化工设计概论 第三章
第03章 化工设计概论
3. 可行性研究阶段
• 可行性研究的目的
通过可行性研究，进行分析比较，从而 选择出技术上先进，经济上合理的最佳方案， 以保证获得极可能的最好经济效益。 分析原料经过各个工艺过程到产品， 是否具有可行性。 研究产品是否有销路，可销售几年， 效益多大。
• 可行性研究的内容
（1）过程概念设计
（2）技术方案论证 （3）厂址选择 （4）环境评价 （5）经济评价 （6）可行性研究报告
5. 资源情况，主要原料，燃料和动力的供应，协作关系；
6. 建厂条件和厂址初步方案； 7. 环境保护；
8. 工厂组织和劳动力定员估算；
9. 项目实施的初步规划； 10.投资估算和资金筹措方案； 11.投资效益和社会效益的初步估算。
2. 应用研究阶段
• 过程概念设计 • 中试装置设计
以项目建议书 为依据，为其 提出和编制做 针对性研究。 为可行性研究 提供更为可靠 的数据资料。
设计任务书批准后不得随意修改，如确需 要修改，需经原批准单位审批，批准后的任务 书是进行化工初步设计的依据。
• 设计任务书的内容
由于项目类型不尽相同，设计任务书的内容也有变 化，大中型项目应包括一下内容：
①建设的目的和依据(上级确定任务的文件或指示)。 ②建设规模，职工人数和组织管理制度。 ③产品方案(或工艺原则)，销路，盈利水平和竟争 能力。
步设计提供可靠的依据。
可行性研究报告
• 内容
内容很多，有详细规定，大体可归纳为三大部分：
1）市场调查；2）技术方案；3）经济评价
各部分详细内容及深度可参考相关资料。
• 用途
1）供主管部门审批； 2）作为编制设计任务书的依据； 3）作为初步设计的基础。
4. 编制设计任务书
化工设计概论0
要收集的主要资料内容
• 各国生产情况、各种生产方法及其工艺流程。 • 原料来源及成品应用情况。 • 实验研究报告。 • 原料、中间产品、产品和副产品的规格和性质。 • 安全技术和劳动保护措施。 • 综合利用及三废处理 • 生产技术是否先进、生产机械化、自动化程度。 • 装备大型化与制造、运输情况。 • 基本建设投资、产品成本、占地面积。 • 水、电、汽、水文、气象等方面的资料。 • 车间环境与周围的情况。
第三节 工艺流程的设计
工艺流程设计步骤 工艺流程设计一开始，首先进行概
念设计或方案设计，设计出工艺流程草图， 经物料计算后，再设计出工艺物料流程图， 当设备计算结束时，开始绘制初步设计的 管道及仪表流程图，只有当车间设计结束， 进一步修改流程图后才能最后画出正式的 施工图阶段的管道及仪表流程图。
第三节 工艺流程设计
第二节 工艺路线选择
在对生产方法进行论证时应注意的问题 （１）满足产品性能规格的要求。 （２）尽量采用先进生产技术。 （３）选用的工艺路线必须具备工业化生产的条件。 （４）对各项技术经济指标进行比较。 （５）操作连续化问题。 （６）装置大型化。 （ 7）治理三废，消除污染。 （ 8）提高自动化水平，尽量利用计算机进行生
第三节 工艺流程设计
工艺流程设计中应注意和解决的问题 (1) 确定整个流程的组成。 (2) 确定每个过程或工序的组成。 (3) 确定操作条件。 (4) 控制方案的确定。 (5) 合理利用原料及能量，计算出整个装置的 技术经济指标。 (6) 确定三废治理方法。 (7) 制定安全生产措施。
第三节 工艺流程的设计
一、概念设计
工艺路线流程化工作方法 (1)首先确定主反应过程； (2)根据反应要求，决定原料贮存方式,量,原料准备过程
化工设计概论与化工制图--第三章 化工设备的焊接及焊缝结构的表达-精选
设计概论化工制图
2019/11/6
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化工设计课件
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设计概论化工制图
第三章 化工设备的焊接及焊缝结构的表达
第一节 常见焊缝的规定画法及标注 一、焊缝的规定画法
对接接头，搭接接头，角接接头，T形接头 二、焊缝的标注
1、焊缝的基本符号:断面形状符号,用粗实线绘制 2、焊缝的指引线:用细实线绘制 3、焊缝的辅助符号:表面特征符号,用粗实线绘制 4、补充符号:焊缝的某些特征符号 5、焊接方法的数字代号及其标注:电弧焊,电阻焊等 6、焊缝的尺寸符号:间隙,坡口,钝边等
点图表示 二、焊接图画法举例
支坐的焊接图
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设计概论化工制图
课堂作业 画(图3-13)耳式支坐（至少找出1个错误）
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设计概论化工制图
