【正文】 程求得 7. 氣液平衡常數(shù) iixyK ?1）完全理想系 低壓下組分結(jié)構(gòu)十分相似的溶液 ppK ii0?2）理想系 中壓 ( ~)的理想溶液 00,0,iiigilii pvpvffK ?? 7. 轉(zhuǎn)化率 x、收率 Y 和選擇性 S 該反應(yīng)物的起始量某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量轉(zhuǎn)化率＝起始量的選擇： 連續(xù)反應(yīng)器 反應(yīng)器進口處原料的狀態(tài)為起始狀態(tài) 間歇反應(yīng)器 反應(yīng)開始時的狀態(tài)為起始狀態(tài) 串聯(lián)反應(yīng)器 進入第一個反應(yīng)器的原料組成為計算基準 關(guān)鍵組分的起始量關(guān)鍵組分量生成目的產(chǎn)物所消耗的收率＝已轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分量關(guān)鍵組分量生成目的產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)選擇性＝限制反應(yīng)物 過量反應(yīng)物 Y = Sx 概述 1 計算中用的基本量 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 物理過程的物料衡算 ? 無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 ? 屬于化工單元操作過程的衡算如過濾、混合、吸收、干燥、結(jié)晶、精餾等 ? ?輸出輸入＝ 例：在過濾機中把含有 25%（質(zhì)量 %）固體的漿料進行過濾，現(xiàn)在料漿的進料量為 2023kg/h 濾餅含有 90%固體，濾液含 1%固體。Tr cTT?假臨界值 ciicpxp ??39。 物料平衡表 輸 入 輸 出 名稱 重量 組成 % 單重 名稱 重量 組成 % 單重 混酸 435 HNO3 47 H2SO4 49 H2O 4 廢酸 291 HNO3 1 H2SO4 H2O 75 氯 苯 混合料 394 C6H5Cl 92 NO2C6H4Cl 8 硝基 物層 538 C6H5Cl NO2C6H4Cl 共計 829 100 100 829 共計 829 100 100 829 基準：每小時 單位： kg 廢酸層 組分 重量 % HNO3 H2SO4 H2O NCB 混合料 組分 重量 % NCB CB 萃取廢酸 組分 重量 % 氯苯 組分 重量 % CB 100 萃 取 硝 化 單 位： kg/h 物料流程圖 + 概述 1 計算中用的基本量 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 1. 摩爾分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)、平均分子量 tii nnx ?tii nny ?tii FFx ?tii FFy ?tii mmw ?tii WWw ?tii GGw ?inii xMM ???1摩爾分數(shù) 對于流動物系 質(zhì)量分數(shù) 對于流動物系 平均分子量 摩爾流量 質(zhì)量流量 質(zhì)量流速 2. 流體的流量和流速 AQu?體積流量： m3/h、 m3/min、 m3/s 流體的線速度：流體單位時間內(nèi)在流動的方向上所流 經(jīng)的距離 , m/s 質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流經(jīng)管道或設(shè)備的流體的質(zhì)量 kg/h、 kg/min、 kg/s 質(zhì)量流速：單位時間內(nèi)流經(jīng)管道或設(shè)備的單位橫截面積 的流體的質(zhì)量 kg/h、 kg/min、 kg/s AWG?摩爾流量： kmol/h、 kmol/min、 kmol/s 體積流量 質(zhì)量流量 線速度 W=Qρ=uAρ 3. 氣體的體積和密度 1） 一般壓力、溫度 1M Pa 按 理想 氣體對待 PV=nRT ptnV 273 ????ptFQ 273 ????ptMg 101 273273 ?????RTMpg ??或 2） 高壓下 1M Pa 按 真實 氣體對待 PV=ZnRT Z為 壓縮因子 ，為 對比壓力 pr、 對比溫度 Tr的函數(shù) cpp?rpcTT?rT8p r??cpp8T r??cTT臨界值 H He和 Ne 根據(jù) pr和 Tr查表得 Z ZRTMpg ?? RTZpMmixg ??如為混合氣體 3） 真實氣體混合物 39。 若進行衡算時，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。 體積基準 當(dāng)物料是氣體時，可選用體積為基準，通常都換算成 STP（標準狀態(tài)） 下的體積，這樣可排除 T， P變化帶 來的影響，而且容易把體積換算成 mol數(shù)（除以 ）。 時間基準 質(zhì)量基準 當(dāng)進行衡算的系統(tǒng)其物料緣于固相或液相時，可選擇 一定 質(zhì)量的原料或產(chǎn)品作為計算基準 ，如以煤，礦石，石油為 原料的化工過程可選用 1kg原料為計算基準。 ?時間基準 ?質(zhì)量基準 ?體積基準 ?干濕基準 對 連續(xù)生產(chǎn)過程 可用 單位時間的物料量或單位時間的 產(chǎn)品量 作計算基準，如三十萬噸 NH3廠，可以每小時產(chǎn) NH3量作物料衡算基準，年生產(chǎn)時間 8000h（ 7200h）， 30 104/8000= T/h 對 間歇生產(chǎn)過程 可以 一套或一批料的生產(chǎn)周期 作基準。 大型化工廠 一般 8000小時 /年 對要 經(jīng)常維修或試驗性車間 一般 7200小時 /年 很少的廠可達 8400小時 /年 ? 有關(guān)的定額，收率，轉(zhuǎn)化率 的數(shù)據(jù)收集 要注意可靠性準確性，并了解其單位與基準 ? 原料，輔助材料，產(chǎn)品，中間產(chǎn)品的規(guī)格 ? 與計算 有關(guān)的物理化學(xué)常數(shù) 如密度，蒸汽壓，相平衡常數(shù) 5. 選擇 計算 基準 6. 建立物料平衡方程， 進行 物料衡算 7. 整理并校核 計算結(jié)果 8. 繪制 物料流程圖， 填寫 物料平衡表。 輸入 =輸出 +累積 ∑F=∑D+W （ 1）基本式： 輸入 +生成 =輸出 +消耗 +累積 “生成”、“消耗”是指由于化學(xué)反應(yīng)而生 成、消耗的質(zhì)量 （ 2）對 穩(wěn)態(tài) 過程： 累積項 =0 輸入 +生成 =輸出 +消耗 *穩(wěn)態(tài)（定態(tài)）過程： 系統(tǒng)內(nèi)任一部分的參數(shù)， 不隨時間而變，只隨空間位置而改變，是存在 于連續(xù)操作的一個過程，其特征為： 累積項 =0 有化學(xué)反應(yīng)時的物料衡算 無化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)過程： 輸入 =輸出 穩(wěn)態(tài)過程物料衡算式 物料平衡形式 無化學(xué)反應(yīng) 有化學(xué)反應(yīng) 總平衡式 總質(zhì)量平衡式 是 是 總摩爾平衡式 是 否 組分平衡式 組分質(zhì)量平衡式 是 否 組分摩爾平衡式 是 否 元素原子 平衡式 元素原子質(zhì)量平衡式 是 是 元素原子摩爾平衡式 是 是 物 料 衡 算 的 基 本 步 驟 1. 畫 出工藝 流程 示意 圖 2. 列 出化學(xué) 方程式 3. 確定計劃任務(wù) 4. 收集數(shù)據(jù) ?物料的名稱，數(shù)量，組成及流向 ?與計算有關(guān)的工藝條件如： P， T，配比等 ?未知的，待求的未知項，用字母， 符號標定清楚。第四章 物料衡算 Material Balance 沈海民 15988460002(670002) 浙江工業(yè)大學(xué)精細化工研究所 概述 1 計算中用的基本量 物理過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 2 3 4 目