物料衡算与能量衡算培训资料

最后一课的主要教学内容是典型化工设备(泵、压缩机、换热器、反应器、蒸馏塔)的自动控制方案。泵：离心泵、容积泵和真空泵。压缩机：往复式和离心式。热交换器：无相变，相变。反应器：釜式反应器和固定床反应器。蒸馏塔：汽提段指标控制，精馏段指标控制，蒸馏塔双温差控制。自动控制设计的条件。第三章化学过程中的物质平衡和能量平衡、物质平衡和能量平衡是利用物理和化学的基本规律，对化学过程单元和化学过程单元系统中的物质平衡和能量平衡进行的定量计算。确定原材料的消耗和定额。确定每个物流的流量、组成和状态。确定每个设备中材料转换和能量转移的速度。它为确定运行方案、设备选型、设备尺寸确定以及管道设施和公用工程设计提供了依据。第0节物料平衡的基本方法和程序1。物料平衡的基本方法，化学过程间歇操作过程的类型：在生产操作开始时添加原料，然后进行反应或其他操作，直到操作完成后物料一次性排出。连续作业过程：在整个作业期间，原材料连续稳定地进入生产设备，同样数量(总量)的材料连续地从设备中排出。半连续作业过程：作业过程中，一次或分批输入物料，连续出料，或连续输入物料，一次或分批出料。稳态操作意味着整个化学过程的操作条件不会随着时间而改变。首先，物料平衡计算的基本方法，物料平衡方程，进入处理单元的物料量，流出处理单元的物料量，在处理单元中产生的物料量，在处理单元中消耗的物料量，在处理单元中累积的物料量， (Fi)(Fo)(DP)(Dr)(W)(Fi-Fo)(DP-Dr)=W稳定运行过程(Fi-Fo) (Dp-Dr)=0系统中无化学反应(Fi-Fo)=W稳定运行过程系统中无化学反应(Fi-Fo)=0物料平衡参考时间参考、批次参考、质量参考、物质数量参考和标准体积参考。 2.物料平衡的基本程序。1.收集计算数据。2、绘制物料流程图。3.确定会计制度。4.写出化学反应方程式，包括主反应和副反应，并标出有用的分子量。5.选择适当的计算基准，并在流程图中指明所选的基准值。6、列出物料平衡公式，然后用数学方法求解。7.将计算结果列入投入产出材料表(材料平衡表)。8、检查计算结果，第一段物料平衡连续过程，稳态过程，系统中无物料堆积。(3-1)，fi-第一物流材料的数量和流速；xij物流I中组分j的摩尔分数；vjm第M化学反应中J组分的化学计量系数；Rm第m个化学反应的反应速率。Nr过程中涉及的化学反应的数量。(1)非反应过程的物料平衡，实施例3-0A向由23%(质量%)硝酸、57%硫酸和20% H2O组成的废酸中加入93%浓H2SO4和90%浓HNO3，并要求将其混合成27% HNO 3和60% H2SO4的混合酸，并计算废酸和浓酸的所需量。(实施例3-0A)溶液：设定x废酸、y浓缩硫酸和z浓缩硝酸的量；(千克)1。绘制物料流程图(见上一页图)2。选择基准：100公斤混合酸3。列出物料平衡方程式。总物料平衡方程x y z=100(1)H2SO 4平衡方程0.57 x 0.93y=1000.6=60(2)HNO 3平衡方程0.23x 0.90z=1000.27=27(3)求解方程(1)、(2)和(3)得到：X=41.8kg千克，y=39kg千克，z=19.2kg千克；水量=41.80.2 390.07 19.20.10=13千克。例3-0B，有一个蒸馏塔，其输入和输出物料的体积和组成如下图所示。输入材料中98.7%的成分是分散的示例3-0B解决方案，3。物料平衡公式列表：流程2中的组件A为： Px=10020.7%=19.74千克(1)组件A为10020%=W0.5 % 19.74(2)W=52千克物料平衡总公式100=P W (3) P=100-52=48 KGB组件平衡公式10030%=5.5 Wpy(4)Y=56.54% X=19.74/P 反应过程中的物料平衡，1，反应转化率，选择性和产率概念限制反应物：当化学反应原料不按化学计量配料时，以最小化学计量存在的反应物称为限制反应物。 过量反应物：在未按化学计量比计量的原料中，某些反应物的量超过了限制反应物完全反应所需的理论量，这称为过量反应物。超额百分比：超额反应物的百分比，超过将反应物限制在所需理论量所需的理论量。转化率：反应物从其输入中反应出来的百分比。选择性：反应物转化为所需产物所消耗的量占反应物反应量的百分比。产率：目标产物的量除以反应物输入的量以百分比表示。2.反应过程中的物料平衡。直接解法只包含一个未知量或成分，可以根据化学反应公式直接求解。元素平衡算法输入(特定元素)=输出(相同元素)。使用链接组件作为平衡“链接组件”是指与材料一起输入系统，但完全不参与反应，并与材料一起从系统输出的组件。在整个反应过程中，它的量不会改变。示例3-1自学，组件编号；计算图；等式和约束；变量分析；解方程。在第二部分，车间(单元)的物料平衡，P60情况3-2，图3-2，氨合成原料气中的一氧化碳通过变换反应除去。计算中间流F4的成分。(自学)P62案例3-3，图3-3，乙烯直接水合生产乙醇过程中的物料平衡。(自学)，本课的主要内容，物质平衡的基本方法，物质平衡的基本程序，非反应过程中的物质平衡，反应过程中的物质平衡3-0A，3-0B。1.复习讲座的内容。2，例3-1，例3-2，例3-3。课