课堂作业 1.画(图3-13)耳式支坐（至少找出1个错误） 2.技术要求的内容 3.尺寸种类及基准
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化工设计课件?5源自2019/11/6*
化工设计课件
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设计概论化工制图
第二节 化工设备中焊缝的画法及标注 一、化工设备的焊缝画法及标注 1、对于第一类压力容器及其它常、底压设备
直接在剖视图焊接处画出焊缝横剖面并涂黑 2、对于第二类压力容器及其它中、高压设备
重要焊缝用局部放大的剖视图表达。 3、图样上的焊接接头型式可用标注代号或节
化工设计第三章思考题及答案
第三章 思考题：1、化工工艺过程一般有几个阶段组成？答：一个典型的化工工艺过程一般由六个阶段所组成：2、生产方法和工艺流程的确定步骤是什么？答：（一）搜集资料，调查研究收集的内容：①国内外生产情况，各种生产方法及工艺流程；②原料来源及产品应用情况；③试验研究报告；④安全技术及劳动保护措施；⑤综合利用及三废处理；⑥生产技术是否先进，生产连续化、自动化程度；⑦设备的大型化及制造、运输情况；⑧基本建设投资、产品成本、占地面积；⑨水、电、汽、燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应；⑩厂址、地质、水文、气象等资料；(11)车间（装置）环境与周围的情况。
（二）落实设备在搜集资料过程中，必须对设备予以足够重视。
对各种生产方法中所用的设备，分清国内己有定型产品的、需要进口的及国内需重新设计制造的三种类型，并对设计制造单位的技术力量、加工条件、材料供应及设计、制造的进度加以了解。
（三）全面对比全面分析对比的内容很多，主要比较下列几项:①几种技术路线在国内外采用的情况及发展趋势；②产品的质量情况；③生产能力及产品规格；④原材料、能量消耗情况；⑤建设费用及产品成本；⑥三废的产生及治理情况；⑦其他特殊情况。
3、工艺流程设计的任务？答：确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，达到由原料制产品的 分离产品 储存得所需产品的目的。
绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些化工过程和设备，再进一步通过图解形式表示出化工管道流程和计量控制流程。
4、说明工艺流程设计的工作方法答：工艺流程设计方法如下：(1)以反应过程为中心。
根据反应过程的特点、产品要求、物料特性、基木工艺条件来决定采用反应器类型及决定采用连续操作，还是间歇性操作。
另外，物料反应过程是否需外供能量或移出热量，都要在反应装置上增加相应的适当措施。
如需要催化剂，就须考虑催化反应的方式和催化剂的选择。
2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算
2化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容，本文将从物料衡算和能量衡算两个方面进行介绍。
一、物料衡算物料衡算是指在化工生产过程中，对各种原料、中间体和产品的质量、数量和成分进行准确计算的过程。
物料衡算的目的是确定生产过程中各种物料的需求量，确保生产过程稳定和产品质量符合要求。
物料衡算的方法主要有质量衡算和量衡衡算两种。
质量衡算是以物料的质量为基础进行计算，通过分析反应进入和离开反应器的质量，计算物料的损失和转化率等。
量衡衡算是以物料的容积或重量为基础进行计算，通过对物料流动的速度、压力、体积和化学反应速率等参数的测量，来计算物料的数量和流动性。
物料衡算的具体步骤包括：确定物料流程图，定义物料的属性和流动参数，编写物料表，进行物料平衡方程的建立，计算各物料的需求量和产量等。
二、能量衡算能量衡算是指在化工生产过程中，对能量的输入、输出和损失进行准确计算和分析的过程。
能量衡算的目的是确保生产过程中的能量平衡和能源利用效率的提高。
能量衡算的方法主要有热平衡法和能量流平衡法两种。
热平衡法是基于热力学原理，通过测量和计算热量的流入和流出来进行能量衡算。
能量流平衡法是基于能量守恒原理，通过对能量流动的速度、温度和压力等参数的测量，来计算能量的输入和输出。
能量衡算的具体步骤包括：确定能量流程图，定义能量的属性和流动参数，编写能量表，进行能量平衡方程的建立，计算各能量的输入量和输出量等。
三、物料衡算和能量衡算的关系在进行物料衡算和能量衡算时，需要考虑以下几个方面：1.反应进程的热力学和动力学特性对物料和能量衡算有重要影响。
在确定衡算方法和参数时，需考虑反应的热效应和速率等因素。
2.物料的组成和性质对衡算结果有重要影响。
