物料衡算化学反应过程的物料衡算

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化工原理物料衡算公式

化工原理物料衡算公式好嘞，以下是为您生成的关于“化工原理物料衡算公式”的文章：咱先来说说化工原理里的物料衡算公式，这玩意儿可重要啦！就像咱们过日子得算计着柴米油盐一样，化工厂里也得把各种物料的进出算得明明白白。

物料衡算公式简单来说，就是“进去的等于出来的”。

这听起来好像挺简单，可实际操作起来，那可得费一番心思。

我还记得有一次去一家化工厂参观，那是个生产化肥的厂子。

我看到工人们在控制台前忙碌着，各种仪表数据不停地跳动。

当时我就好奇，这生产过程中到底怎么保证原料不浪费，产品质量又有保障呢？后来和厂里的技术员交流才知道，物料衡算公式在这里面发挥了大作用。

比如说，他们要生产一定量的化肥，就得先根据物料衡算公式，算出需要投入多少原料。

而且，这个过程可不只是简单的加减乘除。

就拿氮元素来说吧，从原材料里含有的氮，到反应过程中氮的转化，再到最终产品里氮的含量，都得精确计算。

要是哪一步算错了，要么原料浪费了，增加成本；要么产品不合格，影响销售。

在化工生产中，物料衡算公式就像是一个严格的管家。

它能告诉我们每个环节物料的流向和变化，帮助我们优化生产工艺，提高生产效率，降低成本。

比如说，在一个连续的反应装置中，如果我们知道了进料的流量和组成，通过物料衡算公式，就能算出出料的流量和组成。

这就好比我们知道了家里每个月进了多少米、面、油，就能大概算出能做出多少顿饭一样。

而且，物料衡算公式还能帮助我们发现生产中的问题。

如果实际的出料和通过公式计算出来的结果不一样，那就说明可能哪里出了故障，比如有物料泄漏啦，或者反应不完全啦。

再举个例子，假设一个化工厂要生产一种塑料，需要用到两种原材料 A 和 B 。

根据化学反应式和物料衡算公式，我们知道每生产一定量的塑料，需要消耗一定比例的 A 和 B 。

如果在实际生产中，发现 A 消耗得比预期多，而 B 还有剩余，那就要找找原因了，是不是反应条件没控制好，还是某个设备出了问题？总之啊，化工原理中的物料衡算公式虽然看起来只是一些数字和符号的组合，但它背后可是有着大学问。

物料衡算的基本方法

化工工艺设计(Chemical Process Design)
西南科技大学
§3-6 化工过程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法
2、物料衡算式物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化所谓体系就是物料衡算的范围，它可以根据实际需要人为的选定。体系可以是一个设备或几个设备，也可以是一个单
schoolofmaterialsscienceandengineeringswust化工工艺设计chemicalprocessdesign西南科技大学第6节物料衡算一物料衡算的基本方法二无化学反应的物料衡算三反应过程的物料衡算四过程的物料衡算36化工过程的物料衡算一物料衡算的基本方法1物料衡算进行的步骤2物料衡算式3物料衡算的基准36化工过程的物料衡算一物料衡算的基本方法1物料衡算进行的步骤画出物料衡算示意图如方框图写出化学反应方程式包括主反应和副反应列出已知数据和由物料平衡所需要求解的问题决定系统的边界
体系中积累=输入－输出+生成－消耗
式中生成或消耗是因反应而生成或消耗的量 ; 积累项
可正可负 .当积累项不为零时，称为非稳定过程 ;积累
项+消耗输入=输出
对无反应的稳定过程:
化工工艺设计(Chemical Process Design)
总质量平衡式总物质的量平衡式组分质量平衡式组分物质的量平衡式
无化学反应有化学反应
是是是是是非非非
组分平衡式
元素原子平衡式
元素原子质量平衡式
元素原子物质的量平衡式
是是
是是
西南科技大学
化工工艺设计(Chemical Process Design)
§3-6 化工过程的物料衡算（一）物料衡算的基本方法

