6.物料衡算

举例一：冰淇淋生产的物料计算1 列出国家标准（及企业标准）配方成品中含量项目总固体（%）乳脂肪（%）非脂乳固体（%）蔗糖（%）稳定剂（%）水分（%）标准32～36 8～12 8～10 ≥16 ≤0.5 62.5～65 取值35 9 10 16 0.5 64.52 原料成分表序号名称脂肪量（%）非脂乳固体（%）1 稀奶油40 52 原乳 4 83 全蛋粉42 544 全脂乳粉27 713 计算(按每吨冰淇淋所需原料计算)（1）非乳制品的量①蔗糖：1000×16%=160kg②全蛋粉：（用量0.5～2.5%，取2%）1000×2%=20kg③明胶（稳定剂）：1000×0.5%=5kg（2）乳制品的量：设稀奶油为X，原乳为Y,全脂乳粉为Z，X＋Y＋Z=1000－(160＋20＋5)=81540X＋4Y＋27Z=1000×9－20×42=81605X＋8Y＋71Z=1000×10－20×54=8920解得：X=108.46kgY=663.28kgZ=43.26kg所以：1吨冰淇淋原料用量如下列表：序号原料名称用量（kg）1 原乳 663.282 稀奶油 108.463 全脂乳粉 43.264 全蛋粉 205 蔗糖 1606 明胶 5kg举例二：班产12.5吨原汁猪肉罐头的罐头车间物料计算1. 罐头规格=397g/罐2. 成品罐头数=(12×1000)/(397×310-)=31486罐3. 每箱装48罐罐头4. 每班纸箱总数=31486/48=656个（用以确定包装机械、纸箱仓库面积）5. 产品中次品率0.2%6. 实际产罐头数=31486/（1－0.2%）=31549个7. 次品罐头数=31549－31486=63个8. 进入杀菌锅罐头数=31549个（确定杀菌面积）9. 每罐装肉量=360g10. 洗罐时筛选出0.2%11. 所需总罐数=31549/（1－0.2%）=31612空罐（空罐车间安排生产、机械选型）12. 罐内净装肉总量=31549×360×310-=11358kg13. 装罐时，肉损失1%14. 实际需用肉量=11358/（1－1%）=11473kg15. 调味料加入量=1.087%（占肉量）16. 调味料用量=11473×1.087%=124.7kg17. 切成小块肉时的损失=1.33%18. 切块前肉量=（11473－124.7）/（1－1.33%）=11501kg19. 去淋巴、杂质等损失=0.6%20. 去杂质前的肉量=11501/（1－0.6%）=11570kg21. 切大块损失=1.31kg22. 切大块前肉量=11570/（1－1.31%）=11724kg23. 去皮率=10%24. 未去皮肉量=11724/（1－10%）=13027kg25. 去骨头率=13.3%26. 去骨前肉量=13027/（1－13.3%）=15025kg27. 冻猪肉分段损失率=2.2%28. 所需冻猪肉量=15025/（1－22%）=15363kg29. 原料消耗定额=原料量/成品量=15363/12500=1.23（即每班成品所消耗原料量）30. 