化学反应过程的物料衡算方法--元素衡算法.
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课程：化工工艺初级设计
知识点：物料衡算方法--元素衡算法
江苏高校品牌专业——石油化工技术
方法介绍
元素衡算法是物料衡算的一种重要方法，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，无需考虑具
体的化学反应，按照元素种类被转化及重新组合的概念表示为：
输入（元素 )= 输出（同元素）
小结
1
2 3
元素衡算法介绍
元素衡算法适用范围
举例说明元素衡算法的使用
谢谢观看
课程：化工工艺初级设计 知识点：物料衡算方法--元素衡算法
江苏高校品牌专业——石油化工技术
(142 49.5)mol h 1 92.5mol h 1
92.5mol h 1 220.24mol h 1 2 0.21
220 .24mol h 1 1.1 242 .26mol h 1
0.79 242 .26mol h 1 191 .39mol.h1
燃烧气各组分的摩尔组成为： 44.2 0.1490 14.9% CO2： 296 .71 53 .6 H2O： 0.1806 18 .06 % 296 .71 4.62 O2 ： 0.0156 1.56% 296 .71 N2 ： 194 .29
296 .71 0.6548 65 .48 %
解：由题意可画出物料流程示意图
合成气
燃 烧 器
空气 O2 21% N2 79%
燃烧气 CO2 H2O O2 N2
CH4 CO CO2 H2 O2 N2
0.4% 38.3% 5.5% 52.8% 0.1% 2.9%
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2 0.4% 38.3% 5.5% 52.8% 0.1% 2.9%
源自文库H：
O： 100 mol h 1 (38.3% 4 5.5% 2 0.1% 2) 49.5mol h 1 N： 100mol h 1 2.9% 2 5.8mol h 1
生成CO2和H2O所需的氧(元素)量：
1 107 . 2 mol h 44.2mol h 1 2 142mol h 1 2
燃烧气
燃 烧 器
空气 O2 21% N2 79% CO2 H2O O2 N2
基准：合成气100mol·h-1 合成气中各元素（C、H、O、N）的含量： C：
100 mol h 1 (0.4% 38.3% 5.5%) 44.2mol h 1
100mol h 1 (0.4% 4 52.8% 2) 107 .2mol h 1
适用范围
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
。
举例
例：已知合成气的组成为CH40.4%(摩尔分数)、CO38.3%、CO25.5%、H252.8%、O20.1%和
N22.9%,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。
FH2O 53.6mol h 1
FO2 4.62mol h 1
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2 0.4 38.3 5.5 52.8 0.1 2.9
燃烧气
燃 烧 器
空气 O250.87 N2191.39 CO2 44.2 H2O 53.6 O2 4.62 N2 194.29 296.71
0.21 242 .26mol h 1 50.87mol.h1
合成气
对各物质进行元素（或分子）衡算： C平衡： H2平衡： C （1） （2） H O N 44.2 107.2 49.5 5.8
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2
燃烧气
燃 烧 器
空气 O250.87 N2191.39 CO2 H2 O O2 N2
题干：---现 用10%过量 空气燃烧---
合成气（mol·h-1） C H O N 44.2 107.2 49.5 5.8
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2 0.4 38.3 5.5 52.8 0.1 2.9
燃烧气
燃 烧 器
空气 O2 21% N2 79% CO2 H2O O2 N2
理论供氧（元素）量： 空气理论提供量： 实际输入空气中相当于： N2： O2：
44.2 FCO2
107 .2 FH 2O 2
FH 2O 49.5 5.87 FCO2 FO2 （3） O2平衡： 2 2
N2平衡：
由上述四个方程联立求解燃烧器中各组分含量可得
5.8 191 .39 FN 2 2
（4）
FN2 194.29mol h 1
FCO 2 44.2mol h 1
知识点：物料衡算方法--元素衡算法
江苏高校品牌专业——石油化工技术
方法介绍
元素衡算法是物料衡算的一种重要方法，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，无需考虑具
体的化学反应，按照元素种类被转化及重新组合的概念表示为：
输入（元素 )= 输出（同元素）
小结
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2 3
元素衡算法介绍
元素衡算法适用范围
举例说明元素衡算法的使用
谢谢观看
课程：化工工艺初级设计 知识点：物料衡算方法--元素衡算法
江苏高校品牌专业——石油化工技术
(142 49.5)mol h 1 92.5mol h 1
92.5mol h 1 220.24mol h 1 2 0.21
220 .24mol h 1 1.1 242 .26mol h 1
0.79 242 .26mol h 1 191 .39mol.h1
燃烧气各组分的摩尔组成为： 44.2 0.1490 14.9% CO2： 296 .71 53 .6 H2O： 0.1806 18 .06 % 296 .71 4.62 O2 ： 0.0156 1.56% 296 .71 N2 ： 194 .29
296 .71 0.6548 65 .48 %
解：由题意可画出物料流程示意图
合成气
燃 烧 器
空气 O2 21% N2 79%
燃烧气 CO2 H2O O2 N2
CH4 CO CO2 H2 O2 N2
0.4% 38.3% 5.5% 52.8% 0.1% 2.9%
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2 0.4% 38.3% 5.5% 52.8% 0.1% 2.9%
源自文库H：
O： 100 mol h 1 (38.3% 4 5.5% 2 0.1% 2) 49.5mol h 1 N： 100mol h 1 2.9% 2 5.8mol h 1
生成CO2和H2O所需的氧(元素)量：
1 107 . 2 mol h 44.2mol h 1 2 142mol h 1 2
燃烧气
燃 烧 器
空气 O2 21% N2 79% CO2 H2O O2 N2
基准：合成气100mol·h-1 合成气中各元素（C、H、O、N）的含量： C：
100 mol h 1 (0.4% 38.3% 5.5%) 44.2mol h 1
100mol h 1 (0.4% 4 52.8% 2) 107 .2mol h 1
适用范围
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
。
举例
例：已知合成气的组成为CH40.4%(摩尔分数)、CO38.3%、CO25.5%、H252.8%、O20.1%和
N22.9%,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。
FH2O 53.6mol h 1
FO2 4.62mol h 1
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2 0.4 38.3 5.5 52.8 0.1 2.9
燃烧气
燃 烧 器
空气 O250.87 N2191.39 CO2 44.2 H2O 53.6 O2 4.62 N2 194.29 296.71
0.21 242 .26mol h 1 50.87mol.h1
合成气
对各物质进行元素（或分子）衡算： C平衡： H2平衡： C （1） （2） H O N 44.2 107.2 49.5 5.8
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2
燃烧气
燃 烧 器
空气 O250.87 N2191.39 CO2 H2 O O2 N2
题干：---现 用10%过量 空气燃烧---
合成气（mol·h-1） C H O N 44.2 107.2 49.5 5.8
合成气
CH4 CO CO2 H2 O2 N2 0.4 38.3 5.5 52.8 0.1 2.9
燃烧气
燃 烧 器
空气 O2 21% N2 79% CO2 H2O O2 N2
理论供氧（元素）量： 空气理论提供量： 实际输入空气中相当于： N2： O2：
44.2 FCO2
107 .2 FH 2O 2
FH 2O 49.5 5.87 FCO2 FO2 （3） O2平衡： 2 2
N2平衡：
由上述四个方程联立求解燃烧器中各组分含量可得
5.8 191 .39 FN 2 2
（4）
FN2 194.29mol h 1
FCO 2 44.2mol h 1