物料衡算
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物料衡算物料衡算的准则就是质量守恒定律,即“进入一个系统的全部物料必等于离开这个系统的全部物料,再加上过程损失量和在系统中积累量”。
依据质量守恒定律,对研究系统作物料衡算,可由下式表示[13]:∑G进=∑G出+∑G损+∑G积其中式中:∑G进——输入物料量总和;∑G出——输出物料量总和;∑G损——总的物料损失量;∑G积——系统中的积累量。
根据设计任务,苯酐生产能力为80000吨/年,产品纯度达到99.9wt%按照8000小时开工计算,每小时的生产能力:80000×1000×99.9%/8000= 9990kg/h3.1 反应器中氧化反应的物料衡算3.1.1 氧化反应过程的衡算基准本次设计以每小时生产9990kg为基准,进料量9400kg/h,转化率99.8%;生成苯酐的选择性约为0.8;空气与邻二甲苯进料比为9.5:1;主要副产品为苯酞、顺酐、苯甲酸、柠槺酐、二氧化碳、一氧化碳等。
3.1.2 氧化反应过程的物料衡算图画出衡算方框图,标出有关计算目标,然后进行计算:图3-1 反应过程物料衡算图3.1.3 氧化反应过程的物料衡算:邻二甲苯与空气催化氧化的主反应式:106 32 148 18x 3y 9990 z所以主反应中:(1)邻二甲苯消耗量:9990148106=x x = 7155 kg/h 氧气消耗量:9990148y 332=⨯ y =6480 kg/h 水的生成量: 9990148z 318=⨯ z = 3645 kg/h (2) 邻二甲苯转化率为99.8%,且邻二甲苯的进气量为9400kg/h ,所以: 邻二甲苯生产苯酐的选择性为:7155/9400/99.8%=77.27%。
(3)设计进料空邻比为9.5:1,所以空气进料量计算:5.91w 9400=w 空 =89300 kg/h 空气中 O 2所占的比例为21%,所以工艺空气中氧气的进料量:w 氧 = 89300×21%= 18753kg/h 。
物料衡算物料衡算是化工计算中最基本、也是最重要的内容之一,它是能量衡算的基础。
一般在物料衡算之后,才能计算所需要提供或移走的能量。
通常,物料衡算有两种情况,一种是对已有的生产设备或装置,利用实际测定的数据,算出另一些不能直接测定的物料量。
用此计算结果,对生产情况进行分析、作出判断、提出改进措施。
另一种是设计一种新的设备或装置,根据设计任务,先作物料衡算,求出进出各设备的物料量,然后再作能量衡算,求出设备或过程的热负荷,从而确定设备尺寸及整个工艺流程。
物料衡算的理论依据是质量守恒定律,即在一个孤立物系中,不论物质发生任何变化,它的质量始终不变(不包括核反应,因为核反应能量变化非常大,此定律不适用)。
3-1物料衡算式1、化工过程的类型化工过程操作状态不同,其物料或能量衡算的方程亦有差别。
化工过程根据其操作方式可以分成间歇操作、连续操作以及半连续操作三类。
或者将其分为稳定状态操作和不稳定状态操作两类。
在对某个化工过程作物料或能量衡算时,必须先了解生产过程的类别。
闻歇操作过程:原料在生产操作开始时一次加入,然后进行反应或其他操作,一直到操作完成后,物料一次排出,即为间歇操作过程。
此过程的特点是在整个操作时间内,再无物料进出设备,设备中各部分的组成、条件随时间而不断变化。
连续操作过程:在整个操作期间,原料不断稳定地输入生产设备,同时不断从设备排出同样数量(总量)的物料。
设备的进料和出料是连续流动的,即为连续操作过程。
在整个操作期间,设备内各部分组成与条件不随时间而变化。
半连续操作过程:操作时物料一次输入或分批输入,而出料是连续的,或连续输入物料,而出料是一次或分批的。
稳定状态操作就是整个化工过程的操作条件(如温度、压力、物料量及组成等)如果不随时间而变化,只是设备内不同点有差别,这种过程称为稳定状态操作过程,或称稳定过程。
如果操作条件随时间而不断变化的,则称为不稳定状态操作过程,或称不稳定过程。