不同物料具有不同的热容量、蒸发潜热和燃烧热等参数，这些参数直接影响到能量衡算的结果。
3.流程设计和设备选择对衡算结果也有影响。
不同的流程和设备对物料流动的速度、压力和温度等参数有不同的要求，这些参数直接影响到物料和能量衡算的结果。
化工设计概论各章节的联系
化工设计概论各章节的联系摘要：一、化工设计概论的概述二、化工设计概论各章节的内容概述三、化工设计概论各章节之间的联系四、化工设计概论在我国化工行业中的应用正文：一、化工设计概论的概述化工设计概论是一本关于化工设计的专业书籍，它全面、系统地介绍了化工设计的基本理论、设计方法和技术经济分析。
全书共分为十二章，内容包括化工设计的基本概念、设计程序、设计方法、设备选择、工程分析、技术经济分析等。
二、化工设计概论各章节的内容概述第一章：化工设计基本概念，包括化工设计的定义、分类、基本程序等。
第二章：化工设计程序，包括项目建议书、可行性研究报告、基础设计、详细设计、施工图设计等。
第三章：化工设计方法，包括设计方案的比选、设备尺寸的计算、流程模拟等。
第四章：化工设备选择，包括设备的分类、性能参数、选择原则等。
第五章：化工工程分析，包括物料衡算、热量衡算、动力学分析等。
第六章：化工技术经济分析，包括投资估算、经济效益分析、敏感性分析等。
第七章：化工设备布置设计，包括设备布置的原则、方法、技巧等。
第八章：化工管道设计，包括管道的选型、布置、支承、连接等。
第九章：化工自控设计，包括自控系统的组成、功能、设计方法等。
第十章：化工电气设计，包括电气设备的选型、布置、保护等。
第十一章：化工土建工程设计，包括土建工程的基本要求、设计原则、构造等。
第十二章：化工工程项目的管理，包括项目管理的基本理论、方法、技巧等。
三、化工设计概论各章节之间的联系化工设计概论的各章节之间有着密切的联系，它们按照化工设计的基本程序和方法，系统、完整地介绍了化工设计的全过程。
例如，第二章的内容是第三章设计方法的基础，第四章的内容是第五章工程分析的前提，第六章的内容是第七章设备布置设计的依据，第八章的内容是第九章自控设计的基础，第十章的内容是第十一章土建工程设计的参考，第十二章的内容是全书工程项目管理的总结和提升。
四、化工设计概论在我国化工行业中的应用化工设计概论在我国化工行业中有着广泛的应用，它是化工设计人员的必备参考书，也是高校化工专业学生的重要教材。
化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算
化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的环节，它们是进行化工过程的关键步骤，对化工产品的质量和产量有着直接的影响。
本章将介绍物料衡算与能量衡算的概念、原则和方法，并结合实际案例进行详细说明。
一、物料衡算物料衡算是指在化工过程中对物料的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种物料的用量和流量。
物料衡算的目的是保证化工过程中物料的平衡，确保物料的流动和转化符合设计要求。
物料衡算的基本原则是质量守恒定律和能量守恒定律。
根据质量守恒定律，物理系统中的物质质量是不变的，即输入物质的总质量等于输出物质的总质量。
根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。
物料衡算的方法主要有两种：物质衡算和元素衡算。
物质衡算是根据物料的化学组成进行衡算，以化学方程式为基础，通过分子计数法和平衡方程法计算物料的输入和输出量。
元素衡算是根据物料中各元素的含量进行衡算，以确定每种元素的输入和输出量。
物料衡算的步骤一般包括以下几个方面：确定衡算参考物质，编写化学方程式，计算输入物质的总质量，计算输出物质的总质量，计算每种物质的输入和输出量。
在实际衡算过程中，还需要考虑补料和损耗等因素，对补料和损耗进行补偿。
二、能量衡算能量衡算是指在化工过程中对能量的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种能量的用量和转化效率。
能量衡算的目的是保证化工过程中能量的平衡，以提高能量利用效率。
能量衡算的基本原则是能量守恒定律和能量转化效率的最大化。
根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。
能量转化效率是指能量输入与输出的比值，衡量能量转化过程的效果。
提高能量转化效率有助于降低能源消耗和环境污染。
能量衡算的方法主要有两种：热力衡算和焓能衡算。
热力衡算是根据化学反应的热效应进行衡算，以热平衡方程为基础，计算输入和输出热量的总量。
焓能衡算是根据物料的热焓变化进行衡算，以焓平衡方程为基础，计算输入和输出焓能的总量。
化工设计概论