4 物料衡算

七、计算数据说明
1、转化率 2、收率 3、选择性 4、回流比 5、单耗
6、流量或者流速 7、分配系数 8、摩尔分数或者质量分数 9、含水量 10、湿度
例甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯的投料
量为1000kg，反应产物中含对甲苯磺酸1460kg，未反应的
甲苯20kg。试分别计算甲苯的转化率、对甲苯磺酸的收率和选择性。
G
HNO 3
= 0.461000
对H2SO4进行物料衡算得
0.925
0.02
G
G H 2 SO 4
+ 0.69 G 废 = 0.461000
G H 2 SO 4 +0.31 G 废 =
对H2O进行物料衡算得
HNO 3
+0.075
0.081000
混酸配制过程的物料平衡表
物料名称输硝酸硫酸入废酸总计 131.1 工业品量/kg 469.4 399.5 质量组成/% HNO3：98 H2O：2 输
∑G1 ∑GA ∑G0
稳态过程： ∑G1= ∑G0
2、化学过程元素的物料衡算：∑Gi= ∑Go+∑GA。组分的物料衡算：平衡方程式可表示为 ∑GIi+ ∑GPi = ∑GOi+ ∑GRi + ∑GAi ∑GIi—输入体系的i组分的量； ∑Goi—输出体系的i组分的量； ∑GPi—体系中因化学反应而产生的i组分的量； ∑GRi—因化学反应而消耗的i组分的量； ∑GAi—组分的累积量
四、衡算基准：
在进行物料衡算或热量衡算时，都必须选择相应的衡算
基准作为计算的基础。根据过程特点合理地选择衡算基
准，不仅可以简化计算过程，而且可以缩小计算误差。 1. 单位时间 2. 单位质量 3. 单位体积

化工计算第四章物料衡算及课后习题及答案

第一节物料衡算式 4—1 化工过程得类型
间歇操作操作方式半连续操作
连续操作
间歇操作: 原料一次加入,然后操作,最后一次出料。
半连续操作: 进料分批,出料连续;或进料连续,出料分批或一次。
特点: 间歇操作中,无物料进出设备,且设备内各部分得组成和条件随时间而变。半连续操作中,设备内各点得参数(组成、条件)随时间而变。
N元素平衡
2×0、79A＝2N
烟道气总量
M+N+P+Q＝100
过剩氧量
0、21A×0、25／1、25
＝M 解上述6个方程得要求得结果。(过程略)
由上例可知计算基准选取恰当与否,对计算难易影响。所以要重视计算基准选取。
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。
4、写出化学反应方程式
包括所有主副反应,且为配平后得,将各反应得选择性、收率注明。
5、选择合适得计算基准,并在流程图上注明基准值计算中要将基准交代清楚,过程中基准变换时,
要加以说明。 6、列出物料衡算式,然后求解
1)列物料衡算式
无化学反应体系,按:(4—1)、(4—3)(连续稳定过程) 式。
(二)取1mol 空气为计算基准 1mol 空气为计算基准中氧量为0、21mol
燃烧丙烷耗氧量 0、21／1、25＝0、168 mol 燃烧丙烷得量 0、168／5＝0、 0336mol
衡算结果列于下表:
输
入
输
出
组分摩尔克组分摩尔克
C3H8 0、
44 CO2 0、101 132
0336
O2 0、21 200 H2O 0、135 72

第三章物料衡算(新)

C2H4 + 1 O 2 2 H2C CH2 (1) (2) O 2 CO2 + 2 H 2 O
C2H4 + 3 O2

以100kmol进料为基准，用x和y分别代表环氧乙烷和二氧化碳的生成量，根据题给组成和该系统的化学反应方程式，可列出下表3-5。
18

表3-5 物料组成
由于反应器出口气体中乙烯和氧的浓度已知，所以可列出下面两个方程：
解：设 2A+B→2D+E A+D→2C+E C+2B→2F
速率为r1 速率为r2 速率为r3
22
各物质在反应中的变化如表3-4所示 A 进料
/(mol.h-1)
B 100 － r1
C 0
D 0 2r1
E 0 r1
F 0`
200 r2
－2r3
200-2r1-r2 100-r1-2r3
14
有循环物料的反应系统，有两种不同含义的转化率。一种是新鲜原料通过反应器一次所达到的转化率，叫单程转化率。这可以理解为以反应器进口物料为基准的转化率。另一种是新鲜原料进入反应系统起到离开反应系统止所达到的转化率，称为全程转化率。显然，全程转化率大于单程转化率。（4）收率：转化率是针对反应物而言的，收率则是针对产物而言的。收率的定义式为：
2.物料衡算基准选定一个计算基准，并在整个运算中保持一致。（1）t基准：1d，1h，1s等。（2）批量基准：每批物料量，Kg/批。（3）质量基准：例如取100Kg，一般取某一己知变量最多或未知变量最少的物流作为基准最为合适。（4）体积基准：对气体物料，采用标准体积为基准，m3,L等。（5）物质的量基准：有化学反应的取物质的量基准，mol。

