化工物料平衡
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化工过程中的物料平衡与传递
传递过程：描述物料在反应器中的流动和传递方式
协同作用：物料平衡和传递过程相互影响，共同决定化学反应的进行和产 物的生成 应用：在化工过程中，通过控制物料平衡和传递过程，可以实现对化学反 应的精确控制，提高生产效率和产品质量。
物料平衡与传递过程的控制策略与优化方法
物料平衡：确保物料在生产过程中 的数量和质量符合要求
物料平衡的实践应 用
物料平衡在化工工艺流程中的作用
物料平衡是化工工艺流程设计的基础 物料平衡可以预测化学反应的转化率和收率 物料平衡可以帮助优化工艺流程，提高生产效率 物料平衡可以确保产品质量和稳定性
物料平衡在化工生产中的优化
物料平衡在化工生产中的重要性 物料平衡在化工生产中的优化方法 物料平衡在化工生产中的优化效果 物料平衡在化工生产中的优化案例分析
物料平衡计算方法：通过测量反应前后的物料量，计算物料的输入量和 输出量，从而确定物料的平衡状态。
物料平衡的应用：在化工过程中，物料平衡原理和计算方法可以用于优 化生产工艺、提高生产效率、减少物料浪费等。
物料平衡的注意事项：在计算物料平衡时，需要注意物料的种类、纯度、 浓度等因素，以确保计算结果的准确性。
化添加工副过标程题 中的物料 平衡与传递
汇报人：
目录
PART One
添加目录标题
PART Three
物料平衡的实践应 用
PART Five
传递过程的实践应 用
PART Two
物料平衡的基本概 念
PART Four
传递过程的基本原 理
PART Six
物料平衡与传递过 程的相互关系
单击添加章节标题
物料平衡的基本概 念
传递过程的物理基础
传递过程：物质、能 量、信息的传递过程
协同作用：物料平衡和传递过程相互影响，共同决定化学反应的进行和产 物的生成 应用：在化工过程中，通过控制物料平衡和传递过程，可以实现对化学反 应的精确控制，提高生产效率和产品质量。
物料平衡与传递过程的控制策略与优化方法
物料平衡：确保物料在生产过程中 的数量和质量符合要求
物料平衡的实践应 用
物料平衡在化工工艺流程中的作用
物料平衡是化工工艺流程设计的基础 物料平衡可以预测化学反应的转化率和收率 物料平衡可以帮助优化工艺流程，提高生产效率 物料平衡可以确保产品质量和稳定性
物料平衡在化工生产中的优化
物料平衡在化工生产中的重要性 物料平衡在化工生产中的优化方法 物料平衡在化工生产中的优化效果 物料平衡在化工生产中的优化案例分析
物料平衡计算方法：通过测量反应前后的物料量，计算物料的输入量和 输出量，从而确定物料的平衡状态。
物料平衡的应用：在化工过程中，物料平衡原理和计算方法可以用于优 化生产工艺、提高生产效率、减少物料浪费等。
物料平衡的注意事项：在计算物料平衡时，需要注意物料的种类、纯度、 浓度等因素，以确保计算结果的准确性。
化添加工副过标程题 中的物料 平衡与传递
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PART Three
物料平衡的实践应 用
PART Five
传递过程的实践应 用
PART Two
物料平衡的基本概 念
PART Four
传递过程的基本原 理
PART Six
物料平衡与传递过 程的相互关系
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物料平衡的基本概 念
传递过程的物理基础
传递过程：物质、能 量、信息的传递过程
化工生产过程物料衡算能量衡算介绍课件
化工生产过程的特点
01 连续性：化工生产过程通常为连续生产，以保证生产效 率和产品质量。
02 复杂性：化工生产过程涉及多种化学反应和物理变化， 过程复杂，需要精确控制。
