化工设计第二章工艺计算
53页1、第二章 工艺计算,物料衡算与能量衡算是进行化工工艺过程设计及技术经济评价的基本依据。通过对全生产过程或单元过程的物料和能量的衡算,计算得到: 1)主、副产品产量; 2)原材料的消耗定额,过程的物料损耗; 3)“三废”的生成量及组成; 4)水、电、汽或其他燃料等消耗定额; 5)设计物料流程图。,第二章 工艺计算,根据物料衡算和能量的衡算结果,可以: 1)对生产设备进行设计和选型; 2)确定产品成本等各项技术经济指标,从而可以定量地评述所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理,技术上是否先进。,第一节 物料衡算,物料衡算的概念: 对物料平衡进行计算称为物料衡算。即以生产过程或生产单元设备为研究对象,对其进出口处进行定量计算。 物料平衡的理论依据是质量守恒定律,即在一个孤立体系中不论物质发生任何变化(不包括核反应)它的质量始终保持不变。,物料衡算的分类,1、按操作方式 分为间歇操作、连续操作及半连续操作等三 类物料衡算; 2、按状态 将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类 衡算。 3、按衡算范围 分为单元操作过程(或单个设备)和全流程的两 类物料衡算;,物料平衡方程式,根据质量
2、守恒定律,对某一个体系内质量流动及变化的情况用数学式描述物料平衡关系则为物料平衡方程式。其基本表达式为: G1=G2+G3+G4 式中,G1输人体系的物料质量; G2 离开体系的物料质量; G3 体系内积累的物料质量; G4 损失的物料质量(如跑、冒、滴、漏),物料衡算的方法和步骤,1、选定衡算范围,画出流程示意图,稀溶液,二次蒸汽,F,wf,W,加热蒸汽,凝水,提浓液,B,wB,物料衡算步骤,2、确定发生的反应,列出主、副化学反应式 3、确定计算任务 4、收集数据资料(生产规模、时间,转化率,选择性,收率、质量收率,原材料及产品规格,有关物理化学常数) 5、选定计算基准(时间,质量,体积,干湿) 6、建立物料平衡方程,展开计算 7、整理并校核计算结果 8、绘制物料流程图、填写物流表,列物料平衡式时应注意的事项,(1)物料平衡是指质量平衡,不是体积或物质的量(摩尔数)平衡。若体系内有化学反应,则衡算式中各项用摩尔时为单位时,必须考虑反应式中的化学计量系数 。,列物料平衡式时应注意的事项,(2)对于无化学反应体系,能列出独立物料平衡式的最多数目等于输入和输出的物流里的组分数。 (3)在写
3、平衡方程式时,要尽量使方程式中所包含的未知数最少。,连续过程的物料衡算,直接求算法:对于过程简单,比如只有一个未知数的时候。 利用结点进行衡算:多股物料的进出 利用联系组分进行物料衡算:有惰性物料存在的时候,例题(类型:连续有反应),1、35页例2-1 2、甲醇制造甲醛的反应过程为: CH30H + 1/2 O2 HCHO + H20 反应物及生成物均为气态,若使用50的过量空气,且甲醇的转化率为75,试计算反应后气体混合物的摩尔组成。,物料衡算计算举例,解: 画出流程图,空气 (过量50%),CH3OH HCHO H2O N2,催化 反应器,CH3OH,基准:1 mol CH3OH 根据反应方程式 O2(需要)= 0.5 mol; O2(输入)= 1.5 0.5 = 0.75 mol; N2(输入)= N2(输出)= 0.75(79/21)= 2.82 mol CH3OH为限制反应物 反应的CH3OH = 0.75 1 = 0.75 mol 因此 HCHO(输出)= 0.75mol CH3OH(输出)= 1-0.75=0.25mol O2(输出)= 0.75-0.75x0.5=0.3
4、75mol H2O(输出)= 0.75mol,计算过程,计算结果,间歇过程的物料衡算,间歇过程的特点是将原料一次性装入反应器内,化学反应达到要求的反应程度后,停止反应卸出全部物料。 因为间歇反应的物系组成随时间而变,所以物料衡算必须建立时间平衡关系。,例题(类型:间歇过程无反应),1、38页例2-2 2、采用蒸发方法将浓度为10NaOH及10NaCl的水溶液进行浓缩。蒸发时只有部分水分汽化成为水蒸气而逸出,部分NaCl结晶成晶粒而留在母液中。操作停止后,分析母液的成分为:50NaOH,2NaCl及48H2O。若每批处理1000 kg原料液,试求每批操作中:1)获得的母液量,2)蒸发出的水分量,3)结晶出的NaCl量。,计算过程,解:本题为间歇过程, 因此以每批处理量为基 准进行物料衡算。流程 示意图,组分物料衡算: NaOH平衡 1000 x 0.1 = 0.5F4 NaCl平衡 1000 x 0.1 = 0.02F4 + F3 H2O平衡 1000(1-0.1-0.1)= F2 + 0.48F4 解方程得: F2 = 704kg,F3 = 96kg, F4 = 200kg,带循环和旁
《化工设计第二章工艺计算》由会员san****019分享,可在线阅读,更多相关《化工设计第二章工艺计算》请在金锄头文库上搜索。
高中化学实验方案的设计第一节制备实验方案设计
高中生物实验室配置
高中体育与健康课程田径必修模块单元教学方案
高中通用技术方案的构思方法-设计分析教案苏教版必修
高中生物室配置
高中信息技术网络技术应用选修模块教学评价方案
骆小学教师戏曲知识培训方案(I)
麻村小学阳光体育活动计划及实施方案
高桥小学幼小衔接活动方案
马摆小学控辍保学实施方案
金阳街道中心小学未成年人思想道德建设实施方案
龙扬小学第32个爱国卫生月活动方案
魏家井联小学度控辍保学工作方案
高区第九届初中骨干教师课堂教学能力展示活动
长沙县2018年度小学生课外阅读知识竞赛及书目
阳江中心小学一月一事之五月主题活动方案
长营小学校园体育活动实施方案
高考历史备考方案-陈军
高考语文第5课父亲课前预案苏教版选修现代散文选读
高考语文第9课铃兰花课前预案苏教版选修现代散文选读
2024-05-10 29页
2024-05-10 33页
2024-05-10 48页
2024-05-10 30页
2024-05-10 30页
2024-05-10 40页
2024-05-10 25页
2024-05-10 43页
2024-05-10 16页
2024-05-10 31页