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物料衡算(例子)

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第三章物料衡算＆ 3.1流程示意图3.1.1画流程示意图3.1.2 化学反应方程式：3.1.3 确定计算任务：聚合与沉析（混料槽）均属于间歇操作，需要建立时间平衡。

由设计任务和生产现场可知生产规模、生产时间、消耗定额、各步损失以及聚合配方等工艺操作条件。

可以顺流程展开计算，并按间歇过程与连续过程分别确定基准依次计算。

间隙过程基准：kg/釜；连续过程基准：kg/h＆ 3.2生产数据3.2.1全装置生产数据1、生产规模：20000吨PVC/年2、生产时间：8000h3、聚合釜数据：1）体积：33m32）装料系数：0.93）每釜投料量：10t4）平均每釜产量：8486㎏4、生产周期1抽真空至600mmHg……………………………………………………………………………h21充氮再抽真空至600mmHg……………………………………………………………………h22加单体、助剂、水……………………………………………………………………………h31升温……………………………………………………………………………………………h26反应……………………………………………………………………………………………h2排气、清物料…………………………………………………………………………………h11清釜……………………………………………………………………………………………h612合计……………………………………………………………………………………………h5、损耗分配聚合车间总收率为94.8％。

总消耗为6.2％。

各步骤的损失分配如下（间歇过程以单体进料量为准，连续过程以聚合釜内反应生成的聚合物为准）：聚合釜：VC 0.1％；PVC 0.2%；混料槽：VC 0.8％；PVC 0.8％；汽提塔：VC 0.1%；PVC 0.2％；离心：PVC 0.5%气流干燥：PVC 0.1%；沸腾干燥：PVC 1％；包装：PVC 1.5％合计：6.2％（其中PVC占5.2％，VC占1.0％）6、聚合配方1）单体纯度：为方便起见，按100％计算新鲜料：回收料＝9：12）水油比：1.85软水/VC3）助剂：名称用量引发剂：IPP（75％）水溶液0.025％VC分散剂：HPMC（6%水溶液）0.0365％VCPV A （3％水溶液）0.0365％VC热稳定剂：有机锡0.025％VCPH调节剂：H3PO4（50％水溶液）0.046％VC铁离子螯合剂：EDTA 0.02％VC链终止剂：双酚A 0.04％VC7、操作时间与控制指标聚合温度59±0.5℃出料压力6kg/cm3（表压）转化率90％混料槽温度为75℃，操作规定加42％液碱14L，加碱量为0.05％～1％（母液中含NaOH量）。

离心为提高产品质量，用60～75℃热水洗涤，用水量为1500公斤。

离心后湿物料含水约为20％。

干燥气流干燥器出口物料含水量为5％，沸腾干燥器出口物料含水量为0.2％。

8、原料、助剂、产品规格（略）。

9、数据物化常数：42％液碱比重 1.45热数据：钢制设备比热0.50 KJ/kg·℃；PVC比热 1.76 KJ/kg·℃VC比热 1.588 KJ/kg·℃；VC汽化热263KJ/k g水蒸气冷凝热2370KJ/kg＆ 3.3 全车间物料衡算VC和PVC：每釜进料10 t即10000kgVC时，生产合格产品8486kg，现年生产能力为20000 t，则年投料量为20000×（10000/8486）＝23568.23 t（其中，新鲜VC 占90％，回收VC 占10％。