03 安全性：化工生产过程涉及易燃、易爆、有毒等危险物质， 需要严格控制生产条件和操作流程，确保生产安全。
04 环保性：化工生产过程会产生废气、废水、废渣等污染物， 需要采取有效措施进行环保处理，降低对环境的影响。
物料衡算能量衡算在化工生产过程中的作用
物料衡算：计算物料的投入和产出，确保生产过程的物料平衡，提高生产效 率。
能量衡算：计算生产过程中的能量消耗和产出，优化生产工艺，降低能耗， 提高能源利用率。
物料衡算能量衡算相结合：综合考虑物料和能量的平衡，优化生产工艺，降 低生产成本，提高生产效益。
物料衡算能量衡算在化工生产过程中的应用：广泛应用于化工生产过程的设 计、优化和改进，提高生产过程的安全性、环保性和经济性。
物料衡算在质量管理中的应用：物料衡算可以帮助分析产品 质量情况，从而制定质量控制措施和优化质量管理。
能量衡算的概念
能量衡算是化工生产过程中对能量 进行计算和分析的方法
能量衡算的目的是为了优化生产过 程，提高能源利用效率
能量衡算主要包括热能、机械能、 电能等能量的计算和分析
能量衡算可以帮助企业降低生产成 本，减少能源消耗，提高生产效率
视觉效果：运用色彩、图片、动画等元素，提高课 件的视觉效果和吸引力
互动设计：设置提问、讨论、练习等互动环节，提 高学员的参与度和学习效果
课件制作工具：选择合适的课件制作工具，如 PowerPoint、Keynote等，提高制作效率和质量
能量衡算的应用
优化生产工艺：通过能量衡 算，可以优化生产工艺，提 高生产效率
物料平衡名词解释
物料平衡名词解释物料平衡（Material balance）是一种在化工、环境工程等领域中广泛应用的方法，用于分析和计算系统内物质的流动和转化情况。
物料平衡是一种守恒原理，即物质在系统内的总量不会增加或减少，只会发生转移或转化。
在物料平衡中，需要确定系统的输入和输出物料流量，以及物料在系统内的转化过程。
物料流量包括进料流量、出料流量和循环流量等，可以通过测量、估算或模拟来获取。
物料转化过程包括物料的转化、混合、分离、干燥、蒸发等，需要根据具体情况进行分析和计算。
物料平衡的目的是通过对系统内物料流动和转化的分析，确定各个关键点的物料流量和质量，从而优化系统的运行和设计。
物料平衡常用于计算反应器、分离器、传热器等化工设备的物料流量和转化情况，以及处理污水、废气等环境系统中物质的去除和转化效率。
物料平衡的基本原理是质量守恒定律，即系统内物料的总质量不变。
根据质量守恒定律，可以建立物料平衡方程，通过方程求解，得到各个关键点的物料流量和质量。
物料平衡方程一般包括进料量等于出料量加上系统内物料的转化量或转移量的等式。
物料平衡的计算方法有很多，常用的有代数法、图解法和计算机模拟法等。
代数法是一种基于代数方程的计算方法，通过建立物料平衡方程组，利用方程组求解方法计算物料流量和转化量。
图解法是一种基于图解分析的计算方法，通过绘制物料平衡图，利用图解分析方法计算物料流量和转化量。
计算机模拟方法是利用计算机对系统进行建模和仿真，通过模拟系统运行情况计算物料流量和转化量。
物料平衡的应用范围广泛，可以用于化工生产过程的优化和设计，环境系统的废物处理和回收利用，能源系统的能量分配和传输等。
通过物料平衡的分析和计算，可以提高生产效率，减少废物排放，节约能源资源，实现可持续发展。
注册化工工程师执业资格考试-第1章物料能量平衡
物料与能量的协同作用
03
在某些化工过程中，物质和能量的协同作用可以优化过程效率，
例如通过热量回收或物质循环利用等方式实现。
物料能量平衡的优化
过程效率优化
通过调整物料和能量的平衡状态，可以优化化工过程效率，降低 能耗和物耗，提高经济效益。
资源利用优化
合理利用物料和能量资源，可以减少资源浪费，降低环境负担， 实现可持续发展。
