【正文】 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 展開計算 根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)資料及選擇的計算基準(zhǔn)和單位 ,按照確定的計算順序運用化學(xué)、化工及物化知識 (如質(zhì)量守恒定律、化學(xué)計量、組分數(shù)量分率約束式、設(shè)備約束式 (包括進料比、相平衡關(guān)系、化學(xué)平衡關(guān)系、轉(zhuǎn)化率和選擇性等 )),逐個工序、逐臺設(shè)備建立物料平衡關(guān)系式 ,進行物料平衡計算。當(dāng)計算全部結(jié)束后必須及時整理、 編寫物料衡算說明書 (包括數(shù)據(jù)資料、計算公式、全部計算過程及計算結(jié)果等 ) 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 繪制物料流程圖 ,編寫物料平衡表 物料流程圖及物料平衡表是說明物料衡算結(jié)果的一種簡捷而清晰的表示方法 ,它們能夠清楚地表示出各種物料在流程中的位置、 數(shù)量、 組成、 流動方向、 相互之間的關(guān)系等。 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 167。 直接求算法 利用結(jié)點進行衡算 在化工生產(chǎn)中常有某些產(chǎn)品的組成需要用旁路調(diào)節(jié)才能送往下一個工序的情況，可采用結(jié)點進行衡算如圖 31所示。由于這種惰性物料數(shù)量在反應(yīng)器的進出物料中不變化，因此可利用它與其它物料在組分中的比例關(guān)系求取其它物料的數(shù)量，此惰性物料為衡算聯(lián)系物。 間歇生產(chǎn)過程的物料衡算 必須建立時間平衡關(guān)系，避免造成設(shè)備之間生產(chǎn)能力大小相差懸殊的不合理狀況。可根據(jù)生產(chǎn)周期的每項操作時間分析影響提高生產(chǎn)效率的關(guān)系問題。目的是維持操作。降低原料消耗。 167。 Ⅰ 表示將再循環(huán)流包括在內(nèi)的整個過程 Ⅱ 表示新鮮原料 F與循環(huán)物料R混合后的物料同進入工藝過程的總物料流間的物料平衡 Ⅲ 表示工藝過程的物料平衡（總進料與總產(chǎn)物流間的平衡） Ⅳ 表示總產(chǎn)物流與它被分離后所形成的凈產(chǎn)品流 P和循環(huán)流 R間的平衡 圖 32 典型的穩(wěn)定循環(huán)過程 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 凈化循環(huán)過程、旁路流程過程、雙循環(huán)過程、多循環(huán)過程、循環(huán)圈相套過程以及復(fù)雜循環(huán)過程。 圖 33 其它類型循環(huán)過程 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 167。單條生產(chǎn)線每年可生產(chǎn) 10萬噸 PET,這條生產(chǎn)線主要由漿料配制工序、聚合工序、切粒包裝工序、回收工序四個工序組成。 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 圖 34 PTA直接酯化縮聚連續(xù)操作工藝流程草圖 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 一、畫出物料平衡關(guān)系示意圖 完整 PET連續(xù)操作工序的物料衡算過程比較復(fù)雜，為了說明問題，只對流經(jīng)反應(yīng)器的物流進行物料衡算，流經(jīng)反應(yīng)器物料平衡關(guān)系簡圖 ,如圖 35所示 。 PET合成過程中 ,每個反應(yīng)器中都發(fā)生酯化反應(yīng)、酯化縮聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng) ,其反應(yīng)方程式 (用官能團表示 )如下 : 酯化反應(yīng) : 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 酯化縮聚反應(yīng) : 縮聚反應(yīng) : 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 為了描述各反應(yīng)進行的程度特做如下定義 : 酯化率 : 縮聚反應(yīng)程度 : 乙二醇與 PTA摩爾比 : 平均聚合度 : 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology ② 物理化學(xué)變化（相變化）。 根據(jù) 氣液平衡關(guān)系，反應(yīng)液中仍含有少量的水 ,水蒸出時夾帶出一定比例的 EG, 蒸出 的 EG經(jīng)分離后全部返回到反應(yīng)器中， 因此各酯化反應(yīng)器中原料配比不變 ,即 Mr＝ Mr0 。 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 三、 收集數(shù)據(jù)資料 ②生產(chǎn)時間。設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定的年產(chǎn)量 為 10萬噸 ③相關(guān)技術(shù)指標(biāo) 工藝配方： 催化劑用量： c=％ PTA 消光劑用量： d＝ ％ PTA（配制成 20％ EG混合漿液） 投料配比： M r0＝ NE0:NT0 ＝ 切粒、包裝工序物料損失率： e=％ ④質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（略） 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology ⑤化學(xué)變化及物理化學(xué)變化的變化關(guān)系 因各反應(yīng)器中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)相同 ,反應(yīng)的進行程度 (x、 p)不同 ,因此 ,各反應(yīng)器中物料組成變化的計量關(guān)系是相同的 。 PET熔體流量與 PTA理論投料 WT′的關(guān)系為 : 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計 Design of Polymer Engineering, Shaanxi University of Technology 該生產(chǎn)裝置年產(chǎn)量為 10萬噸 ,年開工 336d,連續(xù)生產(chǎn) ,切粒、包裝工序物料損失率為 %,因此 PET熔體流量為 : PTA實際投料質(zhì)量流量為 : PTA實際投料摩爾流量為 : 第 3 章 物 料 衡 算 高分子工程設(shè)計