5工藝計(jì)算工藝計(jì)算包括：物料衡算

熱量衡算

設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與選型5.1物料衡算一、物料衡算1、物料衡算是研究某一體系內(nèi)進(jìn)、出物料質(zhì)量及組成的變化2、體系：是指物料衡算的范圍，根據(jù)需要人為選定可以是一個(gè)設(shè)備或幾個(gè)設(shè)備可以是一個(gè)單元操作過程也可以是整個(gè)化工過程3、物料衡算是質(zhì)量平衡，不是體積或物質(zhì)的量平衡4、根據(jù)質(zhì)量守恒定律，物料衡算的表達(dá)式：輸入體系的物料質(zhì)量=離開體系的物料質(zhì)量+體系內(nèi)積累的物料質(zhì)量+過程損失的物料質(zhì)量5.1.1物料衡算簡介1、確定原材料的消耗定額,由此判斷是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；2、確定三廢排放量及組成，由此提出三廢治理方案；3、確定各設(shè)備輸入輸出物料量及組成，作為設(shè)備選型的依據(jù)；4、熱量衡算的依據(jù)；5、物料流程圖、管路設(shè)計(jì)、儀表設(shè)計(jì)等的依據(jù)二、物料衡算的作用1、設(shè)計(jì)任務(wù)書技術(shù)方案、產(chǎn)品生產(chǎn)能力、年工作時(shí)間、操作方法等2、研究單位提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

化學(xué)反應(yīng)方程式、反應(yīng)物配比、轉(zhuǎn)化率、選擇性、總收率、催化劑狀態(tài)及加入配比量、催化劑是否回收使用、安全性能（爆炸上下限）等。

原料及產(chǎn)品的分離方式，各步的回收率，采用物料分離劑時(shí)，加入分離劑的配比。

特殊化學(xué)品的物性，如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、飽和蒸汽壓、閃點(diǎn)等。3、工藝流程示意圖三、物料衡算的依據(jù)1、操作型與設(shè)計(jì)型（1）操作型計(jì)算：已有生產(chǎn)過程利用實(shí)測數(shù)據(jù)，計(jì)算出一些不能直接測定的物料量，對生產(chǎn)情況做出分析，提出改進(jìn)措施（2）設(shè)計(jì)型計(jì)算：設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)過程

根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，通過物料衡算，算出進(jìn)出各設(shè)備的物料量、組成等，結(jié)合能量衡算，確定設(shè)備尺寸及工藝流程2、按操作方式（1）間歇操作物料衡衡算（2）連續(xù)操作物料稱衡算四、物料衡算的類型一、畫出物料衡算示意圖

標(biāo)明各股物料的進(jìn)出方向、數(shù)量、組成以及溫度、壓力等

操作條件，待求的未知數(shù)據(jù)也應(yīng)以適當(dāng)?shù)姆?hào)表示二、寫出所有主、副反應(yīng)方程式三、確定計(jì)算任務(wù)四、收集數(shù)據(jù)資料包括：1、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)時(shí)間2、原料、助劑、中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的規(guī)格和組成及有關(guān)的理化常數(shù)；3、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率等4、催化劑負(fù)荷等5.1.2物料衡算的方法和步驟五、選定計(jì)算基準(zhǔn)（選擇恰當(dāng)，簡化計(jì)算）1、質(zhì)量基準(zhǔn)：kg，kmol2、時(shí)間基準(zhǔn)：（1）間歇體系：一批，kg/批，kmol/批（2）連續(xù)體系：小時(shí)，kg/h，kmol/h等六、展開計(jì)算兩種計(jì)算順序1、從后往前：常用產(chǎn)品年總產(chǎn)量關(guān)鍵原料年消耗量關(guān)鍵原料每小時(shí)（每批）進(jìn)料量其他原料進(jìn)料量原料消耗量中間產(chǎn)品量原料配比轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率等2、從前往后：用于精細(xì)化工反應(yīng)步驟較多的過程100kg（kmol）原料各中間產(chǎn)品量目的產(chǎn)物年產(chǎn)量全部原料和中間產(chǎn)物量：100K計(jì)算K：與設(shè)計(jì)年產(chǎn)量的比例系數(shù)七、整理計(jì)算結(jié)果，編制物料衡算一覽表計(jì)算結(jié)果一目了然，可直接檢查計(jì)算是否準(zhǔn)確，

分析結(jié)果組成是否合理，提出改進(jìn)方案

5.1.3生產(chǎn)過程的常用指標(biāo)1、生產(chǎn)能力：化工裝置在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品量或在單位時(shí)間內(nèi)處理的原料量。單位：kg／h，t／d，kt／a，Mt／a等2、設(shè)計(jì)能力：化工裝置在最佳條件下可以達(dá)到的最大生產(chǎn)能力

一、生產(chǎn)能力和設(shè)計(jì)能力反應(yīng)器反應(yīng)物A參加反應(yīng)的A未參加反應(yīng)的A轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的A轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物的A關(guān)系：1、加入反應(yīng)器的A的量=參加反應(yīng)的A的量+未參加反應(yīng)的A的量2、未參加反應(yīng)的A的量=從反應(yīng)器出來的A的量3、參加反應(yīng)的A的量=轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物的A的量+轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物的A的量二、轉(zhuǎn)化率、選擇性、收率1、轉(zhuǎn)化率：參加反應(yīng)的原料量與進(jìn)入反應(yīng)器的原料量的比值

它是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的一種標(biāo)志2、選擇性：生成目的產(chǎn)物所消耗的原料量與參加反應(yīng)的原料量的比值

產(chǎn)率越高，說明參加反應(yīng)的原料生成的目的產(chǎn)物越多。3、收率：進(jìn)入反應(yīng)器的原料量與生成目的產(chǎn)物所消耗的原料量的比值收率=轉(zhuǎn)化率×選擇性

收率越高，說明進(jìn)入反應(yīng)器的原料中，消耗在生產(chǎn)目的產(chǎn)物上的數(shù)量越多。

用乙烷作裂解原料生產(chǎn)乙烯，在一定的生產(chǎn)條件下，通入裂解爐的乙烷量為7000kg/h，反應(yīng)后，尾氣中含乙烷2450kg/h，得到乙烯量為3332kg/h，求乙烷的轉(zhuǎn)化率、乙烯的選擇性和收率。計(jì)算舉例解：C2H6→C2H4+H2

3028X3332生成目的產(chǎn)物所消耗的原料量X＝3332×

＝3570kg/h選擇性

＝

×100%＝×100%

＝

78.5%消耗定額：是指生產(chǎn)單位產(chǎn)品所消耗的原料量，

即每生產(chǎn)一噸合格產(chǎn)品所需要的原料數(shù)量。消耗定額＝三、消耗定額

以乙烷為原料裂解生產(chǎn)乙烯，通入反應(yīng)器的乙烷為7000kg/h，參加反應(yīng)的乙烷量為4550kg/h，沒有參加反應(yīng)的乙烷的5%損失掉，其余都循環(huán)回裂解爐。得到乙烯3332kg/h，求乙烯的原料消耗定額。解：消耗的原料量＝4550＋2450×5%