物料衡算培训课件(PPT 71页).pptx

;;一、物料衡算的作用;二、物料衡算的类型;化学过程的物料衡算：发生化学合成反应，通过化学 组分平衡和元素平衡进行计算。主要涉及化学反应速率、转化率、收率等。;按操作方式分为： 连续过程的物料衡算 间歇过程的物料衡算 按衡算目的分为：;;物系:是人为规定一个过程的全部或它的某一部分作为完 成的研究对象,也称体系或系统.他可以是一个单元操作, 一个反应,也可以是一个车间、工段或设备。 对孤立的封闭系统，公式为：;四、物料衡算的基本方法和步骤 ;若有化学反应，要写出所有物系的化学反应方程式。 如硫酸磺化甲苯生产对甲苯磺酸 ;3.根据给定条件画出流程简图; 反应系统;4.选定物料衡算基准; 3、体积基准 ;例题 丙烷充分燃烧时，通入的空气量为理论量的125％，反应式为 C3H8+5O2＝＝3CO2+4H2O 问100mol 燃烧产物需要多少摩尔空气？;（一）取1mol C3H8 为计算基准;产生烟道气的量＝3+4+1.25+23.51＝31.76mol;5. 列出物料平衡表。; 第二节 物理过程的物料衡算;解：混酸配制过程可在搅拌釜中进行。以搅拌釜为衡算范围，绘出混酸配制过程的物料衡算示意图。图中 为92.5%的硫酸用量， 为98%的硝酸用量， 为含69%硫酸的废酸用量。;解：取设备为衡算体系，1000千克混酸为计算基准;;例2 一种废酸，组成为23％(w%)HNO3，57％H2SO4和20％H2O，加入93％的H2SO4及90％的HNO3，要求混合成 27％HNO3，60％H2SO4的混合酸，计算所需废酸及加入浓酸的量。;（2）选择计算基准 4个物流均可选，选取100kg混酸为基准。 （3）列物料衡算式 总物料衡算式 x+y+z=100 H2SO4的衡算式 0.57x+0.93y=100??0.6=60 HNO3的衡算式 0.23x+0.90z=100х0.27=27 解方程得： x=41.8kg; y=39kg; z=19.2kg;例3 拟用连续精馏塔分离苯和甲苯混合液。已知混合液的进料流量为200kmol?h-1，其中含苯0.4(摩尔分率，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、塔釜釜液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分率表示。;解：以连续精馏塔为衡算范围,绘出物料衡算示意图。图中F为混合液的进料流量,D为塔顶馏出液的流量,W为塔底釜液的流量,x为苯的摩尔分率。 图中共有3股物料，3个未知数，需列出3个独立方程。;对全塔进行总物料衡算得，以１小时为计算基准 D+W=200 (a) 对苯进行物料衡算得 D×xD +0.01W =200?0.4 (b) 由塔顶馏出液中苯的回收率得 D×xD =200?0.4 ?0.985 (c) 联解式(a)、(b)和(c)得 D=80kmol?h-1，W=120 kmol?h-1，xD=0.985;２.中药制药过程的物料衡算 例４ 某复方中药制剂，其各味原药材采用三级逆流罐水提取工艺，每级提取罐每批拟投中药材总重100kg,药材在罐内预先用水润湿，据测定每1kg干药材可吸水1kg。浸提加８倍量药材的水．已知三级水提取的总出液系数：8.04kg提取液／kg药材；提取液中固溶物含量0.578%;三级提取后得到的浓浸提液密度为1020kg/m3;蒸汽蒸馏得挥发油0.001kg挥发油／kg药材，馏出时的组成0.3%。对该三级提取作物料衡算。;M浓浸提液(100℃);M挥发油 = 300×0.001 = 0.3 (kg);Σ输入水量 = Σ输出水量 ;浓浸提液(100℃) 2412kg ;;第三节 化学过程的物料衡算 ;转化率x ;例５ 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，反应产物中含对甲苯磺酸1460kg，未反应的甲苯20kg。试分别计算甲苯的转化率。;则甲苯的转化率为 ;（２）收率Y ;质量收率;（3）选择性;转化率选择性和收率的关系;例５ 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，反应产物中含对甲苯磺酸1460kg，未反应的甲苯20kg。试分别计算对甲苯磺酸的收率和选择性。; 对甲苯磺酸的收率为 对甲苯磺酸的选择性为;例题 苯与丙烯反应生产异丙苯，丙烯转化率为84％，温度为523K、压力1.722MPa、苯与丙烯的摩尔比为5。原料苯中含有5％的甲苯，假定不考虑甲苯的反应，计算产物的组成。;选定体系如图，基准为原料苯F2＝100mol，由题意知：原料丙烯F1＝20mol。;则　Ｙ消耗丙烯=20-3.2＝16.8 (mol); ;