在循环存在时列出物料平衡方程式
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化工工艺设计(Chemical Process Design)
已知以1t氨为基准的某股气体的组成和量如下表所示。
组成 ％(mol) kmol CO2 28.56 54.30 CO 1.2 2.29 H2 52.61 100.04 N2 17.05 32.43 CH4 0.575 1.093 合计 100 190.99
列出该股气体的组成和流量表. 60000×0.6×1.05
解:小时产量为
300×24
化工工艺设计(Chemical Process Design)
=5.25t/h
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
以1t氨为基准的各组分的kmol量乘以5.25所得结果为流量. 气体的流量和组成如下表所示:
组成 ％(mol) kmol/h
CO2 28.56 285.1
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
项为零时,称为稳定过程.
稳定过程: 输入=输出－生成+消耗 输入=输出
对无反应的稳定过程:
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
如图，共有三个流股，进料F及出料P和W。有两个组分。每 个流股的流量及组成如图所示。图中x为质量分数。
F x f1 x f2 1
过 程
2 3
P x p1 x p2 W x w1 x w2
无化学反应的 连续过程物料衡算
可列出物料衡算式： 总物料衡算式 每种组分衡算式
3、物料衡算的基准
基准选得适当可是计算简化。究竟采用什么作基准视具体情况而定，
不宜硬性规定，可建议：
以1t产品为基准 以1mol某反应物为基准 在连续操作中，以单位时间，即㎏/h或kmol/h作基准；在间歇操作中， 以㎏/批为基准
有化学变化的过程，适宜采用重量作基准；无化学变化的过程，以重
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
Hale Waihona Puke Baidu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
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
1、物料衡算进行的步骤
⑴画出物料衡算示意图(如方框图)
⑵写出化学反应方程式（包括主反应和副反应）
⑶列出已知数据和由物料平衡所需要求解的问题 ⑷决定系统的边界.即根据由物料平衡所需要求解的问题,确定计算范围. ⑸选定计算基准 ⑹收集计算所需要的数据 ⑺进行物料衡算 ⑻将物料衡算结果列成物料平衡表，画出物料平衡图
CO 1.2
H2 52.61
N2 17.05 170.2
CH4 0.575 5.74
合计 100 998.3
12.02 525.2
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
（二）无化学反应的物料衡算
在化工过程中，一些只有物理变化，不发生化学反应 的单元操作，如混合、蒸馏、蒸发、干燥、吸收、结晶、 萃取等 这些过程都可以根据物料衡算式，列出总物料和各组 分的衡算式，再用代数法求解。
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
元操作或整个化工过程。
进行物料衡算时，必须首先确定衡算的体系。根据质量守
恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物
料量与体系内积累量之和。所以，物料衡算的基本关系式应 该表示为：
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
量或kmol/h为基准 对于液固系统常用单位质量作基准，而其相常用单位体积作基准
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
某尿素厂的生产能力为6万t尿素/a,年操作日300d，尿 素的氨耗为0．6t氨/t尿素，生产过程的氨损失按5％考虑，
1、简单过程的物料衡算
2、多单元系统
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
（二）无化学反应的物料衡算
1、简单过程的物料衡算
简单过程是指仅有一个设备或一个单元操作或整个过程简 化成一个设备的过程。这种过程的物料衡算比较简单，在物 料流程简图中，设备边界就是体系边界。 下面举例说明计算步骤和计算方法。 一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O， 加入93％的H2SO4及90％的浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60 ％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的数量。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
F = P + W F· xf1 = P· xp1 + W· xw1 F· xf2 = P· xp2 + W· xw2
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
物料平衡形式（稳态过程）
平衡式类型
总平衡式
物料平衡形式
§3-6 化工过程的物料衡算
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
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
1、物料衡算进行的步骤 2、物料衡算式 3、物料衡算的基准
已知以1t氨为基准的某股气体的组成和量如下表所示。
组成 ％(mol) kmol CO2 28.56 54.30 CO 1.2 2.29 H2 52.61 100.04 N2 17.05 32.43 CH4 0.575 1.093 合计 100 190.99
列出该股气体的组成和流量表. 60000×0.6×1.05
解:小时产量为
300×24
化工工艺设计(Chemical Process Design)
=5.25t/h
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§3-6 化工过程的物料衡算 （一）物料衡算的基本方法
以1t氨为基准的各组分的kmol量乘以5.25所得结果为流量. 气体的流量和组成如下表所示:
组成 ％(mol) kmol/h
CO2 28.56 285.1
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
项为零时,称为稳定过程.