间歇过程及半连续过程是不稳定状态操作。
物料衡算名词解释
物料衡算是指在制造过程中,根据成本核算的理论,以资料为基础,将原材料的各种性质及其单位成本合理的衡量,最终以此为依据衡量出原材料的成本,从而完成成本计算的一种技术方法。
物料衡算的基本原理是根据生产时间,原材料的损耗及给予的报酬,以及原材料的价值用量等各方面,综合考虑原材料的单位成本,以确定最合适和最实用的原材料成本衡量方法。
物料衡算从材料准备到物料入库,包括材料价格核算、库存管理、供应商经营分析等,让管理者适当控制添加费用,从而达到节省成本的作用。
为了使物料衡算更加科学有效,以达到节约成本的目的,管理者应该把握以下几个重点:
首先,应研究市场规律,对原材料的购入价格进行趋势分析和计算,以便采取有针对性的处理措施;其次,把握原材料价值用量,按需采购,根据不同阶段的价格变动适时进行调节;再次,科学控制库存,根据生产力量的变化,做好库存的统计和管理;最后,规定供应商的标准,对供应商的服务进行合理的考核,以确保原材料的可靠供应。
物料衡算是企业管理的一项重要工作,应当把它作为全面成本核算的重要组成部分,切实执行物料衡算技术,以便有效地降低资源投入,提高经济效果,实现企业的节约和增效目标。
以上就是对物料衡算的简单解释。
物料衡算不仅能够有效地控制
原材料的成本,而且可以更好地把握供应商,实施库存管理等,更好地实现企业节约和增效的目标。
三.工艺设计计算3.1 物料横算3.1.1物料衡算的意义物料横算,是在已知产品规格和产量前提下算出所需原料量、废品量及消耗量。
同时,还可拟定出原料消耗定额,并在此基础上做能量平衡计算。
通过物料横算可算出:(1)实际动力消耗量(2)生产过程所需热量或冷量(3)为设备选型、决定规格、台数(或台时产量)提供依据(4)在拟定原料消耗定额的基础上,可进一步计算日消耗量,每小时消耗量等设备所需的基础数据。
综上所述,物料衡算是紧密配合车间生产工艺设计而进行的,因此,物料衡算是工艺设计过程的一项重要的计算内容。
3.1.2物料横算的方法塑料制品的生产过程多采用全流程、连续操作的形式。
物料衡算的步骤如下:(1)确定物料衡算范围,画出物料衡算示意图,注上与物料衡算有关的数据。
物料衡算示意图如下:(2)说明计算任务。
如:年产量、年工时数等。
(3)选定计算基准。
生产上常用的计算基准有:①单位时间产品数量或单位时间原谅投入量,如:kg/h,件/h,t/h(连续操作常采用此种基准);②加入设备的原料量(间歇操作常采用此种基准)。
(4)由已知数据,根据下列公式进行物料衡算:ΣG1=ΣG1+ΣG3式中:ΣG1——进入设备的物料量总和ΣG2——离开设备的正品量和次品量总和ΣG3——加工过程中物料损失量总和(5)收集数据资料。
一般包括以下方面:①年生产时间:连续生产300~350 d间歇生产200~250 d连续生产时,年生产的天数较多,在300d左右,其他时间将考虑全长检修,车间检修或5%~10%意外停机。
当间歇生产时,就要减去全年的休息日,目前为双休日加上法定假日全年约为110d,所以间歇生产比连续生产少110个工作日。
总之,确定了每年有效地工作时数后就能正确定出物料衡算的时间基准,算出每小时的生产任务,进而在以后的计算中选定设备的规格。
具体的选择天数要通过分析得出。
②有关定额、合格率、废品率、消耗率、回收率等。
在任何一个产品加工过程中,合格产品都不是百分之百。
化工中物料衡算和热量衡算公式一、物料衡算公式1.物料总量计算公式物料总量计算公式可以根据物质的密度(ρ)和体积(V)来计算。
公式如下:物料总量=密度×体积2.物料质量计算公式物料质量计算公式可以根据物质的密度(ρ)、体积(V)和物质的质量(m)之间的关系得出。
公式如下:质量=密度×体积3.物料浓度计算公式物料浓度计算公式可以根据溶质的质量(m)和溶液的体积(V)来计算。