）新鲜VC 23568.23×0.9＝21211.407 t回收VC 23568.23×0.1＝2356.823 t产品质量为20000 t，其中绝干树脂质量为20000×（1-0.2％）＝19960 t，产物含水量为20000－19960＝40 t转化率为90％，生成PVC 23568.23×90％＝21211.407 t损失PVC 21211.407-19960＝1251.407 tVC回收量为23568.23×9％＝2121.141 tVC损失23568.23－21211.407－2121.141＝235.682 t软水：水油比为1.85，则用水量为1.85×23568.23＝43601.226 t助剂：引发剂：IPP（75％）水溶液0.025％VCIPP 23568.23×0.025％＝5.892 t 水 5.892÷75％×25％＝1.964 t 分散剂：HPMC（6%水溶液）0.0365％VCHPMC 23568.23×0.0365％＝8.602 t 水8.602÷6％×94％＝134.765 tPV A （3％水溶液）0.0365％VCPV A 23568.23×0.0365％＝8.602 t 水8.602÷3％×97％＝278.131 t 热稳定剂：有机锡0.025％VC有机锡23568.23×0.025％＝5.892 tPH调节剂：H3PO4（50％水溶液）0.046％VCH3PO423568.23×0.046％＝10.841 t 水10.841÷50％×50％＝10.841 t 铁离子螯合剂：EDTA 0.02％VCEDTA 23568.23×0.02％＝4.714 t链终止剂：双酚A 0.04％VC双酚A 23568.23×0.04％＝9.427 tNaOH溶液：规格为42％水溶液。

每釜用量为14L。

NaOH重量为1.48×14＝20.3kg。

全年NaOH溶液用量为20.3×（20000÷8.486）/1000＝47.844 t纯NaOH用量为47.844×42％＝20.094 t水的带水量为47.844-20.094＝27.750 t混料槽水蒸气:用量为818.48kg/h。

则全年用量为818.48×7200/1000＝1929.012t。

汽提塔水蒸气:用量为700kg/h。

则全年用量为700×7200/1000＝5054 t。

离心脱水中洗涤热水：用量为1500kg/h。

则全年用量为1500×7200/1000＝10800 t脱水量（离心、气流干燥、沸腾干燥）＋筛分包装损失水：总进水量－物料含水量＝61783.769 t全装置物料平衡表＆ 3.4各设备物料衡算3.4.1聚合釜1)VC和PVC每釜投料量为10 t，其中新鲜VC为10000×0.9＝9000kg，回收VC为10000-9000＝1000kg。

转化率为90％，则聚合生成PVC 10000×90％＝9000 kg损失VC 0.1%，损失PVC 0.2％VC损失量为10000×0.1％＝10kg，PVC损失量为9000×0.2％＝18kg则VC出料量为10000-9000-10＝990kg，PVC出料量为9000-18＝8982kg2）软水水油比为1.85，软水进料量为1.85×10000＝18500kg3)助剂引发剂：IPP（75％）水溶液0.025％VCIPP 10000×0.025％＝2.5kg 水 2.5÷75％×25％＝0.833kg 分散剂：HPMC（6%水溶液）0.0365％VCHPMC 10000×0.0365％＝3.65 kg 水 3.65÷6％×94％＝57.183kgPV A （3％水溶液）0.0365％VCPV A 10000×0.0365％＝3.65 kg 水 3.65÷3％×97％＝118.017kg 热稳定剂：有机锡0.025％VC有机锡10000×0.025％＝2.5 kgPH调节剂：H3PO4（50％水溶液）0.046％VCH3PO410000×0.046％＝4.6 kg 水 4.6÷50％×50％＝4.6 kg 铁离子螯合剂：EDKGA 0.02％VCEDKGA 10000×0.02％＝2 kg链终止剂：双酚A 0.04％VC双酚A 10000×0.04％＝4 kg水的出料量为18500+0.833+57.183+118.017+4.6＝18680.633kg聚合釜物料平衡表3.4.2混料槽进料除聚合釜来料外，尚需加液碱和通入直接蒸汽。

按工艺条件规定加42％NaOH水溶液14升，重量为1.45×14＝20.3 kg其中含：纯NaOH 20.3×42％＝8.256 kg,水20.3－8.256＝11.774 kg假设未反应的VC液体除在混料槽及后续的汽提操作中损失外，全部在混料槽内气化予以回收。