物料平衡在化工生产中的应用
1
在化工生产中，物料平衡的应用非常广泛，如原 料配比、产品收率、能耗物耗分析等。
2
通过物料平衡的计算，可以优化工艺流程、提高 产品质量、降低生产成本，同时也有助于发现和 解决生产过程中的问题。
3
注册化工工程师执业资格考试-第2章热力学基础
03 能量平衡
能量平衡的概念
能量平衡是指在一定时间、一定区域内，各种形式的能量在 数量上的守恒关系。在化工生产过程中，能量平衡主要关注 的是物料与能量之间的转换关系。
考试目的和要求
考试目的
通过考试，评估考生是否具备运用化 工原理、化学反应工程、分离工程、 传热和传质等知识，进行物料和能量 平衡计算的能力。
考试要求
考生需要掌握基本的化学工程原理， 能够进行物料和能量平衡计算，了解 化工工艺流程和设备，并能够解决实 际工程问题。
02 物料平衡
物料平衡的概念
物料平衡是指在一个化学反应或化工 过程中，投入的物料和产出的物料在 数量上保持一致的状态。
在化工生产中，物料平衡是确保产品 质量和生产效率的重要前提，也是进 行工艺流程设计、设备选型和操作控 制的重要依据。
物料平衡的计算方法
物料平衡的计算通常采用质量守恒定 律，通过列出化学反应方程式或流程 图，计算各物料的投入和产出量。
第三章物料衡算(新)
C2H4 + 1 O 2 2 H2C CH2 (1) (2) O 2 CO2 + 2 H 2 O
C2H4 + 3 O2
以100kmol进料为基准，用x和y分别代表环氧乙 烷和二氧化碳的生成量，根据题给组成和该系统 的化学反应方程式，可列出下表3-5。
18
表3-5 物料组成
由于反应器出口气体中乙烯和氧的浓度已知， 所以可列出下面两个方程：
解：设 2A+B→2D+E A+D→2C+E C+2B→2F
速率为r1 速率为r2 速率为r3
22
各物质在反应中的变化如表3-4所示 A 进料
/(mol.h-1)
B 100 － r1
C 0
D 0 2r1
E 0 r1
F 0`
200 r2
－2r3
200-2r1-r2 100-r1-2r3
14
有循环物料的反应系统，有两种不同含义的转化 率。一种是新鲜原料通过反应器一次所达到的转 化率，叫单程转化率。这可以理解为以反应器进 口物料为基准的转化率。另一种是新鲜原料进入 反应系统起到离开反应系统止所达到的转化率， 称为全程转化率。显然，全程转化率大于单程转 化率。 （4）收率：转化率是针对反应物而言的，收率则 是针对产物而言的。收率的定义式为：
2.物料衡算基准 选定一个计算基准，并在整个运算中保持一致。 （1）t基准：1d，1h，1s等。 （2）批量基准：每批物料量，Kg/批 。 （3）质量基准：例如取100Kg，一般取某一己知 变量最多或未知变量最少的物流作为基准最为合 适。 （4）体积基准：对气体物料，采用标准体积为基 准，m3,L等。 （5）物质的量基准：有化学反应的取物质的量基 准，mol。
C2H4 + 3 O2
以100kmol进料为基准，用x和y分别代表环氧乙 烷和二氧化碳的生成量，根据题给组成和该系统 的化学反应方程式，可列出下表3-5。
18
表3-5 物料组成
由于反应器出口气体中乙烯和氧的浓度已知， 所以可列出下面两个方程：
解：设 2A+B→2D+E A+D→2C+E C+2B→2F
速率为r1 速率为r2 速率为r3
22
各物质在反应中的变化如表3-4所示 A 进料
/(mol.h-1)
B 100 － r1
C 0
D 0 2r1
E 0 r1
F 0`
200 r2
－2r3
200-2r1-r2 100-r1-2r3
14
有循环物料的反应系统，有两种不同含义的转化 率。一种是新鲜原料通过反应器一次所达到的转 化率，叫单程转化率。这可以理解为以反应器进 口物料为基准的转化率。另一种是新鲜原料进入 反应系统起到离开反应系统止所达到的转化率， 称为全程转化率。显然，全程转化率大于单程转 化率。 （4）收率：转化率是针对反应物而言的，收率则 是针对产物而言的。收率的定义式为：
