【正文】 定估計(jì)值，一直計(jì)算到估計(jì)值與計(jì)算值之差在一定的誤差范圍內(nèi)。 ? 循環(huán)流程的優(yōu)點(diǎn)： ? 能夠顯著地提高原料利用率，減少系統(tǒng)排放量，降低了原料消耗，也減少了對(duì)環(huán)境的污染。 ? 例如有一連串反應(yīng)，其計(jì)量關(guān)系為 A→ P→ Q，已知 P的摩爾收率 Yp＝ ， P的產(chǎn)量為100kmol／ h，根據(jù)收率的定義式有： 的物質(zhì)的量加料中的物質(zhì)的量的轉(zhuǎn)化為AAP=Yp因而， A的加料量＝ 100/＝ 125(kmol/h) (4) 根據(jù)收率數(shù)據(jù)作物料衡算 例：乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的反應(yīng)器中進(jìn)行如下反應(yīng)： 反應(yīng)器進(jìn)口混合氣體的流量為 45000m3(STP)/h，組成如下： 乙烯的轉(zhuǎn)化率為 32％，反應(yīng)選擇性為 69％，求反應(yīng)器出口氣體的組成和流量。依題意求 yi，需求出反應(yīng)后的 ni和 n，因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)對(duì)每個(gè)組分進(jìn)行物料衡算，方可確定。 （ 3）以化學(xué)平衡進(jìn)行衡算 ? 化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng) 正反應(yīng)與逆反應(yīng)的反應(yīng)速率相等 時(shí)，即達(dá)到化學(xué)平衡，在定 T、定 P，且反應(yīng)物的濃度不變時(shí)，平衡將保持穩(wěn)定，此時(shí)需借助化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)與濃度之間的關(guān)系式 計(jì)算。畫(huà)出示意圖。 ? 適用范圍 ： ①反應(yīng)過(guò)于復(fù)雜，即反應(yīng)式明確但較多，包含有平行、連串等反應(yīng)時(shí)； ②反應(yīng)式不太明確，無(wú)法寫(xiě)出時(shí)。 解：以 100kg產(chǎn)物氯苯為計(jì)算基準(zhǔn)。 ? ②總摩爾數(shù)也不相等，物質(zhì)的 總質(zhì)量數(shù)未變 。 %100%100% ＜理論需氧量理論需氧量氧氣進(jìn)料量過(guò)量空氣 ??? 例 丙烷充分燃燒時(shí)，要供入空氣量 125%，反應(yīng)式為：C3H8+5O2 → 3CO2+4H2O，問(wèn)每產(chǎn)生 100摩爾煙道氣需空氣量多少摩爾？ 解：采用不同的計(jì)算基準(zhǔn)計(jì)算。 ? ② 理論空氣量或理論氧氣量 使過(guò)程內(nèi)的物質(zhì)完全燃燒所需的空氣（或氧氣）量，有時(shí)也稱(chēng)為空氣需要量或氧氣需要量。 ? 為使反應(yīng)易于進(jìn)行，常采用使某一物質(zhì)過(guò)量，但應(yīng) 特別注意 ，過(guò)量百分比是基于限制反應(yīng)物100%的轉(zhuǎn)化，而不論真實(shí)反應(yīng)是否完全或不完全。 Y ?轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量該反應(yīng)物的起始量? 單程收率 ? 總收率 Y ?轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量反應(yīng)器進(jìn)口物料中該反應(yīng)物的量totY ?轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的某反應(yīng)物的量新鮮原料中該反應(yīng)物的量對(duì)循環(huán)過(guò)程而言，有 單程收率 和 總收率 之分。 