化工设计概论绪论化工是化学工艺、化学工业、化学工程等的简称。
凡运用化学方法改变物质组成、结构或和成新物质的，都属于化工生产技术，也称化学工艺。
化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的一个建设环节，化工设计的核心是化工工艺设计。
第1章化工设计程序和内容全部设计过程划分为两大设计阶段：基础设计、工程设计。
工程设计分为三个阶段：工艺设计、基础工程设计、详细工程设计。
第2章工艺流程设计化工工艺流程原料原料贮存、原料预处理、反应、产品分离、产品精制、包装和运输产品工艺路线流程化一般工作方法：主反应过程、原料准备过程和投料方式流程、产物净化分离过程、产品计量包装或后处理工艺过程、副产物处理的工艺过程、“三废”排出物的综合治理流程、确定动力使用和公用工程的配套。
2.3 工艺流程图的绘制2.3.1 方框流程图和工艺流程简图（block flowsheet、simiplified flowsheet） 2.3.2 工艺物料流程图（process flowsheet diagram）2.3.3 管道及仪表流程图（piping and instrument diagram）设备分类代号、物料代号、管道材质代号、隔热及隔声代号、测量参数代号、仪表功能代号、管道工程压力等级代号。
常用管道图示符号、测量点图形符号、仪表安装位置图形符号。
管道标注内容包括四部分：管道号、管径、管道等级、隔热或隔声管道号包括：物料代号、主项代号、管道分段顺序号。
管道等级号包括：管道工程压力等级代号、顺序号、管道材质代号。
泵的流量控制方案：（1）出口节流控制；（2）旁路控制。
换热器的温度控制方案：（1）调节换热介质的流量；（2）调节换热面积（适用于蒸汽冷凝换热器）；（3）旁路调节。
第3章物料衡算和能量衡算3.1 物料衡算在化工过程中，物料平衡是指在单位时间你进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉的与积累起来的物料质量。
化工设计概论各章节的联系
化工设计概论各章节的联系化工设计概论是一门综合性较强的课程，其内容涵盖了化工设计的各个方面。
本文将从各章节的联系入手，探讨化工设计概论的知识体系。
第一章：化工设计概论本章主要介绍了化工设计的基本概念、发展历程、任务和要求。
在化工设计概论中，我们了解到化工设计是一门综合性很强的学科，它涉及到化学、物理、机械、材料等多个学科。
化工设计的任务是根据生产要求，设计出满足要求的化工生产过程和设备。
因此，化工设计需要具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。
第二章：化工产品的生产工艺本章主要介绍了化工产品的生产过程和原理。
在化工产品的生产过程中，需要考虑到原料的选择、反应条件、反应器的选型等多个方面。
同时，还需要考虑到产品的纯度、产量、能耗等指标。
因此，在化工产品的生产过程中，需要综合考虑多个因素，进行全面的分析和优化。
第三章：化工设备的基本原理本章主要介绍了化工设备的分类、结构和工作原理。
在化工设备的选择和设计中，需要考虑到设备的安全性、可靠性、经济性等多个方面。
同时，还需要考虑到设备的维护保养和更新换代等问题。
因此，在化工设备的选择和设计中，需要综合考虑多个因素，进行全面的分析和评估。
第四章：化工流程图与流程计算本章主要介绍了化工流程图和流程计算的基本原理和方法。
在化工流程图和流程计算中，需要考虑到反应条件、物料流动、热量平衡等多个方面。
同时，还需要考虑到反应器的选型、管道布局、能耗等问题。
因此，在化工流程图和流程计算中，需要进行全面的分析和计算，确保流程图和计算结果的准确性和可靠性。
第五章：化工系统优化本章主要介绍了化工系统优化的基本原理和方法。
在化工系统优化中，需要考虑到系统的稳定性、经济性、可靠性等多个方面。
同时，还需要考虑到系统的安全性、环保性、节能减排等问题。
因此，在化工系统优化中，需要进行全面的分析和评估，确保系统运行效率和效益最大化。
总之，化工设计概论各章节之间存在着密切的联系。
只有全面理解各章节之间的关系，并进行综合分析和评估，才能够真正掌握化工设计概论的知识体系，并在实践中取得良好的成果。
化工设计概论第三章物料衡算与能量衡算
化工设计概论第三章物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的内容，对于化工流程的合理设计和优化具有重要意义。
物料衡算主要是指通过对原料、中间体和产物等物质在化工过程中的流动情况进行定量分析和计算，以达到合理使用和节约能源的目的。
能量衡算则是指化工过程中的能量流动情况的定量分析和计算。