稳定过程: 输入=输出－生成+消耗 输入=输出
对无反应的稳定过程:
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6 化工过程的物料衡算 （一）物料衡算的基本方法
如图，共有三个流股，进料F及出料P和W。有两个组分。每 个流股的流量及组成如图所示。图中x为质量分数。
F x f1 x f2 1
过 程
2 3
P x p1 x p2 W x w1 x w2
无化学反应的 连续过程物料衡算
可列出物料衡算式： 总物料衡算式 每种组分衡算式
3、物料衡算的基准
基准选得适当可是计算简化。究竟采用什么作基准视具体情况而定，
不宜硬性规定，可建议：
以1t产品为基准 以1mol某反应物为基准 在连续操作中，以单位时间，即㎏/h或kmol/h作基准；在间歇操作中， 以㎏/批为基准
有化学变化的过程，适宜采用重量作基准；无化学变化的过程，以重
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
Hale Waihona Puke Baidu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
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§3-6 化工过程的物料衡算 （一）物料衡算的基本方法
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6 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
⑴画出物料衡算示意图(如方框图)
⑵写出化学反应方程式（包括主反应和副反应）
⑶列出已知数据和由物料平衡所需要求解的问题 ⑷决定系统的边界.即根据由物料平衡所需要求解的问题,确定计算范围. ⑸选定计算基准 ⑹收集计算所需要的数据 ⑺进行物料衡算 ⑻将物料衡算结果列成物料平衡表，画出物料平衡图
CO 1.2
H2 52.61
N2 17.05 170.2
CH4 0.575 5.74
合计 100 998.3
12.02 525.2
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6 化工过程的物料衡算
（二）无化学反应的物料衡算
在化工过程中，一些只有物理变化，不发生化学反应 的单元操作，如混合、蒸馏、蒸发、干燥、吸收、结晶、 萃取等 这些过程都可以根据物料衡算式，列出总物料和各组 分的衡算式，再用代数法求解。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§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
元操作或整个化工过程。
进行物料衡算时，必须首先确定衡算的体系。根据质量守
恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物
料量与体系内积累量之和。所以，物料衡算的基本关系式应 该表示为：
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6 化工过程的物料衡算 （一）物料衡算的基本方法
量或kmol/h为基准 对于液固系统常用单位质量作基准，而其相常用单位体积作基准
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6化工过程的物料衡算 （一）物料衡算的基本方法
某尿素厂的生产能力为6万t尿素/a,年操作日300d，尿 素的氨耗为0．6t氨/t尿素，生产过程的氨损失按5％考虑，
1、简单过程的物料衡算
2、多单元系统
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6 化工过程的物料衡算
（二）无化学反应的物料衡算
1、简单过程的物料衡算
简单过程是指仅有一个设备或一个单元操作或整个过程简 化成一个设备的过程。这种过程的物料衡算比较简单，在物 料流程简图中，设备边界就是体系边界。 下面举例说明计算步骤和计算方法。 一种废酸，组成为23％(质量％)HNO3，57％H2SO4和20％H2O， 加入93％的H2SO4及90％的浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60 ％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的数量。
化工工艺设计(Chemical Process Design)
F = P + W F· xf1 = P· xp1 + W· xw1 F· xf2 = P· xp2 + W· xw2
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§3-6 化工过程的物料衡算 （一）物料衡算的基本方法
物料平衡形式（稳态过程）
平衡式类型
总平衡式
物料平衡形式
§3-6 化工过程的物料衡算
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
化工工艺设计(Chemical Process Design)
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§3-6 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