【正文】 準(zhǔn)確程度由模型方程式本身和它的用法所決定，如熱力學(xué)模型的使用往往涉及原始數(shù)據(jù)的合理選取、模型參數(shù)的估計(jì)、從純物質(zhì)參數(shù)計(jì)算混合物參數(shù)時(shí)混合規(guī)則的選擇等問題，均需要正確處理。 沒有任何一個(gè)熱力學(xué)模型與傳遞模型能適用于所有的物系和所有的過程。 8/40 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 用軟件進(jìn)行物料衡算與能量衡算的要點(diǎn) (2) 選擇合適的物性計(jì)算方法。當(dāng)計(jì)算全部完成后，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理，編制物料熱量平衡表或繪制物料流程圖。著重考慮物流熱流的流向，對(duì)設(shè)備的外形、尺寸、比例等并不嚴(yán)格要求，與物料、能量衡算有關(guān)內(nèi)容必須無一遺漏，所有物流熱流管線均須畫出。列出各個(gè)過程的主、副化學(xué)反應(yīng)方程式，明確反應(yīng)和變化前后的物料組成及各個(gè)組分之間的定量關(guān)系，若計(jì)算反應(yīng)器大小，還需要掌握反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)，以 “s、 h、 d”作為投料量或產(chǎn)品量的時(shí)間基準(zhǔn) 。一般需要收集的數(shù)據(jù)和資料包括生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時(shí)間 (即年生產(chǎn)時(shí)數(shù) )、有關(guān)的定額、收率、轉(zhuǎn)化率、原料、輔助材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品的規(guī)格、與過程計(jì)算有關(guān)的物理化學(xué)常數(shù)等。 簡(jiǎn)單化工操作單元的能量衡算可以手工進(jìn)行，復(fù)雜化工流程的能量衡算手工計(jì)算非常困難，而任何情況下使用模擬軟件進(jìn)行化工過程的能量衡算都是很方便的。 在用化工模擬軟件進(jìn)行流程的物料衡算與能量衡算時(shí)，雖然可以大大提高計(jì)算的速率，但仍然需要遵守物料衡算與能量衡算的基本規(guī)則，把規(guī)則應(yīng)用于軟件的操作之中，軟件計(jì)算結(jié)果才可能合理與可行?；び?jì)算與軟件應(yīng)用 第二章 物料衡算與能量衡算 1 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 物料衡算是化工生產(chǎn)過程中，用以確定物料比例和物料轉(zhuǎn)變定量關(guān)系的計(jì)算過程，這是化工工藝計(jì)算中最基本、最重要的內(nèi)容之一。 2/40 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 衡算方法 物料平衡的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，即在一個(gè)孤立體系中不論物質(zhì)發(fā)生任何變化 (不包括核反應(yīng) )它的質(zhì)量始終保持不變。 3/40 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 衡算方程式 化工工藝計(jì)算中的物料平衡是指“在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入衡算系統(tǒng)的全部物料質(zhì)量，必定等于離開該系統(tǒng)的全部物料質(zhì)量、加上損失掉與積累起來的物料質(zhì)量。 (2)選定計(jì)算基準(zhǔn)。 用模擬軟件進(jìn)行衡算時(shí)，以單位時(shí)間的投料量為起點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算比較方便。 (4)確定計(jì)算任務(wù)。 6/40 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 衡算的基本步驟 (6) 根據(jù)工藝流程圖抽象出模擬流程。通過物料熱量平衡表可以直接檢查計(jì)算是否準(zhǔn)確，分析結(jié)果組成是否合理，并易于發(fā)現(xiàn)存在問題，從而判斷其合理性，提出改進(jìn)方案。 ASPEN PLUS軟件把模擬計(jì)算一個(gè)流程所需要的熱力學(xué)性質(zhì)與傳遞性質(zhì)的計(jì)算方法與計(jì)算模型都組合在一起，稱之為性質(zhì)方法，每種性質(zhì)方法以其中主要的熱力學(xué)模型冠名，軟件中共有 80多種性質(zhì)方法供操作者選擇使用。因此，性質(zhì)方法的恰當(dāng)選擇和正確使用決定著計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和模擬成功與否。 使用圖 21的前提是已知模擬過程的物流組成、體系壓力、溫度范圍。 在模擬計(jì)算起始向軟件輸入組分時(shí)，一定要把化學(xué)反應(yīng)中可能新生成的組分添加進(jìn)去。