碱处理时，通直接蒸汽升温所产生冷凝水量可由热量衡算求得。

水的含量为18680.633+11.774＝18692.407 kg设备及物料升温（包括VC气化）需热量计算表注：1、助剂所占比例甚微，并入水中一起算。

2、由于去汽提塔的VC量甚微，这里并入气化部分一起计算。

H2O汽化热2370KJ/kg。

按热损失10%, 系数1.1计算，每个混料槽在每次操作中需通入蒸汽量W为W＝23701.13.1763451 ＝818.48 kg水的出料量为18680.633+11.774+818.48=19510.887 kg VC损失量10000×0.8％＝80 kgPVC损失量9000×0.8％＝72 kg气化回收VC 10000×9％＝900 kg混料槽VC出料量为990-900-80＝10 kgPVC出料量为8982-72＝8910 kg助剂量为 2.5+3.65+3.65+2.5+4.6+2+4＝22.9 kg3.4.3汽提塔从这步操作开始转入连续操作过程，计算基准由kg/釜，改为kg/h。

质量以聚合釜内生成的聚合物为基准。

根据全年生产任务和生产时间求出每小时PVC产量为20000 tPVC/7200h=2777.78 kg/h 产品中含水0.2％，则绝干树脂产量为2777.8×（1-0.002）＝2772.22 kg/h以2772.22/（1-5.2％）＝2924.28kg/h为连续过程质量基准进行计算。

考虑到各步损失后，汽提塔进料中应含绝干树脂量为2924.28×（1-1％）＝2895.04kg/h 其中，1％为聚合釜和混料槽中PVC损失百分数,按混料槽出料组成，以2895.04kg/h为基准，计算各组分的含量:VC 10×（2895.04/8910）＝3.25 kg水19510.887×（2895.04/8910）＝6339.48 kg助剂＋NaOH （22.9+8.526）×（2895.04/8910）＝31.426×（2895.04/8910）=10.21 kg 损失PVC 2924.28×0.2％＝2.92 kg/hPVC出料量为2895.04-5.85=2889.19 kg损失VC 2924.28×0.1％＝5.85 kg/hVC汽提量为3.25-2.92＝0.33 kg，进入废气处理系统或直接燃烧。

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物料衡算

物料衡算

物料衡算1.1为确保3000吨/年木聚糖磷酸酯目达到年产设计量，在从蔗渣中提取木聚糖（BX）制取BXP时，必须保障拥有足够量的BX作为中间产品进行化学修饰成为所需产品BXP。

因此，依据设计基本条件：BXP年产3000吨，工作日300天，蔗渣中含有木聚糖类半糖25%，提取率40%。

设计每小时进3500kg的蔗渣，倒推计算提取出BX的产量流量为：3500×0.25×0.4=350kg/h以此提取木聚糖产量流量作为设计项目物料进料的基准，进行木聚糖后续操作工序的物料衡算。

1.2提取段工艺中进行物料衡算的只有物料发生变化的设备。

其中粉碎机、提升机、泵、传送带等设备不进行物料衡算。

1.21 蔗渣洗涤机（L102）物料衡算1、计算依据（1）常温常压下，洗涤1体积的蔗渣能够吸收1体积的水并达到饱和状态，其体积在此状态下，膨胀为原来的1.5倍。

（2）洗涤过程中，洗去蔗渣中的泥沙，因此存在物料的损失，但计算过程损失不计。

（3）用两倍于蔗渣体积的水洗涤，并认为此状态下，已洗涤干净。

（4）常温（T=25℃）常压物性：蔗渣的密度ρ=109.7g/cm3，水的ρ=1 000k g/cm3。

（5）洗涤机进出口温度无变化，均为T=25℃。

2、物料衡算3000kg蔗渣体积：3500÷109.7=31.91m3洗涤机进口物料流量：A进口蔗渣：3500kg/hB进口H2O：31.91*2*1000=63820kg/h洗涤机出口物料流量：C出口蔗渣：3500kg/hH2O：63820×（1/2）=31910 kg/hD出口H2O：63820×（1/2）=31910 kg/h表1．洗涤机物料平衡表（单位均为kg/h）1.22 压滤机（L103）物料衡算1、计算依据压滤机可压滤出99%蔗渣吸收的水分，即仅仅残留1%在蔗渣中。

2、物料衡算进出口温度不变，常温T=25℃A进口蔗渣：3500kg/hH2O：63820×（1/2）=31910 kg/hB出口H2O：31910×99%=31590.9kg/hC出口蔗渣：3500kg/hH2O：31910×1%=319.10 kg/h表2．第一个压滤机物料平衡表（单位均为kg/h）1.23 蔗渣浸泡槽（F101）物料衡算1、计算依据（1）用0.1%H2SO4进行浸泡软化，其用量是进口物料体积的1.5倍。