2.物料衡算基准 选定一个计算基准，并在整个运算中保持一致。 （1）t基准：1d，1h，1s等。 （2）批量基准：每批物料量，Kg/批 。 （3）质量基准：例如取100Kg，一般取某一己知 变量最多或未知变量最少的物流作为基准最为合 适。 （4）体积基准：对气体物料，采用标准体积为基 准，m3,L等。 （5）物质的量基准：有化学反应的取物质的量基 准，mol。
《化工设计》 第三章物料衡算和热量衡算
在下列情况下上式可简化为： ①稳定操作过程（ Fi－Fo）＋Dp－Dr ）＝ W ②系统内无化学反应的间歇操作：Fi－Fo ＝ W ③系统内无化学反应的稳态操作过程： Fi－Fo＝0
对于没有化学反应的过程，一般上列写各组分的衡算方程， 只有涉及化学反应量，才列写出各元素的衡算方程。
• 稳态过程（连续），体系内无物料积累。
F
x f1
P
xp1
W
xw1
F
x f2
P xp2
W
xw2
7.将物料衡算结果列成输入－输出物料表（物料平 衡表），画出物料平衡图。
物料衡算表
组分
输入
质量，kg/d
组分
输出
质量，kg/d
杂质 合计
杂质 合计
8.校核计算结果（结论）。
五、无化学反应的物料衡算
• 在系统中，物料没有发生化学反应的过程， 称为无反应过程。
（三）、物料衡算基准 物料衡算过程，必须选择计算基准，并在整个运算
中保持一致。若基准选的好，可使计算变得简单。
①时间基准 （单位时间可取1d、1h或1s等等）。 ②批量基准； ③质量基准 例如: 可取某一基准物流的质量为100Kg
为基准计算。 ④物质的量基准； ⑤标准体积基准；
（四）、物料衡算的基本程序
100.00
解：
水F1 1200kg/h
吸 收 塔
混合气体F2，1.5 （mol）%丙酮
空气F3
蒸 馏 塔
冷凝器
废料F5:丙酮5%，
95% 水
产品F4 丙酮99%，水1%
本系统包括三个单元．即吸收塔、蒸馏塔和冷凝器。由于 除空气进料外的其余组成均是以质量百分数表示的，所以 将空气-丙酮混合气进料的摩尔百分数换算为质量百分数。 基准：100kmol气体进进料。
对于没有化学反应的过程，一般上列写各组分的衡算方程， 只有涉及化学反应量，才列写出各元素的衡算方程。
• 稳态过程（连续），体系内无物料积累。
F
x f1
P
xp1
W
xw1
F
x f2
P xp2
W
xw2
7.将物料衡算结果列成输入－输出物料表（物料平 衡表），画出物料平衡图。
物料衡算表
组分
输入
质量，kg/d
组分
输出
质量，kg/d
杂质 合计
杂质 合计
8.校核计算结果（结论）。
五、无化学反应的物料衡算
• 在系统中，物料没有发生化学反应的过程， 称为无反应过程。
（三）、物料衡算基准 物料衡算过程，必须选择计算基准，并在整个运算
中保持一致。若基准选的好，可使计算变得简单。
①时间基准 （单位时间可取1d、1h或1s等等）。 ②批量基准； ③质量基准 例如: 可取某一基准物流的质量为100Kg
为基准计算。 ④物质的量基准； ⑤标准体积基准；
（四）、物料衡算的基本程序
100.00
解：
水F1 1200kg/h
吸 收 塔
混合气体F2，1.5 （mol）%丙酮
空气F3
蒸 馏 塔
冷凝器
废料F5:丙酮5%，
95% 水
产品F4 丙酮99%，水1%
本系统包括三个单元．即吸收塔、蒸馏塔和冷凝器。由于 除空气进料外的其余组成均是以质量百分数表示的，所以 将空气-丙酮混合气进料的摩尔百分数换算为质量百分数。 基准：100kmol气体进进料。
化学工程中的物料平衡分析
化学工程中的物料平衡分析一、概述在化学工程中，物料平衡分析是一种重要的技术手段，用于分析和解决系统中物质的流动和平衡问题。