化工计算第三章-3化学反应过程物料衡算

-1 -1
= 0 . 9952
( 995 4 . 75 ) kmol h
= 0 . 0048
衡算体系：混合器
MF 1 = FF 1 R 1
-1
-1
代入数据得：MF 1 = (100 995 ) kmol h
= 1095 kmol h
-1
MF 2 = R 2 = 4 . 75 kmol h
第三章物料横算
一般反应过程的物料衡算对有化学反应过程的物料衡算，由于各组输入(某种元素)＝分在过程中发生了化学反应，因此就不能简单输出(同种元素) 地列组分的衡算式，必须考虑化学反应中生成对反应过程中化学反应或消耗的量，应该根据化学反应式，列衡算方很复杂，无法用一、两程。对一般的反应过程，可用下列几种方法求个反应式表示的物料衡解。算题，可以列出元素衡 1、直接求解法有些化学反应过程的物料衡算，算式，用代数法求解。有时只含一个未知量或组成，这类问题比较简单，通常可根据化学反应式直接求解，不必列出衡算式。 2、元素衡算法元素衡算是物料衡算的一种重要形式。在作这类衡算时，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
R
FF
MF 混合器反应器
RP
分离器
P
图 4-27
循环过程的物料流程图
另外，具有循环过程的体系还有两个过程限制参数，通常称为循环比和混合比，定义如下：
循环比=
循环物流流量产品物流流量
循环物流流量新鲜原料流量
＝
R P
R
（4-15）
混合比=
＝
FF
（4-16）
在对分离器和混合器进行物料衡算时这两个参数很重要，

化学反应过程的物料衡算ppt课件

出料： C6H5CH3的剩余： RP2 MF2 (1 80%) 15mol h1 0.2 3mol h1
5
第四节化学反应过程的物料衡算
生成的C6H6： RP4 MF2 80% 98% 11.76mol h1 CH4的量：
RP3 MF2 80% 98% MF2 80% (1 98%) 7 MF3 (11.76 1.68 10)mol h1 23.44mol h1
4
基准：进反应器混合原料：100 mol h1 衡算体系：反应器
进料：由已知，MF3 100mol h1 10% 10mol h1
总物料：MF1 MF2 10mol h1 100 mol h（1 1）
MF1 5 MF2
（2）
解（1）、（2）式得： MF1 75mol h1
MF2 15mol h1
物质的量（mol·h-1） 75
MF 摩尔分数%
75
物质的量（mol·h-1） 60.84
RP
摩尔分数%
61.43
物质的量（mol·h-1） P
摩尔分数%
物质的量（mol·h-1） 60.84
S
摩尔分数%
72.19
物质的量（mol·h-1） 25.96
R
摩尔分数%
72.19
物质的量（mol·h-1） 34.88
H2的量：
RP1 MF1 MF2 80% 98% MF2 80% (1 98%) 10 (75 11.76 2.4)mol h1 60.84mol h1
出料的总量：
RP (60.84 3 23.44 11.76)mol h1 99.04mol h1
6
第四节化学反应过程的物料衡
10
第5节物料衡算的计算机解题