物料衡算作业

物料衡算作业

（1）设计一套从气体中回收丙酮的装置系统，并计算回收丙酮的费用。

系统的流程框图如图所示，要求由已知的条件，列出各物流的流率（kg/h），以便能确定设备的大小，并计算蒸馏塔的进料组分。

2
（mol）%丙酮
（2）某厂用空气氧化邻二甲苯生产苯酐。

原料流量为：205 kg/h邻二甲苯，4500 m3 (STP) /h空气。

从反应的计量关系可知，生成1 mol的苯酐需要反应掉1 mol的邻二甲苯。

经化验得到反应器出口气体组成如下：
试计算：邻二甲苯的转化率，苯酐的收率、反应的选择性；苯酐的年产量（年工作日按330天计算）。

物料衡算

物料衡算

沈阳化工大学学士学位毕业设计第六章技术经济评价物料衡算原料的确定⑴引入2SiO 的原料：石英砂2SiO 是构成硅酸盐玻璃的一种主体氧化物，其含量一般都在65～75%之间。

石英砂是引入二氧化硅的主要原料。

石英砂，也称硅砂，主要是由石英颗粒所组成。

质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁质和有机物质，故多呈淡黄色或黄白色。

石英砂的纯度直接影响到玻璃的透明度，故本厂对石英砂作如下要求：2SiO >90%，32O Al <5.2%，32O Fe <0.35%进厂水分<7%，通常在4%左右粒度要求40目全通过⑵引入O Na 2的原料：纯碱纯碱（3NaCO ）又名苏打，是引入玻璃中O Na 2的主要原料。

O Na 2是玻璃网络外体氧化物。

在玻璃中引入氧化钠的主要目的是降低玻璃粘度，使其易于熔化，是玻璃良好的助熔剂。

但引入量也不宜过高，一般瓶罐玻璃大都在14～16%之间。

纯碱为白色粉末，易溶于水，置于空气中极易吸收空气中的水分而潮解。

为此，在使用前必须进行水分的测定。

在熔制玻璃时氧化钠的挥发量约为本身重量的0.5～3.2%，在计算时应予以补足。

对纯碱的质量要求是：O Na 2>98%，NaCl <1%，42SO Na <0.1%进厂水分<3%，正常在0.2～0.3%之间粒度要求20目全通过⑶引入CaO 的原料：石灰石石灰石是引入CaO 的主要原料。

