马后炮化工第1章物料能量平衡

x 5.25% y 0.65% (x y) 3.2%
x / y 1.244
xy
答案（1）说法正确，依题设为错误答案
答案(2)、(3)和(4)说法可编不辑p正pt 确，依题设为正确答4案
例2 将流量为20 000kg/h、苯和甲苯质量百分含量分别
为38%和62％的混合液，采用连续精馏的方法进行分 离，要求馏出物中苯的回收率达到97％，塔釜液中苯 的残留量不高于2%。问，下列关于塔顶馏出物中苯的 摩尔百分数说法不正确的答案是哪些？（多选题）
(1) 749.2 ；(2) 937.0 ；(3) 1686.6；(4) 1324.7
解法1 以1mol丙烷为基准
直接计算：
需要氧气：1.255=6.25mol 需要空气：6.25/0.21=29.76mol 含氮量： 29.760.79=23.51mol 燃烧产物量计算(化学反应式):
O2: 6.25-5=1.25mol;
解法2 以1 000mol燃烧产物 为基准计算（联系组分法）
（1）按上述方法计算每燃烧 1mol丙烷得到的燃烧产物量为 31.76mol ， 氮 气 含 量 为 23.51/31.76=74.02%
（2）需要的空气量计算：x 79%=1000 74.02%
x = 937.0 mol。结果同可编上辑pp。t 双基准，麻烦！ 10
例5 一个结晶槽内装有60oC的NaHCO3饱和溶液1000kg。 将此溶液冷却至20oC，若在冷却过程中进料溶液的水
物料平衡
一、基本衡算关系（衡算体、衡算基准）
1 总体质量衡算
输入系统质量总和 输出系统质量总和
系统积累量总和 系统损失量总和
2 组分质量衡算
对组分i : 输入系统的量（质量或摩尔量） 化学反应量
输出系统的量 系统积累量 系统损失量
3 元素质量衡算
对元素j : 输入系统的量（质量或摩尔量）
T
:1000 0.3 0.03 S2 0.95 S4 0.43 S5
TOTAL : S3 150 330
B
衡算体II T
:S3 X 3B 0.03150 0.0045330 : S3 X 3T 0.95150 0.43330
X 3X 1 X 3B X 3T
结果：S2=520mol/h, S4=150mol/h, S5=330mol/h ；
衡算体的选取：以信息量最多、未知数最少的衡 算单元为首选衡算体，再逐步扩展至未知数较多或信 息量较少的衡算单元，直至问题完全解决
四、衡算步骤
（1）分析题设条件，画出物料衡算简图，确定
衡算基准、分级及总体衡算体，标出已知信息
（2）写出相关的化学反应方程式
（3）详细列出物料衡算式，进行计算
（4）汇总列出衡算体扩展法）
求算下图所示的各流股的量及塔2的入料组成
可编辑ppt
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解：属复杂过程物料衡算。选取两个衡算体：I为总体 系衡算，II为精馏塔2衡算
衡算体I
TOTAL :1000 S2 S4 S5
B
:1000 0.5 0.95 S2 0.03 S4 0.045 S5
(1) 98%；(2) 87.5%；(3) 85.72%；(4) 84.95%
解：
属于简单过程物料衡算
衡算体选取如右图
衡算基准为塔入口流量
联合代数法
可编辑ppt
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F x fB D xdB W xwB
F DW
F x fB 97% D xdB
三个方答程案，（两4）个说独法立正，确任，选依两题个设联为立错求误解答得案： 塔顶答物案流(：1)D、=(826)和00(k3g)/h说, 其法中不苯正8确5.，72依%题, 甲设苯为1正4.2确8%答案 塔底物流：W=11400kg/h，其中苯2％，甲苯98％
N2: 23.51mol;
H2O: 4mol;
可编辑ppt CO2: 3mol
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燃烧产物总mol数：1.25＋23.51＋4＋3＝31.76 mol 所以，每1 000mol燃烧产物需要的空气摩尔数为：
1000 (29.76/31.76)=937.0 mol
答案（2）说法正确，依题设为错误答案 答案(1)、(3)和(4) 说法不正确，依题设为正确答案
3 联合代数法 处理多个未知变量或多个联系方程式的情况。适
用于多过程的复杂化工体系 如：变化反应体系和水蒸可编汽辑p平pt 衡体系的联合物料衡算2
三、衡算基准和衡算体的确定
衡算基准：间歇体系多以批量生产为基准；连续 体系多以单位时间处理量为基准；相对概念体系多以 方便计算为基准，如：100 kg，100 mol，100 Nm3等
S3=480mol/h, X3X=0.395
X3B=0.0125,
可编辑ppt
X3T=0.5925,
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例4 丙烷充分燃烧时要供入空气量为理论量的125%， 反应式为C3H8+5O2=3CO2+4H2O，问下列每1 000mol 燃烧产物空气摩尔数需求量错误的答案是哪些?（已 知每mol空气中含O2 0.21mol，含N2 0.79mol）
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例1 以含盐量5.25%的浓盐水和含盐量0.65%的稀盐水
配置含盐量3.2%的盐水。问，所需的浓、稀盐水量下 述说法不正确的是哪些？（多选题）
（1）需浓盐水多； （2）需稀盐水多 （3）浓稀盐水各半；（4）无法配置
解：属于相对概念衡算问题
设配置含盐量3.2%的盐水需要的浓稀盐水的量分 别为x和y。则以盐为衡算组分的质量衡算式可写为：
塔顶浓度换算（以1mol塔顶产物为基准进行）：
wt% mol%; M苯 MC6H6 78, M甲苯 MC7H8 92
x苯
X dB
X dB / M苯 / M苯 (1 X dB ) / M甲苯
85.72% / 78 85.72% / 78 (1 85.72%) / 92
84.95%
可编辑ppt
输出系统可的编量辑ppt 系统积累量 系统损失量 1
二、物料衡算基本方法
1 直接计算法 根据体系特性直接衡算，多用于简单体系
如：变换过程物料衡算 CO+H2=CO2+H2O
2 联系组分法 以总量不发生变化的物质/种（惰性组分）为
“桥梁”进行衡算，简单和复杂体系均适用 如：变换过程 CO+H2=CO2+H2O 以N2为联系组分 的物料衡算