軟件中的模塊本質(zhì)上是計(jì)算方法的圖形顯示，有的一個(gè)模塊僅對(duì)應(yīng)一種算法，有的一個(gè)模塊可包含幾種算法，可根據(jù)運(yùn)算操作者意愿選擇運(yùn)行。但物流的物性均用縮略語表示，很難記憶。 “App”文件夾 ： 對(duì)各種化工過程完整模擬的文件 ； “Asy”文件夾 ： 提供原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包含了全球各地原油的實(shí) 沸點(diǎn)數(shù)據(jù)； “Elecins”文件夾 ： 綜合過程數(shù)據(jù)包與電解質(zhì)過程數(shù)據(jù)包 ， 包含93個(gè)電解質(zhì)過程的 “.bkp” 數(shù)據(jù)包文件 ； “Datapkg” 文件夾 ： 包含了 15個(gè)綜合化工過程的 “.bkp” 數(shù)據(jù)包文件 。如果 “.bkp” 數(shù)據(jù)包文件中的組分與操作者欲模擬計(jì)算過程的組分有少量的差異，也可以對(duì)數(shù)據(jù)包文件中的組分進(jìn)行調(diào)整。判斷的基礎(chǔ)是運(yùn)算操作者對(duì)模擬過程的細(xì)致了解、化工專業(yè)知識(shí)的深刻領(lǐng)會(huì)、模擬過程工業(yè)背景的熟悉程度、工業(yè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)操作數(shù)據(jù)等綜合評(píng)價(jià)。 現(xiàn)用三種酸配制硝化混合酸，原料濃硝酸、濃硫酸、循環(huán)酸的質(zhì)量配比為 1: 2: 2，設(shè)混合過程絕熱。 此蒸汽的 68%進(jìn)入全廠蒸汽管網(wǎng) ， 15%用于對(duì)進(jìn)入酸性氣燃燒爐的空氣進(jìn)行預(yù)熱 ， 5%用于對(duì)進(jìn)入酸性氣燃燒爐的酸性氣體進(jìn)行預(yù)熱 ， 7%用于對(duì)進(jìn)入第一級(jí) CLAUS反應(yīng)器的酸性氣體進(jìn)行預(yù)熱 ， 5%用于對(duì)進(jìn)入第二級(jí) CLAUS反應(yīng)器的酸性氣體進(jìn)行預(yù)熱 。 用水在 10塊理論版的塔中吸收空氣中的氨。 22/40 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 汽化過程 例 24. 甲醇汽化熱。 這些計(jì)算包括汽 （ 氣 ） 液平衡計(jì)算 、 液液平衡計(jì)算 、 汽（ 氣 ） 液液三相平衡計(jì)算 、 液固平衡計(jì)算 、 氣固平衡計(jì)算等 . 對(duì)應(yīng)于 ASPEN PLUS 軟件中的 Flash Decanter、 Flashcrystallzer、 adsorber等計(jì)算模塊 。 以甲苯和甲醇為原料 ， 合成苯乙烯 。 萃取溫度25℃ ， 進(jìn)料量 13500 kg/h。 用 90℃ 熱空氣常壓下干燥含水 末 1000 kg/h， 濕粉末溫度 20℃ 。 MIXNC： Nonconventional solids are present, but there is no particle size distribution. 有 Nonconventional固體存在，但是沒有粒子顆粒分布。 MIXNCPSD： Nonconventional solids are present, with a particle size istribution. 有 Nonconventional固體存在，帶有粒子顆粒分布。 用氫氧化鈣與水混合制備堿性水用于酸性氣的吸收。機(jī)械分離操作包括過濾、沉降、離心分離、旋風(fēng)分離、旋液分離和靜電除塵等。石灰乳中固體顆粒的粒徑分布見附表。 同類設(shè)備的組合 在化工流程中 ， 由相同設(shè)備的組合構(gòu)成一整套工藝流程的例子不勝枚舉 ， 這些外觀相同的設(shè)備在化工流程中分別承擔(dān)著不同的功能 。 由多個(gè)蒸發(fā)器構(gòu)成的多效蒸發(fā) ， 由多座精餾塔構(gòu)成的多效精餾 ， 可以大大節(jié)省能量 。要求兩塔塔頂產(chǎn)品中甲苯、正庚烷的摩爾分?jǐn)?shù)不少于 。 在化工設(shè)計(jì)中 ， 要求設(shè)計(jì)者能夠熟練掌握各種化工設(shè)備的功能 ， 正確地選擇設(shè)備 ， 以完成特定的化工任務(wù) 。 34/40 南京工業(yè)大學(xué) 包宗宏 含化學(xué)反應(yīng)過程 在化學(xué)反應(yīng)過程中 ， 反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物 。 若流程中多于一個(gè)反應(yīng)器 ， 或一個(gè)反應(yīng)器中多于一個(gè)化學(xué)反應(yīng) ， 則要求操作者對(duì)每一反應(yīng)的反應(yīng)方程式 、 化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù) 、 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)仔細(xì)填寫清楚 。 甲醇制造甲醛的反應(yīng)過程為： CH3OH + O2 ===== HCHO + H20 反應(yīng)物及生成物均為氣態(tài)，若使用 50％的過量空氣，且甲醇的轉(zhuǎn)化率為