CaO 是二价的网络外体氧化物，在玻璃中是主要的稳定剂，能增加玻璃的化学稳定性，防止制品日久“霉变”和大大增加玻璃的机械强度。

石灰石在自然界中分布极广，为白色、灰色块状物。

对石灰石的质量要求是：CaO >51%，32O Fe <0.1%。

水分<1%粒度要求20目全通过⑷作为澄清剂的原料：白砒+硝酸钠白砒主要成分是32O As ，一般为白色结晶粉末，其为无定形的玻璃状物质。

白砒是剧毒的原料，因此使用时要特别注意，并由专人保管。

硝基苯物料衡算

硝基苯物料衡算

硝基苯物料衡算硝基苯生产物料、热量衡算1物料衡算1.1萃取釜的物料衡算加入萃取釜中纯苯量：2.0×876=1752㎏在萃取釜中苯的反应：1752×0.90=15.77㎏生成硝基苯的量：15.77×（123∕78）=24.87㎏生成水的量：15.77×（18∕78）=3.64㎏消耗硝酸的量：15.77×（63∕78）=12.74㎏出口组成：苯：1752—15.77=1736.23㎏酸苯量：1736.23÷97%=1789.93㎏硝基苯：1789.93—1736.23=53.7㎏从废酸中萃取的硝基苯的量：53.70—24.87=28.83㎏酸苯的体积：V=1789.93÷894=2.00m3循环废酸的体积：V=4×2.00=8.00m3循环废酸的质量：m=8.00×1600=12800.00㎏设从提浓装置出来的硝酸的质量分数为0.58%，水31.42%，硫酸68% 可得：硫酸的质量8704㎏，水3996㎏，硝酸100.0㎏1.2第一硝化锅的物料衡算进口混酸中的硝酸的量:1578.23×(63∕78)=1274.85㎏进口混酸的总量:1274.85÷0.2=6374.27㎏进口的混酸中硫酸的量:6374.27×50%=3187.14㎏进口的混酸中水的量:6374.27—1274.85—3187.14=1912.28㎏消耗苯的量：1578.39×63%=994.39㎏生成硝基苯的量：994.39×（123∕78）=1568.08㎏生成水的量：994.39×（18∕78）=229.47㎏消耗硝酸的量：994.39×（63∕78）=803.16㎏出口组成：苯：1736.23—994.39=741.84㎏硝基苯：1568.08+53.70=1621.78㎏硝酸：1274.85+100.0—803.16=571.69㎏水：3996+229.47+1912.28+3.64=6141.39㎏硫酸：3187.14+8704=11891.14㎏核算：对出口处的废酸中的硝酸进行核算硝酸的质量分数=[571.69÷（571.69+6141.39+11891.14）]×100%=3.07% 符合中间控制指标3—4.5%的控制范围1.3第二硝化锅的物料衡算消耗苯的量：741.84×65%=482.20㎏生成硝基苯的量：482.20×（123∕78）=760.39㎏生成水的量：482.20×（18∕78）=111.28㎏消耗硝酸的量：482.20×（63∕78）=389.47㎏出口组成：苯：741.84—482.20=259.64㎏硝基苯：1621.78+760.39=2382.17㎏硝酸：571.69—389.47=182.22㎏水：6141.39+111.28=6252.67㎏硫酸：11891.14㎏1.4第三硝化锅的物料衡算消耗苯的量：259.64×40%=103.86㎏生成硝基苯的量：103.86×（123∕78）=163.78㎏生成水的量：103.86×（18∕78）=23.97㎏消耗硝酸的量：103.86×（63∕78）=83.89㎏出口组成：苯：259.64—103.86=155.78㎏硝基苯：2382.17+163.78=2545.95㎏硝酸：182.22—83.89=98.33㎏水：6252.67+23.97=6276.64㎏硫酸：11891.14㎏1.5第四硝化锅的物料衡算消耗苯的量：155.78×10%=15.578㎏生成硝基苯的量：15.578×（123∕78）=24.57㎏生成水的量：15.578×（18∕78）=3.60㎏消耗硝酸的量：15.578×（63∕78）=12.58㎏出口组成：苯：155.78—15.578=140.20㎏硝基苯：2545.95+24.57=2570.52㎏硝酸：98.33—12.58=85.75㎏水：6276.64+3.60=6280.24㎏硫酸：11891.14㎏核算：对出口组成废酸中的硝酸进行核算硝酸的质量分数=[85.75÷（1224.70+6280.24+85.75）]×100%=0.46%苯的最终转化率：X=[（1752—140.2）∕1752]×100%=92.00%1.6分离器的物料衡算废酸中含硝酸1.01%，废酸带入的硝基苯为28.83㎏由于从废酸中萃取的28.83㎏的硝基苯相对于水和硫酸的质量可以忽略不计，硝基苯在废酸中的质量分数：[28.83÷（12241.70+6280.24+85.75）]×100%=0.15% 废酸中硝酸的含量为1.01%设废酸中硝基苯和硝酸的质量为n㎏[1.01÷（12241.7+6280.24+n）]×100%=1.2%得n=369.95㎏其中硝酸的质量=369.95×(1.01∕1.20)=311.37㎏而硝基苯的质量=369.95—311.57=58.38㎏水层的组成：H2SO4：12241.70㎏H2O：6505.11㎏硝基苯：58.38㎏HNO3：311.37㎏硝基物层：硝基苯：2570.52—58.38=2512.14㎏苯：140.20㎏HNO3：0.65㎏年生产能力的核算：2512.14×24×300=18087.41㎏=18.087kt大于年生产能力16kt，符合设计要求。