化工生产过程物料衡算和能量衡算

化工生产过程物料衡算和能量衡算一、物料衡算物料衡算主要是对物料在生产过程中的流动进行定量分析和计算。

它包括物料的进出口流量、过程中的转化和损失等方面。

物料衡算的目的是确定物料的流动情况，以控制和优化生产过程。

物料衡算通常涉及以下几个方面：1.原料的输入和产物的输出：从化工生产过程的角度来看，物料衡算的第一步是确定原料的输入和产物的输出。

这可以通过物料的质量或体积以及流量来衡量。

2.过程中的转化：化工生产过程中，原料经过一系列的化学反应、物理过程和分离步骤，转化成所需的产物。

物料衡算需要确定过程中每个反应、过程或分离步骤涉及的物料流量和转化率，以及产物的纯度和收率。

3.丢失与损耗：化工生产过程中常常存在物料的丢失和损耗，如挥发、固体颗粒的落地损失等。

物料衡算需要考虑这些损耗，并尽量减少它们的发生。

物料衡算的重要性在于通过对物料流动的定量分析，可以帮助工程师了解和控制生产过程中的物料转化、损耗和产物生成情况，从而优化生产过程。

二、能量衡算能量衡算是对化工生产过程中能量转换的定量分析和计算。

它涉及到能源的输入与输出以及能量的转化。

能量衡算可用于改善能源效率，减少能源消耗和废弃物的排放。

能量衡算主要包括以下几个方面：1.能源输入：能源是化工生产过程中的重要驱动力之一，常见的能源包括电能、燃料、蒸汽等。

能量衡算需要确定能源的类型、质量或热值、消耗量和运用效率。

2.能量转化：化工生产过程中会发生能量的转化，如化学反应产生的热能、电能转化为机械能等。

能量衡算需要考虑这些能量转化过程，并计算能量的转化率和损耗。

3.能源的输出：化工生产过程中也会有能源的输出，如废热、废气、废水等。

能量衡算需要确定这些能源输出的类型、质量或热值、排放量以及处理方式。

能量衡算的目的是优化能源的利用，提高能源效率，减少能源消耗和环境污染。

通过定量分析和计算能量流动，能量衡算可以帮助工程师了解和控制能源输入与输出，寻找能源转化和能耗的瓶颈，提出改进方案，提高生产过程的能量利用率。

化工计算第三章物料衡算1

化工计算第三章物料衡算11. 引言在化工领域，物料的衡算是非常重要的一个环节。

物料衡算是指根据化工过程中所使用的原料和产物，计算原料的用量、产物的得率以及各种物料之间的比例关系等。

在化工生产过程中，准确的物料衡算能够提高生产效率、节约原料成本，并且确保产品质量的稳定性。

本文将介绍化工计算中的物料衡算的基本概念和计算方法，并通过实例来说明物料衡算的具体操作步骤。

2. 物料衡算的基本概念在进行物料衡算之前，我们首先需要了解一些基本概念：2.1 原料在化工生产过程中，原料是指用于制造产品的起始物质。

原料可以是固体、液体或气体，具体取决于化工过程的需求。

2.2 产物产物是指化工过程中生成的最终产品或副产品。

产物的种类和质量取决于原料的配比和反应条件。

2.3 用量用量是指在化工过程中，各种原料的加入量或消耗量。

用量可以通过实验或计算得到。

2.4 得率得率是指产物与理论产物之间的比值，用于衡量化工过程的效率。

得率可以通过实验或计算得到。

3. 物料衡算的计算方法在进行物料衡算时，我们可以运用各种数学和化学的计算方法，例如质量守恒定律、化学方程式的平衡等。

3.1 质量守恒定律质量守恒定律是物料衡算中最基本的原则之一。

根据质量守恒定律，化学反应前后的总质量保持不变。

在物料衡算中，可以通过质量守恒定律来计算原料的用量和产物的得率。

3.2 化学方程式的平衡在进行物料衡算时，往往需要考虑化学方程式的平衡问题。

化学方程式的平衡可以通过调整配比来实现。

根据化学方程式的平衡，可以计算各种原料的用量和产物的得率。

3.3 实验方法在进行物料衡算时，实验方法是一种常用的手段。

通过实验，可以确定原料的用量和产物的得率，并且验证计算结果的准确性。

4. 实例分析下面通过一个实例来说明物料衡算的具体操作步骤。

假设某化工过程需要用到A、B两种原料，化学方程式如下：2A + 3B → C已知反应中A的用量为100 g，B的用量为200 g。

我们需要计算产物C的得率。

化工工艺物料衡算和能量衡算

化工工艺物料衡算和能量衡算
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2024/2/9
化工工艺物料衡算和能量衡算
第一节连续过程的物料衡算
w 教学内容： w 结合具体实例，理解利用化学反应速率进行反
应过程的物料衡算的方法。 w 重点和难点： w 重点掌握利用化学反应速率进行反应过程的物
料衡算的方法。 w 难点是衡算基准的选择，包括基准物流的名称
•
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
•输出： • HCHO（输出）= 0.75mol； • CH3OH（输出）= 1－ 0.75 = 0.25mol； • O2（输出）= 0.75－ 0.75×0.5=0.375mol； • H2O（输出）= 0.75mol
• •
F2 x2B x2C
单元 Ⅰ单
元 Ⅱ
F3 x3B=0.025 x3C=0.35 x3D
F4 x4B=0.08 x4C=0.72
F5 x5C x5D
化工工艺物料衡算和能量衡算
•每一个单元列出一组平衡方程式，再列出整个系统的平衡方程式。
•
第三章
物料衡算与能量衡算
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•（3）孤立体系 •= 0
化工工艺物料衡算和能量衡算
