【正文】 y= mol S== ?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 利用聯(lián)系物做物料衡算 惰性物料的數(shù)量在反應(yīng)器的進(jìn)口、出口物料中沒有變化 ,計(jì)算時(shí)可以利用它在設(shè)備進(jìn)、出口的數(shù)量 (質(zhì)量或摩爾 數(shù) )不變的關(guān)系列物料衡算方程。 例：天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制造合成氨原料氣。 一段 轉(zhuǎn)化爐 二段 轉(zhuǎn)化爐 CO 變換 CO2 脫除 甲烷化 天然氣 xkmol 蒸汽 空氣 ykmol CO2 組分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10(正 ) C4H10(異 ) C5H12(正 ) C5H12 (異 ) N2 CO2 合計(jì) %mol 100 天然氣組成表 組分 H2 N2 Ar CH4 合計(jì) %mol 100 合成氨原料氣組成表 一段 轉(zhuǎn)化爐 二段 轉(zhuǎn)化爐 CO 變換 CO2 脫除 甲烷化 天然氣 xkmol 蒸汽 空氣 ykmol CO2 解： 以 100 kmol合成氨原料氣為計(jì)算基準(zhǔn)。 燃燒消耗的 H2為 作系統(tǒng) H2平衡得 ?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 對(duì)于 PA APY ?轉(zhuǎn) 化 為 的 的 物 質(zhì) 量加 料 中 的 的 物 質(zhì) 量A P QAPAQ??? ?????????P APY ?產(chǎn) 物 的 物 質(zhì) 量加 料 中 的 的 物 質(zhì) 量A pP??????1 PpAP? 產(chǎn) 物 的 物 質(zhì) 量加 料 中 的 的 物 質(zhì) 量復(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 例：丙烯氨氧化合成丙烯腈的反應(yīng)是 C 3 H 6 N H 3 3 / 2 O 2 C H 2 = C H C N 3 H 2 O+ + +除上述主反應(yīng)外，還有下列主要副反應(yīng)： C 3 H 6 3 N H33 O 2C H 2 = C H C H O6 H 2 O+ + +3 H C NC 3 H 6 3 / 2 N H33 / 2 O 2 3 H 2 O+ + +3 / 2 C H 3 C NC 3 H 6 O 2+ H 2 O+C 3 H 6 9 / 2 O2+ 3 H 2 O+3 C O 2試作年產(chǎn) 5000t 丙烯腈反應(yīng)器的物料衡算 丙烯氨氧化 C3H6 1 NH3 O2 H2O 3 C3H8: C3H6=: C2H3CN 60% HCN % CH3CN 7% C3H4O % CO2 12% a. 年產(chǎn)丙烯腈 5300t b. 年操作 300天 c. 操作過程丙烯腈損耗 3% 解：先畫出流程圖 收率 O2 H2O C3H6 C3H8 1) 丙烯腈的產(chǎn)量： 5300 ＝ 5459 t/a 2) 反應(yīng)器進(jìn)料量： 丙烯： hkmolhkg /???? hkghkmol /100 0/ ??氨： ＝ 25kmol/h=425kg/h 丙烷： 247。 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。即先給某個(gè)未知項(xiàng)假設(shè)一個(gè)初始值，代入方程組計(jì)算結(jié)果，檢驗(yàn)假設(shè)初值是否合理，不合理要重新假設(shè)、計(jì)算。 （ 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 。 *使用上式的條件是生產(chǎn)必須達(dá)穩(wěn)定，循環(huán)量及其組成都趨于 穩(wěn)定；其次是循環(huán)物料的組成和新鮮物料組成應(yīng)當(dāng)相當(dāng)接近。 氨合成工藝流程圖 氨合成塔 水冷器 冷交換器 水冷氨分 循環(huán)機(jī) 油分 二級(jí)氨冷 一級(jí)氨分 一級(jí)氨冷 新鮮氣 V0 NH3 %， V2 放空 V1 CH4+Ar= NH3 11% V3 0~5℃ 15~20℃ V42液氨 V41液氨 解：取 1000m3 (STP)新鮮原料氣為衡算基準(zhǔn)。 (3) 氨合成塔出口氣量 V3和入口氣量 ∵ 反應(yīng)減少的體積 =V2V3 ∴ V2V3 =(V4+) 由系統(tǒng)的氨平衡有：合成反應(yīng)生成的氨 =系統(tǒng)排出的氨 34 4 1 4 2 450 .73m ( S T P )V V V? ? ?3 2 4 10 .11 0 .02 5 1V V V V? ? ?32 601 m ( S T P )V ? 33 555 4 m ( S T P )V ? (4)氨合成塔人口氣體組成 對(duì)氨合成塔作系統(tǒng) H2平衡得： 合成塔進(jìn)口含 H2塔出口含 H2=新鮮氣帶入 H2放空氣帶出 H2 作系統(tǒng) N2平衡得： 合成塔進(jìn)口含 N2塔出口含 N2=新鮮氣帶入 N2放空氣帶出 N2 合成塔進(jìn)口含 H2= += m3 (STP) 合成塔進(jìn)口含 N2= += m3 (STP) 作塔進(jìn)、出口 CH4平衡： 塔進(jìn)口含 CH4=塔出口含 CH4== m3(STP) 作塔進(jìn)、出口 Ar平衡： 塔進(jìn)口含 Ar=塔出口含 Ar== m3(STP) 作系統(tǒng) NH3平衡得： 塔出口含氨 塔進(jìn)口含氨 =系統(tǒng)排出的氨 +放空氣帶出的氨 塔進(jìn)口含氨＝ = ?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 一個(gè)生產(chǎn)車間 （ 或多個(gè)乃至全廠 ） 有許多設(shè)備與工序 ， 各工序之間又相互牽制 ， 反應(yīng)組分很多 ， 物料衡算比較復(fù)雜 。 ② 根據(jù)本車間的年產(chǎn)量及年工作時(shí)間及產(chǎn)品產(chǎn)率 確定單位時(shí)間的投料量 。 進(jìn)行衡算時(shí) ， 計(jì)算基準(zhǔn)選定后 ， 整個(gè)車間各工序的衡算都要以此為計(jì)算基準(zhǔn) ， 不能一個(gè)工序選一個(gè)基準(zhǔn) 。 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