出成率=12500/15363=81.4%（最后列表）举例三日处理鲜奶10吨的全脂乳粉的物料计算1 日处理鲜奶10吨2 每天班次2班3 每班生产6小时4 每小时处理鲜奶量=10×1000/2×6=833.3kg/h5 浓缩前损失率=0.2%6 蒸发前奶量=833.3×（1－0.2%）=831.6kg/h（确定浓缩设备）7 蒸发过程损失率=0.2%（以浓缩前为基准）8 蒸发过程损失量=831.6×0.2%=1.66kg/h9 浓缩终点浓度=45%（原乳浓度=11.2%）10 浓缩后奶量=（831.6－1.66）×11.2%/45%=206.94kg/h11 水分蒸发量=831.6－1.66－206.94=623kg/h（确定蒸发设备蒸汽耗量、传热面积）12 喷雾损失率=0.5%13 干燥塔损失乳量=206.94×0.5%=1.04kg/h14 进入干燥塔乳量=206.94－1.04=205.94kg/h15 乳粉含水量=2%16 干燥出水分量=205.9×（1－45%/98%）=111.36kg/h（热风量、空气预热量选择）17 奶粉量=205.9－111.36=94.54kg/h18 包装时成品损失率=0.2%19 实际包装奶粉量=94.54×（1－0.2%）=94.36kg20 每袋乳粉规格=450kg21 成品袋数（每天）=94.36×6×2/0.45=2517袋22 单位产品原料消耗定额=833.3/94.36=8.83举例四 年产3000吨饮料的车间物料计算 1 产品方案如下：2 桔子汽水配方：白砂糖 10%（ 其中3%用糖精或甜叶菊糖代替） 食用酸 0.08%（以柠檬酸汁） 防腐剂 3/万（苯甲酸钠） 桔子原汁 3% 桔子香精 0.075% 食用柠檬黄 0.0134‰ 食用胭脂红 0.0017‰3计算如下：① 成品量=1400吨/年② 产品合格率=99.5%（从贴标开始到出丁期间损失量） ③ 实际产品量=1400/99.5%=1404吨④ 实际班产量（每月按25天计） 4个月为3班，1个月为2班，1个月为1班 =1407/(4×25×3+1×25×2+1×25×1) ×0.75 =2.81吨/班 ⑤ 每小时产量=3.752/8=351kg/h ⑥ 每分钟产量=351/60=5.85kg/h ⑦ 每瓶装入量=240ml （org ）⑧ 每分钟生产瓶数=5.85×1000/240=24.4≈25瓶/分 ⑨ 工艺损失率=5%（灌水时压差破损）⑩ 每分钟实际生产瓶数=25/0.95=26.3瓶≈26瓶/分（为设备选型、灌装机选型） ⑪ 班产瓶数=27×60×8=12960瓶/班名称 年产量（t ）123456789101112桔子汽水 1400香槟 1600⑫纸箱数=12960/24=540箱/班（每箱装24瓶）⑬每班需白砂糖量=12960×240/1000×7%=217.7kg⑭每班需甜味素=(12960×240)/(1000×450)×3%=0.21kg(甜度比为1/450) ⑮每班需桔子原汁=12960×240/1000×3%=93.3kg⑯每班需防腐剂量=12960×240/1000×3/万=0.933kg⑰每班需桔子香精量=12960×0.24×0.075%=2.33kg⑱每班需柠檬黄=12960×0.24×0.0134‰=41.7g⑲每班需食用胭脂红=12960×0.24×0.0017‰⑳每班生产汽水用水量=12960×0.24－[⒀+⒁+⒂+⒃+⒄+⒅]=2795.8kg≈2.83m。