物料衡算从物质的守恒原理出发，根据质量守恒定律和组分守恒定律，通过对物料在化工过程中的流动情况进行分析和计算，掌握物料流动的方式、速度和量，以及各个组分的分布情况。
物料衡算可以帮助化工工程师确定化工过程中原料的用量、中间体的产率、产品的纯度等重要参数，以及评估流程的合理性和可行性。
此外，物料衡算还可以帮助化工工程师预测和解决流程中可能遇到的问题，如混合不均、反应转化率低等，从而优化化工过程。
能量衡算在化工设计中同样非常重要。
能量衡算通过对化工过程中能量的流动和转换情况进行分析和计算，掌握能量的源头、消耗和转化等关键信息。
在能量衡算中，化工工程师需要对化工过程中的各个单位操作和设备进行能量平衡分析，如反应器、蒸发器、冷凝器等，以此来评估和优化能量利用的效率。
同时，能量衡算还可以帮助化工工程师检查和解决可能存在的能量损失和能量不平衡问题，从而提高化工过程的能量利用效率。
物料衡算和能量衡算在化工设计中有很多应用。
例如，在新工艺的设计和改进中，通过物料衡算可以确定合理的原料用量和物料流动方式，从而达到降低生产成本和提高产品质量的目的。
在设备的设计和选型中，通过能量衡算可以评估不同设备的能量消耗和效益，选择最适合的设备。
在工艺的优化和节能改造中，通过物料衡算和能量衡算可以找出能量损失的原因和途径，提出相应的改进方案，从而降低能耗和生产成本。
总之，物料衡算和能量衡算是化工设计中非常重要的内容。
通过物料衡算和能量衡算，化工工程师可以更好地理解和掌握化工过程中物质和能量的流动情况，从而进行合理的设计和优化，以实现降低成本、提高效益和节约资源的目标。
化工设计概论第二版各章节联系
化工设计概论第二版各章节联系《化工设计概论第二版》是一本系统介绍化工设计基本概念、原理和方法的教材。
本书共分为十个章节，包括了化工设计所需的各个方面的知识和技巧。
下面将对每个章节的内容进行总结，以供读者参考。
第一章为《化工设计概述》，主要介绍了化工设计的基本概念、目标以及设计过程的基本要素。
通过对化工设计的整体认识，读者可以对化工设计的范围和重要性有一定的了解。
第二章为《化工过程流程图》，主要介绍了化工过程流程图的绘制方法和基本要点。
通过学习本章内容，读者可以学会绘制和分析化工过程流程图，并能够了解流程图在化工设计中的作用。
第三章为《物料平衡》，介绍了化工设计中物料平衡的基本原理、计算方法和应用技巧。
通过本章内容的学习，读者可以掌握物料平衡的基本理论和计算方法，为后续的化工设计打下坚实的基础。
第四章为《能量平衡》，介绍了化工设计中能量平衡的基本原理和计算方法。
本章内容的学习将使读者能够掌握能量平衡的基本理论和计算方法，为后续的化工设计提供了重要的支持。
第五章为《传质过程》，讲述了化工设计中传质过程的基本原理、计算方法和应用技巧。
通过学习本章内容，读者可以了解传质过程的基本概念和计算方法，并能够应用于实际的化工设计中。
第六章为《反应器设计》，主要介绍了化工反应器的基本原理、设计参数和常见类型。
本章内容的学习将使读者能够了解反应器的设计原则和方法，为化工反应器的设计提供基础知识和指导。
第七章为《流体流动与换热》，介绍了流体流动和换热的基本原理、计算方法和设备选择。
本章内容的学习将使读者能够了解流体流动和换热的基本理论和计算方法，并能够选择和设计适用的设备。
第八章为《分离工艺》，讲述了化工设计中常见的分离工艺的原理、设备选择和设计方法。
通过学习本章内容，读者可以了解不同的分离工艺及其适用条件，为化工设计中的分离操作提供指导。
第九章为《仪表与自动化》，介绍了化工设计中常见的仪表和自动化控制的基本原理和设计方法。
3化工厂设计概论(第三章)1
例3. 含20％(wt％) 丙酮与80％空气的混合气进吸收塔，塔顶喷水吸收丙 酮。吸收塔出口气体含丙酮3％，塔底得到含丙酮10％的水溶液50 kg，计算进吸收塔气体的量。 解：物料流程图如右 y kg 水 基准：50kg10％的丙酮溶液 丙酮 3％ 溶液中： 空气 97％ 吸 丙酮 50×10％= 5kg 收 水 50-5 = 45 kg 过 衡算式： 程 丙酮 0.2x = 0.03y + 5 x kg 50 kg 空气 0.8x = 0.97y 丙酮20％ 10％丙 解上述两方程： 空气10％ 酮水溶液 x = 28.52 kg y = 22.52 kg 进料中丙酮：0.20x=0.20×28.52=5.70 kg 出料气中丙酮：5.7-5 = 0.7 kg 或 0.03y = 0.03×23.52=0.7 kg
1 W = 0.0012 × 1000 × = 0.06667 kmol/h 18 W = F × 0 .015 = 0 .06667 水衡算： (1)
0 .2 Q + Q + W = F 总物衡： (2) Q × 0.79 = F × (0.985 − x) 氮衡算： (3) 解(1) 、(2) 、(3) 式，得： F = 4.444 kmol/h Q = 3.648 kmol/h x = 0.337=33.7％