•三、能量衡算的一般方法 • ⑴ 正确绘制系统示意图，标明已知条件和物料状态； • ⑵ 确定各组分的热力学数据； • ⑶ 选择计算基准（大部分在物料衡算的基础上进行）； • 同时，还要选取热力学函数的基准态。 • ⑷ 列出能量衡算方程式，进行求解。

化工计算-物料衡算

无反应过程的基本公式
稳态无反应过程
Fi=Fo
有一个蒸馏塔，输入输出物料组成见下图，塔顶A组分的回收率为98.7%，请对此塔作物料衡算。
蒸馏塔
冷凝器
F=100kg/h A 0.2 B 0.3 C 0.5
P kg/h A x B y C 1-x-y
W kg/h A 0.005 B 0.055 C 0.94
流程图
反应过程
CH4 1mol
H2O 2.5mol
CH4 M mol CO x mol CO2 y mol
H2O W mol
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H2 z mol
物料平衡方程
元素衡算
H: 2+2.5=W+2M+z C: 1=M+x+y O: 2.5=W+x+2y
反应产物的总量
邻二甲苯 209.57×0.0003=0.06287kmol/h=6.664kg/h
顺酐 209.57×0.00066=0.1383kmol/h=13.55kg/h
产物中
苯酐 209.57×0.0654=1.370kmol/h=202.76kg/h
收率(mol) 苯酐顺酐
P
R C3H8 R1 kmol/h C3H6 R2 kmol/h
流程图
物料衡算
P1=5 kmol/h
22%
P3=95 kmol/h
40%
P2=95 kmol/h
38%
过程物料衡算
产品组成
01
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
分离器物料衡算

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

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。

总结来说，物料衡算和热量衡算是化工工程设计中非常重要的内容。

物料衡算可以帮助设计人员选择合适的设备和工艺流程，确保化工工程的安全运行；热量衡算则可以保证化工工程的热平衡和能量效率。

通过物料衡算和热量衡算，设计人员可以更好地优化工艺流程，提高化工工程的效率和经济性。

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

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
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

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。

热量衡算的基础热量衡算按能量守恒定律\在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡\，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（1-1）式中：Q1-所处理的物料带入设备总的热量，KJ;Q2-加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为\，冷却剂吸收热量为\），KJ;Q3-过程的热效率，（符号规定过程放热为\；过程吸热为\）Q4-反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓）Q5-设备部件所消耗的热量，KJ;Q6-设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ;热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。

3.2 物料衡算

立物料或元素衡算式以外，常常还需要利用反应的平衡关系来计算产物的平衡组成。
• 化学平衡常数表示了可逆反应过程在反应达到平衡时各物料之间组成上的定量关系，平衡常数在可逆反应的物料衡算中提供了一种过程限制关系。
3.2.3 化学反应过程的物料衡算
2.平衡反应过程的物料衡算例8 计算合成甲醇过程中反应混合物的平衡组成。设
空气与（CH4+H2）的摩尔比为
91.42/（8.13+0.9）=10.124
3.2.3 化学反应过程的物料衡算
1.一般反应过程的物料衡算
（4）组分平衡法
• 根据质量守恒列出各组分的物料衡算式。
• 用于单一反应或多个反应，多组分，多未知
变量的情况。
3.2.3 化学反应过程的物料衡算
1.一般反应过程的物料衡算（4）组分平衡法
输入（元素)= 输出（同元素） • 当反应过程比较复杂，同时发生多个反应但详细分配情况不清楚或化学反应式无法写出时，用元素衡算法比较合适，如石油裂解过程。
3.2.3 化学反应过程的物料衡算
1.一般反应过程的物料衡算（2）元素衡算法
例5 已知合成气的组成为CH4 0.4%(体积分数)，CO 38.3%，CO2 5.5%，H2 52.8%，O2 0.1%和N2 2.9%，现用10%过量空气燃烧，燃烧后生成的燃烧气中不含CO，计算燃烧气组成。
反应方程式
CH4+2O2=CO2+2H2O H2+1/2O2=H2O
计算：（1）燃料中甲烷与氢气的摩尔比；
（2）空气与(CH4+H2)的摩尔比。
例6
燃料
CH4 H2
烟道气
燃烧炉
空气 O2 N2

