9 2 0 方法二（直观） 6（4＋2） 1（而不是3） 3（1＋2） 2 0