2. 有多个设备过程的物料衡算
Ⅰ A C B
Ⅱ
例4：有两个蒸馏塔的分离装置，将含50％苯，30％甲苯和20％(mol％) 二甲苯的混合物分成较纯的三个馏分，其流程图如下，计算1000kg/h 进料所得各流股的量。 S2 mol/h B 0.03 B 0.95 T 0.95 T 0.03 X 0.02 X 0.02 S4 mol/h Ⅰ Ⅱ 1000mol/h B 0.50 S3 mol/h T 0.30 B x3B S5 mol/h X 0.20 T x3T B 0.0045 X 1-x3B-x3T T 0.43 X 0.5655
《化工设计》第三章
ｐａｇｅ ４
建 设前期工作的依据 ｆ） 作为环保部门审查建设项目对环境评 价的依据 ３．可行性研究的依据、作用和注意事项 （３） 应注意事项 ａ） 可行性研究应具有科学性和独立性 ｂ） 可行性研究的深 度需满足要求 ｃ） 承担可行性研究工作的单位应具备条 件 ｄ） 可行性研究报告要进 行审批 四． 设计任务书 １ ２ 基本要求 设计任务书的主要内容 １． 基本要求： （１）给设计人员提出原则、要求和 指示 （２）是化工设计工作的依据。 ２． 设计任务书的主要内容 ａ） ｂ） ｃ） ｄ） ｅ） ｆ） ｇ） ｈ） ｉ） ｊ） 设计项目的名称及企业技改目的 设计项目的依据 产品品种、生产规模、生产方法和工艺原则 原料、燃料的供给，产 品去向 公用工程的原则方案（水电汽的主要来源） 资源综合利用和环境保护 建设工 期 投资控制数 劳动定员控制数 要求达到的经济效益 ３ 可行性研究报告与设计任务书的区别 内容上：可行性研究报告只提供依据，设计任务书是结 论。 性质上：可行性研 究报告给上级提供决策的文件， 设计任务书给设计人员的指令。 时间上：可行性研 究报告在先，设计任务书在后。 本章思考题： （１） 厂址选择的主要影响因素有哪些？ 为 什么？ （２） 为什么要进行可行 性研究？可行性 研究报告包括哪些内容？ （ ３ ）可行性研究报告和设计任务书有什 么区别？ １
第三章 化工设计
z kg H N O 3 0.90 H 2 O 0.10 y kg H 2 S O 4 0.93 H 2 O 0.07
废酸 x kg
H N O 3 0.23 H 2 S O 4 0.57 H 2 O 0.20
混合过程
混合酸
H NO 3 0.27 H 2 S O 4 0.60 H 2 O 0.13
镇江高等专科学校
CH3OH 1.按化学计量式计算需求量kmol／h 100.0 O2 50.0
惰性组分
HCHO 100.0
H2O 100.0
CH3OH+0.5O2=HCHO+H2O
2.过量50％空气，试剂量kmol／h
3.对于甲醇转化率75％时
100.0 75.0
25.0 100.0 25.0 0.05
75.0 37.5
xA N A1 N A2 100% N A1
一个化学反应，由不同反应物可计算得到不同的转化率。因 此，应用时必须指明某个反应物的转化率。若没有指明时，则往 往是指限制反应物的转化率。
镇江高等专科学校
化工设计概论
5、选择性（以S表示）：反应物反应成目的产物所消耗的量占反应 物反应掉的量的百分数。若反应物为 A，生成的目的产物为 D， Nn 表示生成的目的产物 D的摩尔数，。、 d 分别为反应物 d与目 的产物D的化学计量系数，则选择性为
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根据物料衡算和能量的衡算结果，可以：
1）对生产设备进行设计和选型；
2）确定产品成本等各项技术经济指标，从而
可以定量地评述所选择的工艺路线、生产方法及工 艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进。
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§3.1 物料衡算
一、物料衡算的概念：
在化工过程中，物料平衡是指“在单位时间 内进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离 开该系统（体系）的全部物料质量再加上损失掉 的与积累起来的物料质量。” 对物料平衡进行计 算称为物料衡算。 物料平衡的理论依据是质量守恒定律，即在 一个孤立体系中不论物质发生任何变化(不包括核 反应)它的质量始终保持不变。
式中，F0— 输入体系的物料质量； D — 离开体系的物料质量； A — 体系内积累的物料质量； B — 损失的物料质量(如跑、冒、滴、漏)
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三、物料平衡方程式