在復(fù)雜反應(yīng)體系中， 選擇性表達(dá)了主、副反應(yīng)進(jìn)行程度的相對(duì)大小 ，能確切 反映原料的利用是否合理 。 ? 不可逆反應(yīng)，關(guān)鍵組分的轉(zhuǎn)化率最大為 100%。 ? ⑵ 生產(chǎn)強(qiáng)度 為設(shè)備的單位特征幾何量的生產(chǎn)能力。 識(shí)別問(wèn)題的類(lèi)型 繪制工藝過(guò)程示意圖 選擇計(jì)算基準(zhǔn) 建立物料衡算方程式并進(jìn)行未知量的求解 列出物料衡算表 ?。 (6) 列出過(guò)程全部獨(dú)立物料平衡方程式及其相關(guān)約束式 ，對(duì)有化學(xué)反應(yīng)的還要寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式，指出其轉(zhuǎn)化率和選擇性。 (4) 對(duì)物流的 流股進(jìn)行編號(hào) ，并標(biāo)注物流變量。 三、物料衡算的基本程序 (1) 確定 衡算對(duì)象和范圍 ，畫(huà)出計(jì)算對(duì)象的草圖。 (5) 標(biāo)準(zhǔn)體積基準(zhǔn)： 對(duì)氣體物料進(jìn)行衡算，可采用標(biāo)準(zhǔn)體積基準(zhǔn)， Nm3(STP)，既排除 T、 p的影響，又可直接換算為摩爾。 ? 一般計(jì)算過(guò)程的基準(zhǔn)有以下幾種： (1) 時(shí)間基準(zhǔn) —— 對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，常以單位時(shí)間 (如 d、 h、 s）的投料 量或產(chǎn)品量為計(jì)算基準(zhǔn)。 一、物料衡算依據(jù) 1. 理論依據(jù) —— 質(zhì)量守恒定律 物料衡 算范圍 單元操作的物料衡算 —— 化工設(shè)備設(shè)計(jì)的前提 化工過(guò)程的物料衡算 —— 化工過(guò)程設(shè)計(jì)的前提 物料衡算的一般表達(dá)式為： 輸入量－輸出量＋生成量－消耗量＝積累量 對(duì)穩(wěn)定操作過(guò)程，積累量 =0 輸入量 輸出量 +生成量 消耗量 =0 對(duì)無(wú)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程： 輸入量－輸出量＝積累量 對(duì)無(wú)化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定操作過(guò)程： 輸入量＝輸出量 對(duì)有化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程 ：總物料衡算 +元素衡算式 2. 數(shù)據(jù)基礎(chǔ) (1) 技術(shù)方案、操作方法、生產(chǎn)能力、年工作時(shí)。 物料衡算 物料衡算 — 運(yùn)用質(zhì)量 守恒定律，對(duì)化工過(guò)程或設(shè)備進(jìn)行定量計(jì)算。 ? ④作系統(tǒng)各設(shè)備及管路的物料衡算時(shí)，可以 檢查 出生產(chǎn)上的薄弱環(huán)節(jié)或限制部位。 物料、能量衡算的 意義 ? ① 計(jì)算生產(chǎn)過(guò)程的 原材料消耗指標(biāo)、能耗定額和產(chǎn)品產(chǎn)率等 。 物料、能量衡算 在化工技術(shù)中的 作用 ? 物料、能量衡算是所有設(shè)計(jì)計(jì)算的 基礎(chǔ)， 是反應(yīng)器和設(shè)備設(shè)計(jì)的 根據(jù) ，也是過(guò)程、設(shè)備各系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)核算和最優(yōu)化的依據(jù)。 R 與開(kāi)氏溫標(biāo)相似，也是以最低理論溫度為 0度的一種絕對(duì)溫標(biāo)。 