物料平衡分析可以应用于各个领域，如化工生产过程、环境保护、能源利用等，对于确保工程系统的运行稳定性、提高效率以及减少环境污染具有重要意义。
二、基本原理物料平衡分析基于质量守恒定律，即系统中物质的总质量在任意时点都保持不变。
通过建立系统的输入输出流程以及反应过程的平衡关系，可以得到物料平衡方程式。
物料平衡方程式包括总物质平衡和组分物质平衡两种形式。
1. 总物质平衡总物质平衡是指在一个封闭系统中，输入物质与输出物质的总量之和等于系统内物质的总量。
总物质平衡方程式可以表示为：输入质量 = 输出质量 ±积累质量其中，“输入质量”指进入系统的物质总量，“输出质量”指离开系统的物质总量，“积累质量”指系统内物质的变化量。
2. 组分物质平衡组分物质平衡是指在一个多组分系统中，每个组分物质的输入量与输出量及生成与消耗之间达到平衡。
组分物质平衡方程式可以表示为：输入物质A = 输出物质A ±生成消耗物质A其中，“输入物质A”指进入系统的物质A的量，“输出物质A”指离开系统的物质A的量，“生成消耗物质A”指物质A的生成量减去消耗量。
三、应用案例下面以化工生产过程中常见的溶液配制为例，介绍物料平衡分析的应用。
1. 案例背景某化工厂需要生产一种浓度为10%的盐酸溶液，现有的储罐中已有1000升浓度为20%的盐酸溶液，需要控制该溶液的浓度减半。
2. 解决方案通过物料平衡分析，可以计算出需添加的水量和浓度为10%的盐酸溶液的体积。
首先，假设需要添加的水量为W升，则盐酸溶液中的水量为0.2×1000升，盐酸溶液的总质量应为1000+0.2×1000千克。
根据总物质平衡方程式可得：W + 0.2×1000 = 0.1×(1000+0.2×1000)解上述方程可得，W = 500升。
化学工程中的物料平衡
化学工程中的物料平衡在化学工程领域，物料平衡是一个至关重要的概念。
它是指在化学过程中，针对不同组分的质量和能量进行追踪和计算，以确保化学反应过程中物料的流动和转化是准确可靠的。
本文将探讨化学工程中的物料平衡的基本原理、应用以及解决方法。
一、物料平衡的基本原理在化学工程中，物料平衡是以质量守恒定律和能量守恒定律为基础的，主要用于描述物料在化学反应中的转化和流动。
它基于以下原理进行计算：1. 质量守恒：在封闭系统中，物料的质量不会丢失或增加，因此进入系统的物料质量必须等于离开系统的物料质量。
2. 能量守恒：在化学反应中，通过热交换或热量释放的方式，能量可以转化为其他形式，但总能量守恒。
因此，进入系统的能量必须等于离开系统的能量。
基于以上原理，我们可以建立物料平衡方程，以追踪物料在化学过程中的流动和转化。
二、物料平衡的应用物料平衡在化学工程中有着广泛的应用。
它可以用于以下方面：1. 设计化学反应过程：物料平衡可以帮助工程师确定反应过程中各组分的输入和输出量，以便优化反应条件和提高产率。
2. 生产过程控制：通过对物料平衡的实时监测和调整，可以确保生产过程中物料流动和转化的稳定性，以提高产品质量和生产效率。
3. 建立工艺流程图：物料平衡是绘制工艺流程图的基础，通过分析各个单元操作的物料流动和转化情况，可以清晰地描述整个工艺过程。
4. 资源利用和环境保护：通过物料平衡的计算和分析，可以评估和优化化学过程中的物料和能量损失，实现资源的有效利用和环境的可持续发展。
三、解决物料平衡的方法在解决物料平衡问题时，我们可以采用以下方法：1. 建立平衡方程：根据化学反应方程和组分的质量变化关系，建立物料平衡方程。
通过对方程的求解，可以得到各组分的质量和能量平衡。
2. 利用物料性质关系：根据物料的性质，例如密度、浓度、比热等，通过流量、浓度、温度等变量的测量，将物料性质与质量平衡联系起来，进一步简化平衡方程的求解过程。
