【正文】 ? ?輸出輸入＝ 例：在過濾機(jī)中把含有 25%（質(zhì)量 %）固體的漿料進(jìn)行過濾，現(xiàn)在料漿的進(jìn)料量為 2023kg/h 濾餅含有 90%固體，濾液含 1%固體。m3/s) RS=FS′FS S— 組分 。 ＝ 水： 3＝ 氧： ＝ 3) 反應(yīng)器出口混合氣的量： 氫氰酸： 3 ＝ kmol/h= kg/h 乙腈： ＝ kmol/h= kg/h 丙烯醛： ＝ kmol/h= kg/h 二氧化碳： 3 ＝ kmol/h= kg/h 丙烯： hkghkmol /138/) ( ??????????氧： hkghkmol /422/) ( ??????????氨： 25(++)= kmol/h= kg/h 水： +(3 +2 +2 ++) = ?常用計(jì)算方法 ?利用聯(lián)系物做物料衡算 ?復(fù)雜反應(yīng)體系使用產(chǎn)物、副產(chǎn)物各自的收率數(shù)據(jù)作物料衡算 ?帶有物料循環(huán)的流程的物料衡算 ?多步串聯(lián)過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 新鮮原料 FF AA= A F F R C A?轉(zhuǎn) 化 的 關(guān) 鍵 組 分 轉(zhuǎn) 化 的單 程 轉(zhuǎn) 化 率反 應(yīng) 器 入 口 的 ( + ) 中 的反應(yīng)系統(tǒng) 分離系統(tǒng) 循環(huán)機(jī)械 循環(huán)物流， RC 產(chǎn)品， PF 排放， EF AA =A F F A?轉(zhuǎn) 化 的 關(guān) 鍵 組 分 轉(zhuǎn) 化 的總 轉(zhuǎn) 化 率新 鮮 原 料 中 的 中 的 （ 1） 代數(shù)法 ： 當(dāng)原料、產(chǎn)品及再循環(huán)流的組成是已知的，采用此法。 例：用乙烯為原料生產(chǎn)氯乙烯，乙烯通過 A、 B二個(gè)反應(yīng)器 進(jìn)行氯化與氧氯化反應(yīng)以獲得二氯乙烷（ DCE），進(jìn)入裂解 反應(yīng)器（ C）以獲得氯乙烯（ VC）在裂解反應(yīng)器中 DCE的 轉(zhuǎn)化率為 55%，未裂解的 DCE分離后返回反應(yīng)器，而裂解 反應(yīng)產(chǎn)物之一 HCl分離后循環(huán)返回 B反應(yīng)器。 循環(huán)系數(shù)由下式求得 β=1/（ 1α） α—— 通過反應(yīng)設(shè)備時(shí)未反應(yīng)的物料的百分比 。 轉(zhuǎn)化氣離開反應(yīng)器時(shí)溫度為 700℃ ，在此溫度下各反應(yīng)式的平衡常數(shù)值為： 反應(yīng)① Kp=25 ② Kp=20 ③ Kp= 試計(jì)算轉(zhuǎn)化氣組成（干、濕基）。 ?在化學(xué)反應(yīng)中常涉及轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、收率、 過量系數(shù)等，要注意其定義式。 時(shí)間基準(zhǔn) 質(zhì)量基準(zhǔn) 當(dāng)進(jìn)行衡算的系統(tǒng)其物料緣于固相或液相時(shí)，可選擇 一定 質(zhì)量的原料或產(chǎn)品作為計(jì)算基準(zhǔn) ，如以煤，礦石，石油為 原料的化工過程可選用 1kg原料為計(jì)算基準(zhǔn)。 如一個(gè)反應(yīng)釜，每次投料 800kg，完成一個(gè)操作周期為 4h，則每小時(shí)處理物料 200kg/h作計(jì)算基準(zhǔn)。 水蒸汽F2kg 蒸汽 固體 NaCl F3kg 原料液F1=1000kg NaOH 10% NaCl 10% H2O 80% 母液 F4kg NaOH 50% NaCl 2% H2O 48% 解： 計(jì)算基準(zhǔn)： 以每一批的原料液量 三個(gè)未知數(shù)，列三個(gè)方程 總量平衡 F1=F2+F3+F4 F1=1000kg NaOH平衡 = F4=200kg NaCl平衡 =+F3 F3=96 kg F2=704kg 可用 H2O平衡式校核 概述 1 計(jì)算中用的基本量 物理過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 2 3 4 目 錄 ?常用計(jì)算方法 ?利用聯(lián)系物做物料衡算 ?復(fù)雜反應(yīng)體系使用產(chǎn)物、副產(chǎn)物各自的收率數(shù)據(jù)作物料衡算 ?帶有物料循環(huán)的流程的物料衡算 ?多步串聯(lián)過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 ?