《物料衡算》课件.ppt

4 2物理单元操作过程的物料衡算 有物质交换的物理单元操作过程 混合 分离 机械分离传质分离 相分离 萃取 吸附 吸收等 能量分离 蒸发 结晶 蒸馏等 例4 1一种废酸 组成为23 质量 HNO3 57 H2SO4和20 H2O 加入93 的H2SO4及90 的HNO3 要求混合成27 HNO3及60 H2SO4的混合酸 计算所需废酸及加入浓酸的数量 解 1 画物料衡算简图 确定衡算体系 4 2 1混合过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 2 选择计算基准 题中所给条件为质量分率 以质量作为计算基准较好 选取产生100kg混合酸为计算基准 也可选择废酸作为计算基准 因为组成都是已知的 3 列物料衡算式 总物料衡算式 H2SO4物料衡算式 HNO3物料衡算式 4 求解 求解上述三元一次方程得 5 验算 以H2O的衡算式来验证 输入 输出 故计算结果正确 列进出物流表 例4 2有一个蒸馏塔 输入和输出物料量及组成如下图 输入物料1中A组分的98 7 自塔顶蒸出 求每千克输入物料可得到塔顶馏出物2的量及其组成 4 2 2蒸馏过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 解 1 划定衡算体系 如图所示 2 选择计算基准 以为计算基准 3 列物料衡算式 总物料衡算式 A组分物料衡算式 B组分物料衡算式 浓度限制式 过程限制式 4 求解 联立上面方程求解得 5 验算略 列进出物流表略 例4 3氨解吸过程在30 和101KPa条件下进行 空气和氨水的摩尔比为2 进口空气不含氨 氨水含氨0 1 摩尔 用一块塔板 塔板的莫弗里气相效率为75 在30 时氨 水的亨利系数为129KPa 求出口液相和气相组成 4 2 3吸收过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 解 1 画物料衡算简图 确定衡算体系 2 选择计算基准 以为计算基准 则 3 列物料衡算式 总物料衡算式 水的物料衡算式 氨物料衡算式 浓度限制式 解 3 列物料衡算式 过程限制式 联立上面方程求解得 4 求解 验算及列进出口物流表略 4 2物理单元操作过程的物料衡算 物理单元操作过程的物料衡算 列衡算式及求解时应注意 1 列出的独立衡算式数目等于输入和输出物料中化学组分的数目 为使方程个数和变量个数相等 需全面考虑已知条件 能列出的方程有浓度限制式 过程限制式等 2 为避免求解方程组的繁琐 首先列出含未知量数目最少的物料衡算方程 最好是能列出一个方程解一个未知数 然后一步步求解其他方程 3 若体系内有很多组分的物流 最好将每股物流编号 并表示出已知的量及组成 计算关键 1 独立衡算体系的确定 2 选择计算的着手点 有多个设备的过程可划分为多个衡算体系 4 2 4有多个设备过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 例4 5有两个蒸馏塔的分离装置 将含50 苯 30 甲苯 20 二甲苯 均为摩尔百分数 的混合物分成较纯的三个馏份 其流程图及各流股组成如图所示 计算蒸馏1000mol h的原料所得各流股的量及进塔 物料的组成 4 2 4有多个设备过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 解 1 画物料衡算简图 2 选择计算基准 3 列物料衡算式 以为计算基准 首先进行自由度分析 以确定第一个衡算体系 3 列物料衡算式 以总体系为第一个物料衡算体系 总物料衡算式 苯的物料衡算式 甲苯的物料衡算式 联立上面三个方程式解得 3 列物料衡算式 再以塔 为第二个物料衡算体系 总物料衡算式 苯的物料衡算式 甲苯的物料衡算式 故 验算及进出物流表略 说明 1 对于有多设备的过程 可划分为多个衡算体系 从哪一体系入手 可进行自由度分析 2 当有大量多组分流股时 可列出许多方程 但独立方程的数目应等于设备数与物料组分数的乘积 3 多设备多组成体系 可有多个衡算体系 但独立的衡算体系数目等于设备的数目 4 2 4有多个设备过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 4 2物理单元操作过程的物料衡算 作业 1 现有1000kg混酸 组成为26 HNO3 56 H2SO4及18 H2O 今需调整至组成为30 HNO3 58 H2SO4及12 H2O 试计算需加下列两种酸各多少kg 1 含8 H2SO4 87 HNO3及5 H2O的含硫酸硝酸 2 98 浓硫酸 4 2物理单元操作过程的物料衡算 2 含轻烃较高的汽油 需经精馏塔将大部分丙烷 丁烷 戊烷除去 以提高汽油的稳定性 现需处理的不稳定汽油组成如下 计算 1 若全部C3H8 C4H10在馏出液中 C6H14 C7H16 C8H18在塔底残液中 C5H12的一