物料衡算与能量衡算培训教材

第三章物质平衡和能量平衡。简介：从上述工艺设计和工艺设计程序可以看出，当工艺方案确定后，必须进行物料平衡，然后根据物料平衡的结果进行能量平衡。那么，你为什么做会计？物质平衡和能量平衡的任务是什么？(也就是说，它是什么？你是怎么计算的？(会计的方法和程序是什么？因此，本章的主要目的是阐明：物质平衡和能量平衡的目标和任务。熟悉物料平衡和能量平衡的方法和步骤，并掌握其应用。能确定原材料消耗定额，判断是否满足设计要求。可以确定和列出每台设备的输入和输出物流、摩尔分数组成和其他组成表示方法。在此基础上，可以进行设备选型和设计，确定三废排放的位置、数量和组成，有利于进一步提出三废治理方法。作为热量计算的基础。根据计算结果，绘制物流图，可用于管道设计和选材、仪表和自动控制设计等。1、物料平衡的目的、任务、方法和程序，1。物料平衡的目的，2。物料平衡的任务，1、物料平衡的目的、任务、方法和程序，根据设计项目所需的年产量，利用质量守恒定律，研究整个过程或单位过程或设备，计算物流和零部件的投入或产出等。安排计算结果，安排计算结果，并根据要求的换算标准将其列入原材料消耗表。绘制材料流程图。3。物料平衡方法，1。物料平衡的目的、任务、方法和程序，收集可靠的基础或数据(即物料平衡的基础)，正确选择计算基础，根据不同过程列出适当的平衡公式，并进行计算。设计任务书确定的技术方案、产品生产能力、年工作时间和操作方法。建设单位或研究单位提供的要求、设计参数、实验室试验或中试等数据主要包括主要化学反应方程式、反应物配比、转化率、选择性、总收率、催化剂状态和添加比例、催化剂是否回收、安全性能(爆炸上限和下限)等。原料和产品的分离方法，各步骤的回收率，以及使用物料分离剂时分离剂的比例。特殊化学品的物理性质，如沸点、熔点、饱和蒸汽压、闪点等。工艺流程示意图，3.1物料平衡计算依据，时间基准：连续生产时，一段时间间隔内的投料量或生产产品量，如1秒、1小时、1天等。应作为计算基准。该基准可以直接与生产规模和设备设计计算联系起来。例如，300万吨乙烯装置的年产量为8000小时，平均每小时产量为37.5吨。对于批量生产，一个釜或一批物料的生产周期一般可以作为基准。质量标准：当体系介质为液相或固相时，宜选择一定质量的原料或产品作为计算标准。例如，以煤、石油和矿石为原料的化学过程使用一定量的原料，例如1千克、100千克等。作为基准。如果所用的原料或产品是单一化合物或由已知成分百分比和成分分子量的多种成分组成，则更方便的是使用物质的量(摩尔)作为参考。3.2物料平衡基础，体积基础：对于气体物料，选择体积标准。此时，实际体积应转换为标准体积，即标准体积，以m3(标准体积)表示。这不仅消除了温度和压力变化的影响，而且可以直接转换成摩尔数。气体混合物中各组分的体积分数与摩尔分数相同。干湿基：不含水的干基，否则为湿基。例如，空气的成分通常是21%的氧气和79%的氮气，这是钙3.2物料平衡基础，3.3物料平衡表(稳态过程)，直接计算方法；用反应速率来计算物质阳；元素平衡。通过化学平衡计算；按节点计算；使用连接组分的平衡的直接计算方法是根据化学反应方程式使用化学计量系数的计算方法。化学反应过程中物料平衡的方法如下：4 .物料平衡程序，收集数据，包括两类：和一类为设计任务规定的已知条件；另一个是与工艺相关的物理和化学参数。画一个流程图。标记所有流量份额、已知和未知变量；如果有许多股，给每股编号(见P25图2-2)。确定平衡系统。如有必要，使用虚线表示系统的边界。写下反应公式，包括主要反应和副反应，并标出有用的分子量。选择适当的计算基础列出平衡公式，然后用数学方法求解。整理计算结果，整理计算结果，并根据所需的换算依据将其列入原材料消耗表(见图)。绘制物料流程图有时被列为投入产出物料表、原料消耗清单(三聚氰胺装置物料平衡结果的换算)、物料平衡实例、1500 t/a乙酸乙酯车间酯化装置的物料计算，以及2。绘制工艺流程示意图，标注相关数据，然后进行计算。简介：能量平衡是在物料平衡完成后进行的。能量平衡的基础是物质平衡，物质平衡和能量平衡是设备计算的基础。综合能量平衡应包括热能、动能、电能、化学能和辐射能。然而，在化工生产中最常用的能量形式是热能，所以能量平衡在化工设计中通常称为热平衡。二、能量平衡计算的主要任务和基本方法。计算过程中一些设备的热负荷或换热量。换热设备的热负荷包括换热器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器、蒸馏塔顶部冷凝器、蒸馏塔再沸器等。反应器换热能力的计算包括间歇反应器、连续反应器、换热固定床反应器、中间间接换热多级绝热固定床反应器、流化床反应器、带冷却或加热套管的管式反应器、带换热装置的鼓泡反应器等。对于一些具有较大热效应的吸收过程(主要在化学吸收中发现)，计算吸收塔冷却装置的热负荷。吸收塔内设置制冷量(碱行业的碳化塔是一个有多个冷却水箱的吸收塔)。冷却装置的热负荷由吸收塔的热平衡计算。