化工设计之物料衡算及热量衡算

化工设计之物料衡算及热量衡算化工设计中的物料衡算和热量衡算是非常重要的步骤，可以帮助工程师确定所需的原料数量和能源消耗。

本文将讨论物料衡算和热量衡算的原理、方法和应用。

一、物料衡算物料衡算是指根据化工过程的原理和条件，计算出所需原料的数量。

1.原料衡算的原理在化工过程中，根据反应式、反应的平衡常数、物料的摩尔平衡和原料的纯度等信息，可以得出原料的物质平衡方程。

2.原料衡算的方法（1）平衡更新法：根据反应式及其他物质平衡方程，利用线性方程组求解方法，逐步逼近平衡条件，得出原料数量的近似解。

（2）摩尔关系法：利用反应的摩尔比例来计算原料的摩尔数量。

根据反应的平衡常数和其他物质平衡方程，可以得到原料的摩尔数量。

3.原料衡算的应用物料衡算在化工过程中有广泛的应用。

例如，在合成反应中，根据反应需求，确定所需原料的摩尔数量；在萃取过程中，根据溶剂和溶质的摩尔比例，计算溶液中的溶质浓度。

二、热量衡算热量衡算是指根据化工过程的热力学原理和条件，计算出所需的能量消耗。

1.热量衡算的原理根据热力学定律，可以计算化学反应的焓变，并以此来确定反应所需的热量。

热量衡算也需要考虑其他因素，如物料的温度、压力变化等。

2.热量衡算的方法（1）焓变法：根据反应的焓变和反应的摩尔比例，计算出反应所需的热量。

焓变可以通过实验测量或热力学数据库来获取。

（2）能量平衡法：考虑物料流动和热交换等因素，通过能量平衡方程求解，计算出能量的输入和输出。

3.热量衡算的应用热量衡算在化工过程中的应用非常广泛。

例如，在高温燃烧反应中，需要计算反应所需的燃料气体的热量；在蒸汽发生器中，需要计算蒸汽的产生量和燃料的热量供应。

物料衡算和热量衡算是化工设计中不可或缺的两个步骤，可以帮助工程师确定原料的用量和能量消耗，从而优化过程设计、提高生产效率和节约能源。

在进行衡算时，需要准确地获取物料的性质数据，合理地选择计算方法，并考虑到实际操作条件的变化，以保证设计结果的可靠性和实用性。

化学反应过程的物料衡算方法--联系组分法.

燃料
CH4 H2
燃烧炉
空气 91.42 O2 N2
烟道气 CO2 H2 O O2 N2 8.13% 17.16% 2.49% 72.22%
解：以100mol烟道气为计算基准。
N2为联系组分根据烟道气中N2含量，100×0.7222=72.22mol 得到输入的空气量为 72.22/0.79=91.42mol
课程：化工工艺初级设计
知识点：物料衡算方法—联系组分法
江苏高校品牌专业——石油化工技术
方法简介
联系组分又称惰性组分，是指在整个生产中随反应物进出系统，但完全不参与反应的组分，因此其数量总是不变。
CH3OH CH3OH HCHO H2 O O2 N2
反应器
空气（过量 40%）
O2 21% N2 79%
于是输入混合气体中甲烷与氢气的摩尔比为： 8.13/0.9=9.03 空气与混合燃料（CH4+H2）的摩尔比为： 91.42/（8.13+0.9）=10.12
小结
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联系组分法简介
适用场合
举例说明元联系组分法的使用
谢谢观看
课程：化工工艺初级设计知识点：物料衡算方法--联系组分法
江苏高校品牌专业——石油化工技术
例：甲烷与氢的混合气体在炉子内用空气完全燃烧，烟道气组分及其组成为组分 mol% 反应方程式 N2 CO2 O2 H2O 合计 100
72.22
8.13
2.49
17.16
CH4+2O2=CO2+2H2O
H2+1/2O2=H2O
计算：（1）燃料中甲烷与氢气的摩尔比；（2）空气与混合气体(CH4+H2)的摩尔比。