3. 应用计算机模拟：借助计算机软件和数值模拟方法，可以对复杂的化学过程进行物料平衡的计算和分析，实现更精确和高效的结果。
化工计算-物料衡算
y •P H2
W
M
z x
P y z
整理得到
(W 2M 0.5)(4.52M W)3 P2 MW(5.52M)2
63.29
(1.5MW)(4.52MW) 1.202 W(W 2M 0.5)
循环过程的物料衡算
单程转化率 总转化率 惰性组分的积累及驰放器
输入惰性组分的量=输出惰性组分的量
例题
写化学反应方程式
+3O2
2
+9O2
4
O
O +3H2O
O O
O + 6H2O
O
选基准
邻二甲苯 210kg/h
邻二甲苯 分子量
106
苯酐 148
顺酐 98
物料衡算
输入氧气量
46200.2143.31km /hol 22.4
210kg/h邻二甲苯完全氧化所需的氧气
苯酐 21035.943kmo/lh 106
R2=(1-95%)×P2=4.75 kmol/h
Q2=99.75 kmol/h
单程转化率
N 1Q 1(1 0809-9 50 )9 0.5% 5
N 1
10 8 095
B 0.055
C 0.94
物料衡算方程
A F*0.2=P*x+W*0.05
B F*0.3=P*y+W*0.055
C F*0.5=P*(1-x-y)+W*0.94
另外的已知条件 P*x=F*0.2*98.7%
完全反应过程的物料衡算
稳态有反应过程 Fi+Dp=Fo+Dr
非完全反应(x≠100%)
顺酐 2109 8.915km/ohl 106 2
化工计算物料衡算
原则：遵循质量守恒、能量守恒、物料守恒等基本原理
计算方法：包括质量平衡、能量平衡、物料平衡等
化工计算物料衡算的应用
物料衡算在化工设计中的应用
物料衡算在化工设计中的作用
物料衡算在化工设计中的步骤
物料衡算在化工设计中的注意事项
物料衡算在化工生产中的注意事项
物料衡算在化工生产中的发展趋势
物料衡算在化工生产中的重要性
推动技术创新：物料衡算可以推动企业进行技术创新，提高生产效率，降低生产成本。
汇报人：
感谢您的观看
物料守恒法的局限性：只适用于反应前后物料质量不变的情况，对于反应前后物料质量变化的情况不适用。
原理：根据化学反应的平衡条件，计算反应物的转化率和产物的生成率
应用：适用于化学反应平衡状态下的物料衡算
计算步骤：确定反应方程式、设定初始条件、求解平衡条件、计算转化率和生成率
注意事项：确保反应方程式正确、初始条件合理、平衡条件准确
汇报人：
化工计算物料衡算
目录
添加目录标题
化工计算物料衡算概述
化工计算物料衡算的应用
化工计算物料衡算的计算方法
化工计算物料衡算的计算步骤
化工计算物料衡算的发展趋势和展望
添加章节标题
化工计算物料衡算概述
化工计算物料衡算：在化工生产过程中，对物料进行计算和衡算，以确定物料的平衡关系和变化规律。
目的：确保化工生产过程的稳定、高效和安全，提高产品质量和生产效率。
数学模型的改进：提高计算结果的可靠性和准确性
计算软件的功能：模拟、预测、优化、控制等
计算软件的发展趋势：智能化、自动化、集成化
计算软件的应用领域：化工、制药、能源、环保等
计算软件的未来展望：更加智能化、自动化、集成化，更加广泛地应用于各个领域。
计算方法：包括质量平衡、能量平衡、物料平衡等
化工计算物料衡算的应用
物料衡算在化工设计中的应用
物料衡算在化工设计中的作用
物料衡算在化工设计中的步骤
物料衡算在化工设计中的注意事项
物料衡算在化工生产中的注意事项
物料衡算在化工生产中的发展趋势
物料衡算在化工生产中的重要性
推动技术创新：物料衡算可以推动企业进行技术创新，提高生产效率，降低生产成本。
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物料守恒法的局限性：只适用于反应前后物料质量不变的情况，对于反应前后物料质量变化的情况不适用。