化工中的物料衡算和能量衡算化72 王琪2007011897 在化工原理的绪论课上，戴老师曾强调过化工原理的核心内容是“三传一反”即传质、传动、传热和反应，而物理三大定律——质量守恒、动量守恒、能量守恒正是三传的核心与实质，因此这三大定律在化工中统一成一种核心的方法：衡算。

正是衡算，使原本复杂的物理定律的应用变得简单，实用性强，更符合工程学科的特点。

为此化工中的物料衡算和能量衡算很重要，本文将分别从物料衡算、能量衡算讨论化工中的衡算问题，然后将讨论二者结合的情况。

物料衡算在台湾的文献中称为“质量平衡”，它反映生产过程中各种物料之间量的关系，是分析生产过程与每个设备的操作情况和进行过程与设备设计的基础。

一般来说物料衡算按下列步骤进行，为表示直观，做成流程图。

绘制流程图时应注意：1.用简洁的长方形来表达一个单元，不必画蛇添足；2.每一条物质流线代表一个真实的流质流动情况；3.区别开放与封闭的物质流4.区别连续操作与分批操作（间歇生产）5.不必将太复杂的资料写在物质流线上确定体系也比较重要，对于不同体系，衡算基准和衡算关系会有不同。

合适的基准对于衡算问题的简化很重要，根据过程特点通常有如下几种：1.时间基准：连续生产，选取一段时间间隔如1s，1min，1h，1d；间歇生产以一釜或一批料的生产周期为基准，对于非稳态操作，通常以时间微元dt为基准。

2.质量基准，对于固相、液相体系，常采用此基准，如1kg，100kg，1t，1000lb等。

3.体积基准（质量基准衍生）：适用于气体，但要换成标准体积；适用于密度无变化的操作。

4.干湿基准：水分算在内和不算在内是有区别的，惯例如下：烟道气：即燃烧过程产生的所有气体，包括水蒸气，往往用湿基；奥氏分析：即利用不同的溶液来相继吸收气体试样中的不同组分从而得到气体组分，往往用干基。

化肥、农药常指湿基，而硝酸、盐酸等则指干基。

选取基准后，就要确定着眼物料了。

通常既可从所有物料出发，也可根据具体情况，从某组分或某元素着眼。

4.2.2

衡算基准
1、时间基准 对连续稳定流动体系，以单位时间作基准。该基准 可与生产规模直接联系 对间歇过程，以处理一批物料的生产周期作基准。 2、质量基准 对于液、固系统 ，因其多为复杂混合物选择一定 质量的原料或产品作为计算基准 。 若原料产品为单一化合物或组成已知，取物质量 （mol）作基准更方便。
要注意： （1）对多个设备过程，并非每个体系写出的所有 方程式都是独立的； （2）对各个体系独立物料衡算式数目之和>对总过 程独立的物料衡算式数目。 过程独立方程式数目最多=组分数×设备数 过程由M个设备组成，有C个组分时则最多可能列 出的独立物料衡算式的数目 = MC个。


对全塔进行总物料衡算得
D+W=200 (a)
对苯进行物料衡算得
DxD +0.01W =2000.4 (b)
由塔顶馏出液中苯的回收率得
DxD =2000.4 0.985 (c)
联解式(a)、(b)和(c)得
D=80kmolh-1，W=120 kmolh-1，xD=0.985
3、体积基准
对气体选用体积作基准。通常取标况下体积
Nm3(Hm3)
在进行物料衡算或热量衡算时，均须选择相
应的衡算基准。合理地选择衡算基准，不仅
可以简化计算过程，而且可以缩小计算误差
基准选取中几点说明：

（1）上面几种基准具体选哪种（有时几种共用） 视具体条件而定，难以硬性规定。
（2）通常选择已知变量数最多的物料流股作 基准 较方便。 （3）取一定物料量作基准，相当于增加了一个已 知条件（当产物和原料的量均未知时，使隐条件明 朗化）。 （4）选取相对量较大的物流作基准，可减少计算 误差。

环保税物料衡算的步骤与方法
1. 确定应征收环保税的物料范围：根据相关法律法规，确定应征收环保税的物料范围，包括废弃物、排放物和能源等。

2. 收集相关数据：收集与被征税物料相关的数据，包括物料的产量、排放量、能源
消耗量等信息。

3. 制定税收标准：根据环保税法规定，制定不同物料的税收标准，包括税率和征收
基数等。

4. 计算应征税额：根据物料的产量、排放量、能源消耗量以及税收标准，计算每种
物料的应征税额。

5. 考虑特殊情况：对于一些特殊情况，如排放标准的达标程度、环保技术的应用等，可以进行相应的减免或优惠。

6. 核查数据准确性：审查收集到的数据的准确性，并进行核对，确保计算的结果准
确无误。

7. 制定征税计划：制定与征税相关的工作计划和时间表，确保按时征税并完成相关
举报和纳税申报工作。

8. 准备税务申报材料：根据征税要求，准备相应的税务申报材料，包括填写申报表、提供相关数据和证明材料等。

9. 缴纳环保税款：根据税务机关的规定和要求，按时缴纳环保税款，完成相关缴款
手续。

10. 审查纳税申报：税务机关会对纳税申报材料进行审查，核对税款的准确性，如有
问题会进行进一步核实和调查。