【正文】 ? 計算原料消耗量、副產品量； ? 輸出過程物料的損耗量及三廢的生成量； ? 在物料衡算基礎做能量衡算，計算蒸汽、水、電、煤或其他燃料的 消耗定額。從而找出相應的強化措施。 ? ②根據物料衡算和能量衡算數據和設備恰當的生產強度，可以 設計或選擇設備的類型、臺數及尺寸。一般來說，在設計一個生產系統(tǒng)，或者計算某個單元操作及設備時， 首先必須作物料、能量衡算。 其 0度為 ℉ （ 460℉ ）。開爾文是為了紀念英國物理學家 Lord Kelvin而命名的。 化工過程的類型 ? 根據其操作方式分 – 間歇 操作 原料一次加入 → 過程 → 產品一次排出 – 連續(xù) 操作 原料連續(xù)加入 → 過程 → 產品連續(xù)排出 – 半連續(xù) 操作 原料一次加入 → 過程 → 產品連續(xù)排出 或原料連續(xù)加入 → 過程 → 產品一次排出 ? 根據操作狀態(tài)分 – 穩(wěn)定 狀態(tài)操作（定態(tài)操作）過程參數 =f(x、 y、 z) – 不穩(wěn)定 狀態(tài)操作（非定態(tài)操作）過程參數 =f(x、 y、 z、 t) 化工過程基本參數 過程參數：生產過程中影響 過程運行和狀態(tài)的物理量 。 應用 守恒定律 來研究化工過程的物料衡算和能量衡算問題?；ぴO計 第三章 物料衡算與能量衡算 Chart3 Materiel Balance and Energy Balance 一、 化工過程 ? 所謂 化工過程 ，是指由 原料 經 化學處理和物理處理 加工成 化學產品或中間產品 的生產過程。 ? 在不同的生產過程中，有一些具有共性的 物理操作 ，它們不改變物料的化學性質，只改變物料的物理性質，這類操作被稱為 單元操作 ，如流體輸送、傳熱、蒸餾、干燥、蒸發(fā)、結晶、萃取、吸收、吸附、過濾及破碎等操作。 一）溫度 表示物體冷熱程度的物理量。 以絕對零度（ 0K）為最低溫度，規(guī)定水的三相點的溫度為 ， 開定義為水三相點熱力學溫度的 1/。 ? 四種溫度的關系： ? 二）壓力 (壓強） ? 三）流量 ? 四）組成 物料衡算 能量衡算 化工模擬軟件在化工設計中的應用 本 章 要求 ? 掌握 非反應過程的物料衡算及反應過程的物料衡算； ? 掌握 裝置的物料衡算； ? 掌握 以反應熱效應為基礎的計算方法，以及以生成熱為基礎的計算方法。 物料、能量衡算的 目的和內容 ? 在于定量研究生產過程， 為過程設計和操作最佳化提供依據。 物料衡算和能量衡算是設備計算的依據。 ? ⑤ 物料衡算和能量衡算是 傳統(tǒng)最優(yōu)化和經濟核算的基礎。 ? 計算產品的技術經濟指標。 (3) 工藝流程示意圖。 (3) 質量基準 —— 當系統(tǒng)介質為液、 固相時，選擇一定質量的原料或產 品作為計算基準較適合。濕基計算水分，干基不計算水分。 (2) 確定 計算任務 ，明確已知項、待求項，選擇數學公式，力求使計算 方法簡化。 ? 有關定 額的技術指標 ，通常指產品單耗、配料比、循環(huán)比、固液 比、氣液比、回流比、利用率、單程收率、回收率等等。 (9) 整理并校核計算結果，并根據需要換算基準，最后列成表格即 物流表。 設計能力 —— 設備或裝置在最佳條件下可以達到的最大生產能力。 ? ⑶ 有效生產周期： ? 開工因子 通常在 ，開工因子大意味著停工檢修帶來的損失小，即設備先進可靠，催化劑壽命長。 X ? 某 一 反 應 物 的 轉 化 總 量該 反 應 物 的 起 始 量轉化率、選擇性和收率 對 循環(huán)過程 而言，有 單程轉化率 和 全程轉化率 。 S ? 實際所得的目的產物量按某反應物的轉化總量計算應得到的目的產物理論量（ 3）收率（產率） ? 對同一反應物 ， Y=S?X。 mY ?目的產物的質量某原料的起始質量 反應過程物料衡算 （ 1）直接計算法 ? 主要是根據化學反應方程式，運用化學計量系數進行計算的方法，可使計算較為方便。一般燃燒器，空氣過量為 520%。 ? 注意：在部分燃燒反應中，例如 C燃燒成 CO與 CO2，在計算過量空氣（氧氣）時，均以 C完全燃燒成 CO2的空氣量（氧氣量）為基準來計算的。 ? 反應式： C3H8+5O2 → 3CO2 + 4H2O ? 轉化量： 100 X Y Z ? X = 500mol Y = 300mol Z = 400mol ? 由于空氣中氧氣和氮氣的摩爾比為： ? O2∶ N2 = 21∶ 79 ? 理論空氣量 =500/= ? 則實際空氣量 =過量空氣 % 理論空氣量=125% 2380=2976 mol ? 反應前 ： ? 反應后 ： 氮氣不參加反應，仍為 2351 mol。 21 nm ol??? ? ?氧 進 料 氧 氣 量 反 應 轉 化 掉 的 氧 氣 量 4 45n m ol???水3 85n m ol?二 氧 化 碳 ==物料衡算結果一覽表 2 ? 從上表中可看出，仍然可以得出與表 1相同 的結論；比較表 1和表 2，可以看出， 雖然計算基準不同，但進出物料的組成是一致的。 ? 按照所取的計算基準，出口產品混合物中有苯200kg，氯苯 100kg，二氯苯 8kg，三氯苯 ，需要加入反應器的苯 (100％ )的量計算如下： 生成氯苯消耗苯： 生成二氯苯消耗苯： 生成三氯苯消耗苯： ? 未反應的苯 200kg，因此需要加入的苯的總量為：＋ ＋ ＋ 200＝ ?? 1478 ?? ??? （ 1）苯的轉化率 苯的轉化量＝ ＝ ,苯的加入量＝ 所以 苯的轉化率 X＝ ／ ＝ ? （ 2）氯苯的收率 Y ? （ 3）反應的選擇性 S ＝＝加入的苯量轉化為氯苯的苯量?YXYS ???? （ 4）反應生成的氯化氫總量 生成氯苯時同時生成的氯化氫： 生成二氯苯時同時生成的氯化氫： 生成三氯苯時同時生成的氯化氫： 因此，生成的氯化氫總量為： ＋ ＋ ＝ 100 ??1478 ??? ???? (5)反應消耗的氯氣總量 生成氯苯消耗氯氣： 生成二氯苯消耗氯氣： 生成三氯苯消耗氯氣： ? 因此，反應消耗的氯氣總量為： ＋ ＋ ＝ 100 ??1478 ??? ???（ 2）元素平衡法（原子衡算法） ? 方法 ：因為反應前后的物質雖然分子結構不同，但都是由相同元素組成的。若用 10%過量空氣燃燒，設燃燒氣中不含 CO，試計算燃燒氣組成。其中各原子的量為： %CH %H %CO、%CO %O %N2 物料