原理：根据化学反应的平衡条件，计算反应物的转化率和产物的生成率
应用：适用于化学反应平衡状态下的物料衡算
计算步骤：确定反应方程式、设定初始条件、求解平衡条件、计算转化率和生成率
注意事项：确保反应方程式正确、初始条件合理、平衡条件准确
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化工计算物料衡算
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化工计算物料衡算概述
化工计算物料衡算的应用
化工计算物料衡算的计算方法
化工计算物料衡算的计算步骤
化工计算物料衡算的发展趋势和展望
添加章节标题
化工计算物料衡算概述
化工计算物料衡算：在化工生产过程中，对物料进行计算和衡算，以确定物料的平衡关系和变化规律。
目的：确保化工生产过程的稳定、高效和安全，提高产品质量和生产效率。
数学模型的改进：提高计算结果的可靠性和准确性
计算软件的功能：模拟、预测、优化、控制等
计算软件的发展趋势：智能化、自动化、集成化
计算软件的应用领域：化工、制药、能源、环保等
计算软件的未来展望：更加智能化、自动化、集成化，更加广泛地应用于各个领域。
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物料平衡
1．1物料衡算简化流程图及说明
6、环己酮精馏塔；
7、环己醇精馏塔；
8、环己醇脱氢反应系统
1．2物料衡算过程
物料组成及相关参数：
F0—含环己酮，环己醇，环己烷，轻质油，X油，其中酮醇比例为1：2（摩尔），X油与轻质油质量比为1.867
D—含环己酮，环己醇，环己烷，轻质油。
D=5万吨/年，环己酮质量分数99.5％，环己醇质量分数为0.2％。
B—含环己醇，环己酮，X油。
M—含环己酮，环己醇，X油。
设定M=0.999B，M中环己醇质量分数为95%，
环己酮质量分数为4.2%。
N —含X 油，环己醇。
设定N=0.001B ，X 中环己醇质量分数为5%。
R —含环己酮，环己醇。
X 油。
H —氢气。
1．2环己酮精馏系统衡算过程
M 中的环己醇在脱氢反应系统中发生脱氢反应生成环己酮，反应方程式如下：
D=5万吨/年=6313.131kg/h
整个环己酮精馏系统做衡算可知
F 0=D+N+H
衡算时不考虑本反应的副反应所以平衡转化率为94.5%
其中脱氢反应所放出的氢气的质量流量：
0.018B =100.16
2.01
×94.5%×95%×0.999B =H
脱氢反应生成环己酮的质量流量为：
0.8789B =100.16
98.15
×94.5%×95%×0.999B
R 中环己醇的质量流量为：0.05219B =5.5%×95%×0.999B
R 中环己酮的质量流量为：0.92B =4.2%×0.999B +0.879
R 中X 油的质量流量为：0.00799B =0.8%×0.99B
故
0.0189B +6313.131=0.018B +0.001B +6313.131=H +N +D =F0 ①
对环己醇做物料衡算可得
0.90B 12.63=0.052B 5%×0.001B +95%×0.999B +0.2%D =1.2X ×F0－－②
对环己酮做物料衡算可得
0.878B －6281.570.92B －4.2%×0.999B +99.5%×D =X F 0 ③
将①②③联立可得
h 6386.07kg/=F0
3859.1kg/h =B 45.31%=X 从而得到
h 3855.24kg/=0.999B =M
3.86kg/h =0.001B =N
所以F0中的环己酮的质量分数为：45.31%
F0中的环己醇的质量分数为：54.37%=1.2×45.31%