由于化學(xué)反應(yīng)的存在，總摩爾平衡式，組分的質(zhì)量， 摩爾平衡式是不成立的。 反應(yīng)式 ① CH4+H2O→CO ② CH4+CO2→2CO+2H2 ③ CO +H2O→CO2+H2 已知天然氣組成為： CH4 %， N2 % （把其它烴組分都折算為 CH4）（ V%）， CH4的轉(zhuǎn)化率為67%， 在已轉(zhuǎn)化氣體中 CO對 CO2之比率可取氣體離開轉(zhuǎn)化器的溫度 700℃ 下反應(yīng)③呈平衡時(shí)的比率 。 （ 3） 循環(huán)系數(shù)法 ： 是根據(jù)求取循環(huán)系數(shù)來確定循環(huán)的物料量循環(huán)系數(shù)與循環(huán)物料間的關(guān)系為： 循環(huán)系數(shù) β=G總 /G新鮮 =（ FF+RC） /FF FF— 加入設(shè)備的新鮮物料量 RC— 返回設(shè)備的循環(huán)物料量 新鮮物料量 FF可由生產(chǎn)量求得，當(dāng)循環(huán)系數(shù)已知或選定時(shí)，即可算出循環(huán)物料量 。 A反應(yīng)器中： C2H4+Cl2→C2H4Cl2（ DCE） （ 1） DCE產(chǎn)率：基于乙烯為 98% B反應(yīng)器中： C2H4+2HCl+1/2O2→C2H4Cl2（ DCE） +H2O（ 2） DCE產(chǎn)率：基于乙烯為 95%、基于 HCl為 90% C反應(yīng)器中： C2H4Cl2（ DCE） →C2H3Cl（ VC） +HCl （ 3） VC產(chǎn)率：基于 DCE為 99% HCl產(chǎn)率：基于 DCE為 % 根據(jù)產(chǎn)率，忽略其它任何損失， 試計(jì)算生產(chǎn) 125 kg/h的 VC進(jìn)入 A、B反應(yīng)器的乙烯流量及進(jìn)入 C反應(yīng)器的 DCE流量 ？ 分子量： MVC= MDCE=99 MHCl= A反應(yīng)器 (氯化 ) ① B反應(yīng)器 (氧氯化 ) ② C反應(yīng)器 (裂解 ) ③ Cl2 FA FB C2H4 F1 O2 DCE F2 循環(huán) HCl R 循環(huán) DEC R’ F4 VC 解： 計(jì)算基準(zhǔn)：每小時(shí) VC產(chǎn)量 VC的 mol小時(shí)產(chǎn)量： 12500/=2023 mol/h DCE產(chǎn)量 /h： F2=+ R值計(jì)算： R=F2 =（ +） 由 B反應(yīng)器生成的 DCE： 基于 HCl產(chǎn)率為 90% 則 DCE量為 R/2 = 基于 C2H4產(chǎn)率為 95% 則 DCE量為 這二者表示的是同一個(gè)反應(yīng)的 DCE生成量故相等。 根據(jù)已知條件確定已知項(xiàng)和未知項(xiàng)后，列出方程組，求解。 RS— S組分的反應(yīng)速率（以單位時(shí)間表示） 則 FS′=FS+RS FS— S組分的輸入流 kmol/s FS ’ — S組分輸出流量 kmol/s 當(dāng)有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，以組分建立的質(zhì)量平衡式和mol平衡式已不成立，這時(shí)利用反應(yīng)速率來建立衡算式。試計(jì)算濾液，濾餅的量（設(shè)過濾有一個(gè)穩(wěn)態(tài)連續(xù)過程） 1. 過濾： 用過濾設(shè)備把液固分開的操作 過濾機(jī) 料漿 濾餅 濾液 F3 kg/h 90%固 10%液 F1=2023kg/h 75%液 25%固 F2 kg/h 1%固 99%液 解：畫出過程示意圖，標(biāo)上已知及要求的量。 ?畫出與物料衡算有關(guān)的設(shè)備及管線 ?寫明反應(yīng)過程的熱效應(yīng) ?省略次要的副反應(yīng) ?分析未知 ?選擇公式 收集數(shù)據(jù) ? 生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時(shí)間 （年生產(chǎn)時(shí)數(shù)） 生產(chǎn)規(guī)模在設(shè)計(jì)任務(wù)書中已有，若是中間車間應(yīng)根據(jù)消耗定額來確定生產(chǎn)規(guī)模，要考慮物料在 車間回流 的情況。 若進(jìn)行衡算時(shí)，把水分去掉則稱 干基 ，把水分一起算入稱為 濕基 ，二者可互算。 氧 化 CH3OH 空氣 O2 21％ N279％ HCHO 空氣 O2 N2 H2O CH3OH 解： 計(jì)算基準(zhǔn)： 1mol的 CH3OH 由反應(yīng)式知反應(yīng)生成 HCHO為 ， H2O為 未反應(yīng) CH3OH== 由反應(yīng)式算出消耗 O2量為 = 由空氣過量系