攝氏溫標(biāo) ， ℃ 水的正常冰點(diǎn)： 0℃ 水的正常沸點(diǎn)： 100℃ 其間均分 100等份 其單位為 ℃ 開(kāi)爾文溫標(biāo) ， K（又叫熱力學(xué)溫度，熱力學(xué)溫標(biāo)） 單位是“開(kāi)爾文”，英文是“ Kelvin” 簡(jiǎn)稱(chēng)“開(kāi)”，國(guó)際代號(hào)“ K” 。 ? 化工過(guò)程就是由 反應(yīng)過(guò)程 和 若干個(gè)單元操作 組合而成的一個(gè)系統(tǒng)。 ? 物料通過(guò)各設(shè)備時(shí)，完成某種化學(xué)或物理處理，最終成為合格的產(chǎn)品。 ? 它包括許多工序，每個(gè)工序又由若干個(gè)或若干組設(shè)備（如反應(yīng)器、蒸餾塔、吸收塔、干燥塔，分離器、換熱器及輸送設(shè)備等等）組合而成。 ? 化工過(guò)程中還包括一些改變物料的 化學(xué)性質(zhì)的反應(yīng)過(guò)程 ，如氫與氮合成氨反應(yīng)、乙烯氧化成環(huán)氧乙烷反應(yīng)等等。溫標(biāo)。 3 華氏溫標(biāo) ,℉ 水鹽混合物的溫度： 0℉ ；健康人的血液溫度： 96℉ 水的正常冰點(diǎn)： 32℉ ；水的正常沸點(diǎn)： 212℉ 其間均分 180等份 其單位為 ℉ 蘭金溫標(biāo) ， 176。 ? 本章重、難點(diǎn)：物料衡算及熱量衡算。 ? 對(duì)過(guò)程中的各個(gè)設(shè)備和工序，逐個(gè)計(jì)算各物料的流量、組成及熱流量和溫度， 定量地表示所研究的對(duì)象。 ? ③ 作物料衡算可以 檢查 各物料的計(jì)量、分析測(cè)定數(shù)據(jù)是否正確； 檢查 生產(chǎn)運(yùn)行是否正常。 ? ⑥物料衡算和能量衡算的方程往往 用于求取生產(chǎn)過(guò)程中的某些未知量或操作條件。 為生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)、管路設(shè)施與公用工程的設(shè) 計(jì)等方面提供依據(jù)。 二、物料衡算基準(zhǔn) ? 物料衡算時(shí)須 選擇計(jì)算基準(zhǔn) ，并在計(jì)算過(guò)程中 保持一致 。 (4) 物質(zhì)的量基準(zhǔn)： 對(duì)于有化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程因化學(xué)反應(yīng)的按摩爾進(jìn)行 的，用物質(zhì)的量基準(zhǔn)更方便。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，必須根據(jù)具體情況選擇合適的基準(zhǔn)，過(guò)程的 物料衡 算及能量衡算應(yīng)在同一基準(zhǔn)上 進(jìn)行。 (3) 確定過(guò)程所 涉及的組分 ，并對(duì)所有組分依次編號(hào)。 ?原輔材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品 的規(guī)格； ?與過(guò)程有關(guān)有物理化學(xué)參數(shù)，如臨界參數(shù)、密度或比體積、狀態(tài)方 程參數(shù)、蒸汽壓、氣液平衡常數(shù)或平衡關(guān)系等。 (10) 繪制物料流程圖，編寫(xiě)物流表作為設(shè)計(jì)文件成果編入正式設(shè)計(jì) 文件。 即設(shè)備的 單位體積的生產(chǎn)能力 ，或 單位面積的生產(chǎn)能力 。 ?全年開(kāi)工生產(chǎn)天數(shù)開(kāi)工因子365（ 1）轉(zhuǎn)化率 （ 213） ? 關(guān)鍵反應(yīng)物 —— 反應(yīng)物中價(jià)值最高的組分，為使其盡可能轉(zhuǎn)化，常使其他反應(yīng)組分過(guò)量。 新鮮原料 反應(yīng)系統(tǒng) 分離系統(tǒng) 產(chǎn)品 循環(huán)物流 循環(huán)機(jī)械 圖 帶有物料循環(huán)的流程示意 圖 排放