第三章－產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-13 17:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 能量。例如，設計或研究一個化工過程，或?qū)δ成a(chǎn)過程進行分析，需要了解能量的分布情況，都必須在物料衡算的基礎上，才能進一步算出物質(zhì)之間交換的能量以及整個過程的能量分布情況。因此，物料衡算和能量衡算是進行化工工藝設計、過程經(jīng)濟評價、節(jié)能分析以及過程最優(yōu)化的基礎。通常，物料衡算有兩種情況，一種是對已有的生產(chǎn)設備或裝置，利用實際測定的數(shù)據(jù)，算了另一些不能直接測定的物料量。用此計算結(jié)果，對生產(chǎn)情況進行分析、作出判斷，提出改進措施。另一種是設計一種新的設備或裝置，根據(jù)設計任務先作物料衡算，作出進出各設備的物料量，然后再作能量衡算，求出設備或過程的熱負荷，從而確定設備尺寸及整個工藝流程。物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，即在一個孤立系統(tǒng)中，不論物質(zhì)發(fā)生任何變化，它的質(zhì)量始終不變（不包括核反應，因核反應能量變化非常大，此定律不適用）1．物料衡算式根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對某一個系統(tǒng)，輸入的物料量應該等于輸出的物料量與系統(tǒng)內(nèi)積累量之和，故物料衡算的基本關系式應該表示為：［輸入的物料質(zhì)量］＝［輸出的物料量］＋［系統(tǒng)積累的物料量］ （3－1）若系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生反應，則對任一組分或任一種元素作衡算時，必須把由反應消耗或生成的量也考慮在內(nèi)，故（3－1）式成為 （3－2）上式中，由反應而消耗的量，應取減號；由反應而生成的量，應取加號，式（3－2）為物料衡算的普遍式，既可對系統(tǒng)的總物料進行衡算，也可對系統(tǒng)內(nèi)的任一組分或任一元素作衡算。若系統(tǒng)內(nèi)不積累物料，則“積累的物料量”一項等于零，則式（3－1）為：[輸入的物料量］＝［輸出的物料量］ （3－3）若系統(tǒng)為穩(wěn)定狀態(tài)，又有化學反應，則式（3－2）應為： （3－4）式（3－4）為連續(xù)穩(wěn)定過程物料衡算式，式中各項均以單位時間物料量表示，常以千克/時或摩爾/時表示。2．物料衡算的步驟進行物料衡算時，尤其是那些復雜的物料衡算，為避免錯誤建議采用下列計算步驟。，在進行設計計算時，這些原始數(shù)據(jù)常常是定值。標出所有物料線，注明所有已知和未知變量。若過程中有很多流股，可將每個流股編號。，包括主反應和副反應，標出有用的分子量。若無反應，此步可略去。，并在流程圖上注明所選的基準值。，然后用數(shù)學方法求解?！敵鑫锪媳?。3．物料平衡計算簡單實例（1）過濾分離物料有2kg料漿，內(nèi)含固體25%（干重質(zhì)量，以下同）和75%水。用濾布進行過濾，濾布上能截留料漿中90%的固體（即截留率為90%）。過濾完畢（假設濾布不沾水、不沾固體）測定濾餅含固體90%。計算料漿、濾餅、濾液中的物料量。 解：先畫出工藝流程圖，如圖3－6所示（圖中標示的數(shù)值是計算結(jié)果）。按照題意進行下列計算： 濾餅重 2 濾液重 2 = kg 幾個平衡關系： 總物料平衡——輸入料漿2kg = + 固體物平衡—— = + 水平衡—— = + 將計算結(jié)果寫在工藝流程圖3－6上。過 濾 料漿2kg 濾餅 （） （,） （，）圖3－6 料漿過濾的工藝流程物質(zhì)平衡計算 （2）具有物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程 鄰二甲苯氧化制苯酐。已知：鄰二甲苯轉(zhuǎn)化率70%，O2用量為理論量的150%。投鄰二甲苯量250Kg解：轉(zhuǎn)化式
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