2、注意的事项 (1) 物料平衡是指质量平衡，不是体积或物质的 量 ( 摩尔数 ) 平衡。若体系内有化学反应，则 衡算式中各项用摩尔／时为单位时，必须考 虑反应式中的化学计量系数 。 (2) 对于无化学反应体系，能列出独立物料平衡 式的最多数目等于输入和输出的物流里的组 分数。 (3) 在写平衡方程式时，要尽量使方程式中所包 含的未知数最少。
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二、能量衡算可以解决的问题
(4)为充分利用余热，必须采取有效措施，使过程的 总能耗降低到最低程度。为提高能量利用率，降 低能耗提供重要依据。 (5)最终确定总需求能量和能量量衡算平衡方程式
△E = Q - W △E:表示体系能量总变化； Q: 表示体系从环境吸收的热量； W: 表示环境对体系所做的功。
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五、物料衡算计算举例
2.有反应
例2 甲醇制造甲醛的反应过程为：
CH30H + 1/2 O2
HCHO + H20
反应物及生成物均为气态，若使用 50 ％的过 量空气，且甲醇的转化率为 75 ％，试计算反 应后气体混合物的摩尔组成。
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计算过程
解： 画出流程图
CH3OH CH3OH HCHO H2O N2
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四、热量衡算
4、进行热量衡算注意事项 (1) 热量衡算时要先根据物料的变化和走向，认 真分析热量间的关系，然后根据热量守衡定律 列出热量关系式。 (2) 要弄清楚过程中出现的热量形式，以便搜集 有关的物性数据。
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四、热量衡算
4、进行热量衡算注意事项 (3)计算结果是否正确适用，关键在于数据的正确 性和可靠性。
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五、物料衡算计算举例
1．无反应
例1 采用蒸发方法将浓度为10％NaOH及10％NaCl 的水溶液进行浓缩。蒸发时只有部分水分汽化成 为水蒸气而逸出，部分 NaCl 结晶成晶粒而留在 母液中。操作停止后，分析母液的成分为：50％ NaOH，2％ NaCl及 48％ H2O。若每批处理 1000 kg原料液，试求每批操作中：1)获得的母液量， 2)蒸发出的水分量，3)结晶出的NaCl量。
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计算结果
组分 CH3OH HCHO H2O O2 N2 总计 mol 0.250 0.750 0.750 0.375 2.820 4.945 mol% 5.0 15.2 15.2 7.6 57.0 100.0
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§3.2 能量衡算
一、能量衡算定义
根据能量守恒定律，利用能量传递和转化
的规则，用以确定能量比例和能量转变的定量
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四、物料衡算的步骤
1、画出流程示意图
稀溶液
F, wF
B，wB
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W
二次蒸汽 加热蒸汽 冷凝水 提浓液
四、物料衡算的步骤
2、列出主、副化学反应式 3、确定计算任务 4、收集数据资料（生产规模、时间，收率、转化
率，原材料及产品规格，有关物理化学常数）
5、选定计算基准（时间，质量，体积） 6、建立物料平衡方程，展开计算 7、整理并校核计算结果 8、绘制物料流程图、填写物流表
空气 (过量50%)
催化 反应器
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基准：1 mol CH3OH 根据反应方程式 O2(需要)= 0.5 mol； O2(输入)= 1.5 × 0.5 = 0.75 mol； N2(输入)= N2(输出)= 0.75(79/21)= 2.82 mol CH3OH为限制反应物 反应的CH3OH = 0.75 × 1 = 0.75 mol 因此，HCHO(输出)= 0.75mol CH3OH(输出)= 1-0.75=0.25mol O2(输出)= 0.75-0.75x0.5=0.375mol H2O(输出)= 0.75mol
