第6节物料衡算

（一）物料衡算的基本方法 1、物料衡算进行的步骤

⑴画出物料衡算示意图(如方框图)

⑵写出化学反应方程式（包括主反应和副反应） ⑶列出已知数据和由物料平衡所需要求解的问题

⑷决定系统的边界.即根据由物料平衡所需要求解的问题,确定计算范围. ⑸选定计算基准

⑹收集计算所需要的数据 ⑺进行物料衡算

⑻将物料衡算结果列成物料平衡表，画出物料平衡图 2、物料衡算式

物料衡算是研究某一个体系内进、出物料量及组成的变化

所谓体系就是物料衡算的范围，它可以根据实际需要人为的选定。体系可以是一个设备或几个设备，也可以是一个单元操作或整个化工过程。

进行物料衡算时，必须首先确定衡算的体系。根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。所以，物料衡算的基本关系式应该表示为： 体系中积累=输入－输出+生成－消耗

式中生成或消耗是因反应而生成或消耗的量;积累项可正可负.当积累项不为零时，称为非稳定过程;积累项为零时,称为稳定过程。 稳定过程: 输入=输出－生成+消耗

对无反应的稳定过程：输入=输出。

如图，共有三个流股，进料F及出料P和W。有两个组分。每个流股的流量及组成如图所示。图中x为质量分数。

Fxf1xf21过 程23Pxp1xp2Wxw1xw2

无化学反应的连续过程物料衡算可列出物料衡算式：

总物料衡算式 FPW 每种组分衡算式 Fxf1pxp1WxW

1 Fxf2pxp2WxW2

有化学反应 是 非 物料平衡形式（稳态过程） 平衡式类型 总平衡式 物料平衡形式 总质量平衡式 总物质的量平衡式 无化学反应 是 是 组分平衡式 组分质量平衡式 组分物质的量平衡式 是 是 非 非 元素原子平衡式 元素原子质量平衡式元素原子物质的量平衡式 是 是 是 是 3、物料衡算的基准

基准选得适当可是计算简化。究竟采用什么作基准视具体情况而定，不宜硬性规定，可建议： （1）以1t产品为基准。 （2）以1mol某反应物为基准。

（3）在连续操作中，以单位时间，即㎏/h或kmol/h作基准；在间歇操作中，以㎏/批为基准。

（4）有化学变化的过程，适宜采用重量作基准；无化学变化的过程，以重量或kmol/h为基准。

（5）对于液固系统常用单位质量作基准，而其相常用单位体积作基准 （一）物料衡算的基本方法

某尿素厂的生产能力为6万t尿素/a,年操作日300d，尿素的氨耗为0．6t氨/t尿素，生产过程的氨损失按5％考虑，已知以1t氨为基准的某股气体的组成和量如下表所示：

组成 CO2 CO H2 N2 CH4 合计 %(mol) 28.56 1.2 52.61 17.05 0.575 100 kmol .30 2.29 100.04 32.43 1.093 190.99

列出该股气体的组成和流量表.

解：小时产量为

600000.61.055.25t/h

30024以1t氨为基准的各组分的kmol量乘以5.25所得结果为流量. 气体的流量和组成如下表所示:

组成 CO2 CO H2 N2 CH4 合计 %(mol) 28.56 1.2 52.61 17.05 0.575 100 kmol 285.1 12.02 525.2 170.2 5.74 998.3