环己烷与轻质油的质量分数为：
0.198%=6386.07
0.2%
×6313.131 X 油质量分数为：0.122%=0.198%－54.37%－45.31%－1
轻质油的质量分数为：0.0653%=670.122%/1.8
环己烷的质量分数为：0.1327%=0.0653%－0.198%
可以得到环己酮精馏系统中F 0的组分及流量，如表1
表1 物流F 0组分和流量
环己醇 环己酮 环己烷 X 油 轻质油 总流量 摩尔流量（Kmol/h ） 34.67
29.48
0.1
0.036
0.05
64.336
质量流量（Kg/h ）
3472.23
2893.93
8.47
6.37
4.17
6386.07
1．3物料衡算结果
1．3．1环己酮精馏塔
环己酮精馏塔的塔顶产品即环己酮，产量为6313.131kg/h即5万吨/年，环己酮精馏塔的物料平衡见表2
表2 环己酮精馏塔物料平衡
组分质量流量
（kg/h）质量分数
(%)
摩尔流量
(Kmol/h)
摩尔组成
（%）
进料环己酮6444.302 63.43 65.66 63.93 环己醇3673.64 36.16 36.68 35.72
环己烷8.47 0.083 0.10 0.09737
X油37.21 0.37 0.21 0.204
轻质油 4.17 0.042 0.05 0.0487
共计10159.322 100 102.7 100 塔顶出料环己酮6280.6185 99.5 63.99 99.58 环己烷8.47 0.083 0.10 0.156
环己醇12.02 0.19 0.12 0.187
轻质油 4.17 0.041 0.05 0.0778
共计6313.131 100 64.26 100 塔釜出料环己醇3661.356 94.80 36.56 95.10 环己酮163.91 4.243 1.67 4.34
X油37.21 0.96 0.21 0.55
共计3862.97 100 38.44 100 1．3．2环己醇精馏塔
环己酮精馏塔的塔釜出料作为环己醇精馏塔的进料，环己醇精馏塔的物料平衡见表3
表3环己醇精馏塔物料平衡
组分质量流量
（kg/h）质量分数
(%)
摩尔流量
(Kmol/h)
摩尔组成
（%）
进料环己醇3661.356 94.80 36.56 95.10 环己酮163.91 4.243 1.67 4.34
X油37.21 0.96 0.21 0.55
共计3862.97 100 38.44 100
塔顶出料环己醇3661.168 94.89 36.55 95.160 环己酮163.91 4.25 1.67 4.350
X油33.254 0.862 0.188 0.489
共计3858.332 100 38.418 100
塔釜出料X油 3.892 95.39 0.022 10.476 环己醇0.188 4.61 0.00188 89.530
共计 4.08 100 0.21 100 1．3．3环己醇脱氢反应系统
环己醇精馏塔的塔顶出料作为环己醇脱氢反应器的进料。
脱氢反应器物料平衡见表4
表4脱氢反应器物料平衡
组分质量流量
（kg/h）质量分数
(%)
摩尔流量
(Kmol/h)
摩尔组成
（%）
进料环己醇3661.168 94.89 36.55 95.160 环己酮163.91 4.25 1.67 4.350
X油33.254 0.862 0.188 0.489
共计3858.332 100 38.418 100 出料环己醇201.42 5.22 2.011 2.630 环己酮3550.37 92.10 36.173 47.361
X油30.84 0.80 0.174 0.228
氢气72.38 1.88 36.009 47.150
共计3855.00 100 74.367 100。