2.1、热平衡计算的主要任务(三大任务)，计算热剂和冷剂的用量或冷热流量比或温度冷激式多级绝热固定床反应器的冷激剂加热蒸汽用量、冷却水用量、冷冻盐水用量，这些量是供热等其他工程设计的依据。有机高温热载体(如联苯、导热等)的循环量。)和熔盐当这些高温热载体用于工业时，它们通常被设计为循环系统(例如，熔盐循环系统可用于邻二甲苯氧化部分(见下图)。在循环过程中，有储罐、换热器或余热锅炉、循环泵等设备。这些设备的重要设计参数是热载体的循环量，而热载体的循环量是通过热平衡计算确定的。2.1、热平衡计算的主要任务(三大任务)，计算热剂和冷剂的量或冷剂和热剂的流量比或温度制冷系统的制冷量以及化工生产中常用的制冷剂循环液氨、液态乙烯、液态丙烯、氟利昂等。作为制冷剂，通过热平衡计算可以确定制冷系统的制冷量和制冷剂循环量，作为制冷系统设计的基本参数，下图是液氨制冷cy的氨合成部分功耗表(或综合表)是初步设计规范的一部分。热平衡计算、设备选型和设备工艺计算完成后，可以列出耗电量表。功耗综合表的一般形式如下表所示。在总结每台设备所需的冷却水和加热蒸汽时，必须考虑一定的余量，建议系数为1.2-1.3。2.1、热平衡计算的主要任务(三大任务)、电耗清单(三聚氰胺装置能量平衡计算结果的换算)，通过热平衡计算，计算加热剂、冷却剂的用量等。结合设备计算和设备运行时间安排(这在间歇运行中尤为重要)，可以得到产生某一产品的整个装置的功耗和每吨产品的功耗定额，从而可以得到每小时、每天和每年的最大功耗，并将计算结果汇总在列表中。以三聚氰酸氦发生器为例，能量计算结果如下表所示。热平衡图画得很正确。对流入和流出系统的热流进行分析和标记。利用能量守恒定律列出热平衡公式，然后进行计算。在计算中，应注意三点：选择每股热流的计算方法；确定各组分的热力学数据，如比焓、比热容、相变热等。可通过手册查阅或估算；选择适当的计算基础。根据热力学第一定律，能量平衡方程的一般形式如下：在热平衡计算中，如果没有轴向工作条件，则加入系统的热量和离开系统的热量应该是平衡的，即在实际中，传热设备的热平衡计算可以表示为：热量的计算方法，热量的计算基础，和定量基础：用哪个量来计算热量。热量可以根据1摩尔或1千克材料计算，然后根据小时转换成热量。也可以通过设备每小时的进料速度直接计算热量。后者更常用。相态参考(也称为参考状态):参考状态是在热平衡计算中确定的，因为焓，一个热力学函数，在热平衡计算中被广泛使用。焓没有绝对值，只有从焓表和焓图中找到的焓值实际上是与焓表或焓表的参考状态的焓差，各种焓表和焓表采用的参考状态不一定相同，因此需要在热平衡计算中指定参考状态。基准状态可以任意指定。不同的材料可以使用不同的基准，但是对于相同的材料，进口和出口基准状态必须相同。某化工厂年产3000吨31%盐酸，其工艺流程如下图：所示。热平衡计算示例，1。已知条件，炉膛关闭、气体冷却器、膜吸收器、尾气吸收器、缓冲罐、阻火器、缓冲罐等。要求对冷却器和膜吸收器进行热平衡计算，H2，Cl2，400-500，50，水，稀酸11%，盐酸31%，50，废气，废气，排污，2。热平衡，盐酸生产的物料平衡如图所示(以31%盐酸/小时为基准)。热平衡基准：0，1。制冷机部分热量计算、盐酸制冷机热平衡、盐酸熔化热量Q2、盐酸热量Q3、出口气体热量Q4、合成炉气体热量Q1、冷却水带走热量Q5、热量损失Q6、年产3000吨31%的化工厂盐酸工艺物料流程图，根据热平衡公式：输入=输出，对于盐酸气体冷却器，可计算出qq2=q3q4q5q6的热量。当Q1=450时，合成炉气体中每种气体所带热量的总和=qhclqn2 qh2qcoq水蒸气=59.15103 Q2=0.1341.603103=214.8 kJ/hq3=0.354272.21=96.32 kJ/当hQ4=50时，每种气体所带热量的总和=9.302103Q6可忽略不计Q5=Q1 Q2C=4.18KJ/kg。根据热平衡公式：q5=wc/tw=q5/(ct)=49.97/4.18(40-30)=1195 KJ/h冰箱热平衡表(103)，冷冻水量的计算，带热量，KJ/h带热量，kj/h带热量，进口气体带热量Q159.15进口气体带热量Q39.3溶解气体带热量Q20.2148盐酸带热量q20.2148 (2)氯化氢气体吸收部分、膜吸收器的热量计算，吸收器的热量平衡图，氯化氢熔化热量Q3，盐酸放出热量Q5，气体放出热量Q4，稀盐酸放出热量Q2，冷却水带走热量Q6，设备热量损失Q7，气体放出热量Q1，设备进出吸收器的热量损失忽略不计，如下图所示，根据热量平衡关系可得到：Q1 Q2 Q3=Q4 Q5 Q6。 热量的计算Q1=50，每种气体带进来的热量之和=9.302103 Q2=W1=290.5217.7=63.25103 kJ/HQ3=W1=(116.12-50.65)1.70103=111.6103 kJ/HQ4=尾气中每种气体带走的热量之和=3.926103 Q5=Wi=根据热平衡公式：q6=wc/tw=q6/(ct)=105.2103/