(4)间歇操作设备，传热量Q随时间而变化，因此 要用不均衡系数将设备的热负荷由 kJ/ 台换算 为kJ/h。
(5)选定设备的换热面积要大于理论计算。
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五、热量衡算举例
例1 某化工厂计划利用废气的废热，进入废热锅炉 的废气温度为 450℃ ，出口废气的温度为 260℃ ， 进入锅炉的水温为 25℃ ，产生的饱和水蒸气温 度为 233.7℃， 3.0MPa， (绝压 )，废气的平均热 容为32.5 kJ／(kmol· ℃)，试计算每100 kmol的 废气可产生的水蒸汽量? 解：过程如图，基准：100 kmol的废气。 锅炉的能量平衡为：
关系的过程称为能量衡算。
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二、能量衡算可以解决的问题
(1)确定物料输送机械和其它操作机械所需要的功率；
(2)确定各单元操作过程所需热量或冷量，及其传递 速率；计算换热设备的工艺尺寸；确定加热剂或 冷却剂的消耗量，为其他专业如供汽、供冷、供 水专业提供设条件； (3)化学反应常伴有热效应，导致体系的温度上升或 下降，为此需确定为保持一定反应温度所需的移 出或加入的热传递速率；
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计算过程
解：本题为间歇过程，因此以每批处理量为基准进
行物料衡算。流程示意图2-2
组分物料衡算：
NaOH平衡 1000 x 0.1 = 0.5F4 NaCl平衡 1000 x 0.1 = 0.02F4 + F3
H2O平衡
1000(1-0.1-0.1)= F2 + 0.48F4
解方程得： F2 = 704kg，F3 = 96kg，F4 = 200kg
第三章 物料衡算与能量衡算
物料衡算与能量衡算是进行化工工艺过程设计 及技术经济评价的基本依据。通过对全生产过程或 单元过程的物料和能量的衡算，计算得到： 1）主、副产品产量；
2）原材料的消耗定额，过程的物料损耗； 3）“三废”的生成量及组成； 4）水、电、汽或其他燃料等消耗定额； 5）设计物料流程图。
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二、物料衡算的分类
1、按操作方式 分为间歇操作、连续操作及半连续操作等三 类物料衡算。 2、按状态 将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类 衡算。 3、按衡算范围 分为单元操作过程(或单个设备)和全流程的两 类物料衡算。
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三、物料平衡方程式
1、概念：根据质量守恒定律，对某一个体系内质 量流动及变化的情况用数学式描述物料平衡关系则 为物料平衡方程式。其基本表达式为： ∑F0=∑D+A+∑B
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四、热量衡算
1、热量衡算有两种情况：
1）对单元设备做热量衡算；
2）整个过程的热量衡算。
（当各个工序或单元操作之间有热量交换时， 必须做全过程的热量衡算。）
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四、热量衡算
2、热量衡算方程式 ∑Q入= ∑Q出 + ∑Q损 式中:∑Q入 一输入设备热量总和；
∑Q出 —输出设备热量总和； ∑Q损 —损失热量总和。
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四、热量衡算
3、热量衡算步骤
(1) 绘制以单位时间为基准的物料流程图，确定热量平 衡范围； (2)在物料流程图上标明已知T、P、相态等已知条件； (3) 选定计算基准温度。由于手册、文献上查到的热力 学数据大多数是 273K 或 298K 的数据，故选此温度为 基准计算比较方便。相态的确定也很重要； (4)列出热量衡算式，然后用数学方法求解未知值； (5)整理并校核计算结果，列出热量平衡表。
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作业
1. 一种废酸，组成为 22 ％ ( 质量％ )HNO3 ， 57 ％ H2SO4和21％H2O，加入93％的浓H2SO4及90％的 浓 HNO3 ，要求混合成 27 ％ HNO3 及 60 ％ H2SO4 的 混合酸，试完成该过程的物料衡算。
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