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3物料衡算和学习课件.pptxVIP

3物料衡算和学习课件.pptx

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第三章物料衡算与能量衡算;可确定原材料消耗定额,判断是否达到设计要求。

可确定各设备的输入及输出的物流量,摩尔分率组成及其他组成表示方法.并列表,在此基础上进行设备的选型及设计,并确定三废排放位置、数量及组成,有利于进一步提出三废治理的方法。

作为热量计算的依据。

根据计算结果绘出物流图,可进行管路设计及材质选择,仪表及自控设计等。;2.物料衡算的任务;3.物料衡算的方法;设计任务书中确定的技术方案、产品生产能力、年工作时及操作方法。

建设单位或研究单位所提供的要求、设计参数及实验室试验或中试等数据,主要有:

化工单元过程的主要化学反应方程式、反应物配比、转化率、选择性、总收率、催化剂状态及加入配比量、催化剂是否回收使用、安全性能(爆炸上下限)等。

原料及产品的分离方式,各步的回收率,采用物料分离剂时,加入分离剂的配比。特殊化学品的物性,如沸点、熔点、饱和蒸汽压、闪点等。

工艺流程示意图;时间基准:对于连续生产,以1段时间间隔,如1秒、1小时、1天等的投料量或生产产品量作为计算基准。这种基准可直接联系到生产规模和设备设计计算.如年产300kt乙烯装置,年操作时间为8000h,每小时的平均产量为37.5t。对间歇生产,一般可以一釜或一批料的生产周期作为基准。

质量基准:当系统介质为液、固相时,选择一定质量的原料或产品作为计算基准是合适的。如以煤、石油、矿石为原料的化工过程采用一定量的原料,例如:1kg、l00kg等作基准。如果所用原料或产品系单一化合物,或者由已知组成百分数和组分分子量的多组分组成,那么用物质的量(摩尔)作基准更为方便。;体积基准:对气体物料,选用体积标准。这时应将实际情况下的体积换算为标准状态下的体积,即标准体积,用m3(STP)表示。这样不仅排除了因温度、压力变化带来的影响,而且可直接换算为摩尔。气体混合物中组分的体积分率同其摩尔分率在数值上是相同的。

干湿基准:不计算水分在内的称为干基,否则为湿基。例如,空气组成通常取含氧21%,含氮79%(体积),这是以干基计算的;如果把水分(水蒸气)计算在内,氧气、氮气的百分含量就变了。又如,甲烷水蒸气催化转化制取氢气,转化炉的进料量,以干基计为7x103m3(STP)/h。而以湿基计则可达到3x103m3(STP)/h。通常的化工产品,如化肥、农药均是指湿基。例如年产尿素480kt,年产甲醛5kt等均为湿基;而年产硝酸50kt,则为干基。;平衡式类型;直接计算法;

利用反应速率进行物料杨算;

元素平衡;

以化学平衡进行衡算;

以结点进行衡算;

利用联系组分进行衡算

直接计算法是根据化学反应方程式,运用化学计量系数进行计算的方法。;4.物料衡算程序;;原材料消耗一览表(三聚氰胺装置物料衡算结果换算);物料衡算示例;2.画出工艺流程示意图,标出有关数据,然后进行计算;;;;;引言:能量衡算在物料衡算结束后进行。

能量衡算的基础是物料衡算,而物料衡算和能量衡算又是设备计算的基础。

全面的能量衡算应该包括热能、动能、电能、化学能和辐射能等。但化工生产中最常用的能量形式为热能,故化工设计中经常把能量衡算称为热量衡算。;计算流程中某些设备的热负荷或换热量

计算换热设备的热负荷包括热交换器,加热器,冷却器,汽化器,冷凝器,蒸饱塔塔顶冷凝器,蒸馏塔再沸器等。

计算反应器的换热量包括间歇釜式反应器,连续釜式反应釜,换热式固定床反应器,中间间接换热式多段绝热固定床反应器,流化床反应器,带有冷却或加热套管的管式反应器,内设换热装置的鼓泡式反应器等。

计算吸收塔冷却装置的热负荷对一些热效应比较大的吸收过程(多见于化学吸收)吸收塔内设置冷却装量(制碱工业的碳化塔就是设有很多冷却水箱的吸收塔)。冷却装置的热负荷就是通过作吸收塔热衡算得到的。;算出热剂和冷剂的用量或冷热物流比或温度

冷激式多段绝热固定床反应器的冷激剂用量

加热蒸汽、冷却水、冷冻盐水的用量,这些量是其他工程如供热、等的设计依据。

有机高温热载体(如联苯、导热姆等)和熔盐的循环量工业上使用这些高温热载体时一般都设计成循环系统(例如邻二甲苯氧化工段就有熔盐循环系统(见下图),循环流程中有贮罐、换热器或废热锅炉、循环泵等设备,这些设备的重要设计参数是热载体的循环量,而热载体的循环量则是通过热量衡算确定的。;;算出热剂和冷剂的用量或冷热物流比或温度

冷冻系统的制冷量和冷冻剂循环量化工生产中常用液态氨、液态乙烯、液态丙烯、氟里昂等作为冷冻剂,通过热衡算可确定冷冻系统制冷量和冷冻剂的循环量,作为设计冷冻系统的基本参数,下图是氨合成工段的液氨冷冻循环示意图。

换热器冷、热支路的物流比例在化工生产流程中,常设置不经过换热器的冷支路以调节物料温度.通过热衡算可确定进换热器和进冷支路的物流比例

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