物料衡算基本理论

1、物料衡算基本理论 四、衡算方法和步骤 1，明确衡算目的通过物料衡算确定生产能力、纯度、收率 2，明确衡算对象划定衡算范围，绘出物料衡算示意图 3，对有化学反应的体系应写出化学反应方程式 4，收集与物料衡算有关的计算数据 生产规模；原辅材料、中间体及产品规格； 有关定额和消耗指标（产品单耗、配料比、回收率、提取率、收率） 有关的物理化学常数（密度、蒸汽压、相平衡常数） 5，选定衡算基准 6，列出物料衡算方程式 7，根据物料横算结果，编制物料平衡表 物料衡算举例 一、物理过程物料衡算 实例 6-1 硝化混酸配制过程物料衡算。 已知混酸组成为硫酸 46%（质 量百分比，下同） 、硝酸 46%、水 8

2、%，配制混酸用的原料 92.5%的 工业硫酸、 98%的硝酸以及含硫酸 69%的硝化废酸。试通过物料衡 算确定配制1000kg混酸时各原料的用量。为简化计算，设原料中除 水外的其他杂质可忽略不计。 明确衡算目的 明确衡算对象 以搅拌釜为衡算范围，绘制混酸配制过程物料衡算示意图 GH2SO4 混酸配制 G HNO3 硝化混酸 搅拌釜 1000kg G废 图中共有4股物料，3个未知数，需3个独立方程 对硝酸进行物料衡算0.98GHno3二0.46 1000 对硫酸进行物料衡算0.9253h2sq 0.69G废二0.46 1000 对水进行物料衡算 0.075Gi2SQ * 0.02GhnO3 +

3、0.3G废二 0.08 1000 联立方程解得Gh2so4二399.5 kg G HNO 3 二 469.4 kg G 废=131.1 kg 混酸过程物料衡算表 输 入 物料名称 工业品 量/kg 质量组 成/% 输 出 物料名称 工业品量 /kg 质量组成/% 硝酸 469.4 98 硝化混酸 1000 硫酸46 硫酸 399.5 92.5 硝酸46 废酸 131 1 69 水8 总计 1000 总计 1000 二，化学过程的物料衡算 1,化学过程的几个概念 反应物A的反应消耗量，ccc/ 工 100% 反应物A的投料量 转化率 收率（产率） 按目标产物收得量折算的反应物A的量 反应物A的投

4、料量 100% 选择性 按目标产物收得量折算的反应物的量 反应物A的反应消耗量 100% 例6-2甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯的投料量为 1000kg，反应产物中含有对甲苯磺酸 1460kg,未反应的甲苯20kg。 试分别计算甲苯的转化率、对甲苯磺酸的收率和选择性。 CH H2SO4 则甲苯的转化率为 Xa 100020100% 二 98% 1000 则甲苯磺酸的收率为 146092 1000172 100% = 78.1% 则甲苯磺酸的选择性为 79.7% 总收率 总收率为各个工序的收率之积 3,连续操作过程的物料衡算 实例6-4 在催化剂作用下，乙醇脱氢可制备乙醛，其反应方程式

5、为 GH5oh 同时存在副反应 CH3CHO h2 2 C2H5OH *ch 3cooc 2H 已知原料为无水乙醇（纯度以100%计），流量为1000kgh-1,其转化 率为95%，乙醛收率为80%，试对该过程进行物料衡算 以反应器为衡算范围，绘出物料衡算示意图，如图6-4所示 乙醇：1000kg/h 纯度100% 图中，1股进料，1股出料， 衡算目的：确定出料的组成 衡算基准：以单位时间内的进料量为基准 主反应方程式 c2h5oh -CH3CHO h2 副反应方程式 2 CHOH CH 3COOC 2h5 2H2 出料：乙醇流量为： 1000 (1 - 0.95)= 50.0(kgh) 乙醛

6、流量为： 乙酸乙酯流量为: 1000 0.95 0.8 44 二 727.0kh1) 46 10000.95(1 O.8)88= 181.7gh1) 氢气流量为： 1000- 50- 727- 181.7 41.3(k出h) 乙醇催化脱氢过程物料衡算表 输 入 物料 名称 流量 /kg h-1 质量 组成 /% 输 出 物料名称 流量 /kg h-1 质量 组成/% 乙醇 1000 100 乙醇 50 5 乙醛 727 72.7 乙酸乙酯 181.7 182 氢气 41.3 4.1 总计 1000 100 总计 1000 100 随堂练习 拟用连续精馏塔分离苯和甲苯混合液。已知混合液的进料量为 200kmolh-1，其中含苯0.4 （摩尔分数，下同），其余为甲苯。若规 定塔底釜液中苯的含量不高于 0.01,塔顶馏出液中苯的回收率不低于 98.5%,试通过物料衡算确定塔顶馏出液、塔釜釜液的流量