公式如下:浓度=质量/体积4.溶液的重量和体积之间的关系溶液的重量可以根据溶液的密度(ρ)和溶液的体积(V)相乘得到。
公式如下:重量=密度×体积1.热量传递计算公式热量传递计算公式可以用于计算传热功率(Q)和传热面积(A)之间的关系。
公式如下:Q=h×A×ΔT其中,h为传热系数,ΔT为温差。
2.物料的热量计算公式物料的热量计算公式可以根据物料的质量(m)、比热容(Cp)和温度变化(ΔT)来计算。
公式如下:热量=质量×比热容×温度变化3.水的蒸发热计算公式水的蒸发热计算公式可以根据水的质量(m)和蒸发热(ΔHvap)来计算。
热量=质量×蒸发热三、补充说明1. 密度(ρ)是物质单位体积的质量,常用的单位有千克/立方米(kg/m^3)或克/立方厘米(g/cm^3)。
2. 比热容(Cp)是物质单位质量的热容量,表示单位质量物质温度升高1℃所需的热量,常用的单位是千焦/千克·℃(kJ/kg·°C)或焦/克·℃(J/g·°C)。
3.传热系数(h)是衡量热传导性能的参数,表示单位面积上的热量流入或流出的速率,常用的单位是瓦特/平方米·℃(W/m^2·°C)。
4.温度变化(ΔT)是物质的温度差,常用的单位是摄氏度(℃)或开尔文(K)。
5. 蒸发热(ΔHvap)是物质从液态转变为气态所需的热量,常用的单位是焦耳/克(J/g)或千焦/千克(kJ/kg)。
物料衡算计算公式物料衡算是指根据产品的设计要求和生产工艺流程,计算出生产所需的物料数量和成本的过程。
其目的是为了保证生产的顺利进行,避免物料的浪费和成本的过度支出。
物料衡算的计算公式主要包括以下几个方面:1.总物料需求量计算公式总物料需求量=产品数量×单位产品所需物料数量这个公式用于计算生产特定数量产品所需的物料数量。
其中,产品数量是指计划生产的产品数量,单位产品所需物料数量是指生产一个产品所需的各种物料的用量。
2.物料补给计算公式物料补给=总物料需求量-物料库存量物料补给是指为满足生产需求而需要从供应商处采购的物料数量。
物料库存量是指当前仓库中已有的物料数量。
3.物料成本计算公式物料成本=物料单价×物料补给量物料成本是指为满足生产需求而采购物料所需支付的费用。
物料单价是指单个物料单位的价格,物料补给量是指需要从供应商处采购的物料数量。
4.物料利用率计算公式物料利用率=(总物料需求量-物料浪费量)/总物料需求量物料利用率是指生产过程中物料的有效利用程度。
物料浪费量是指因为工艺操作不当、设备故障等原因导致物料的损失量。
5.物料损耗计算公式物料损耗=总物料需求量-实际使用量物料损耗是指在生产过程中由于各种原因而导致的物料的损失量。
实际使用量是指实际上被用于生产的物料数量。
6.物料价格调整计算公式调整后物料价格=原物料价格×调整系数物料价格调整是指根据市场行情或其他因素调整物料价格的过程。
调整系数是一个根据实际情况确定的数值,用于对原物料价格进行调整。
总之,物料衡算的计算公式主要包括总物料需求量计算、物料补给计算、物料成本计算、物料利用率计算、物料损耗计算和物料价格调整计算等。
通过合理地运用这些公式,可以对物料需求和成本进行科学的计算和控制,从而提高生产效率和降低成本。
名词解释物料衡算法
物料衡算法(Material Balance Method)是一种基于质量守恒定律的物料管理方法,它用于计算和监控生产过程中的物料流动和消耗。
物料衡算法的核心原则是,进入系统的物料总量必须等于系统中物料的变化量加上离开系统的物料总量。
这种方法可以用来分析生产过程中的物料效率,识别物料的损失和浪费,以及优化物料的使用。
物料衡算法的关键步骤包括:
1. 定义系统边界:确定物料衡算的起始点和结束点,即物料的流入和流出点。
2. 物料流量测量:测量进入和离开系统的物料的数量和质量。
3. 物料平衡计算:计算物料的流入量、流出量和系统内的变化量,确保它们之间符合质量守恒定律。
4. 数据分析:分析物料平衡数据,识别物料的损失、效率低下或不符合预期的流动路径。
5. 优化建议:基于物料平衡分析的结果,提出改进物料管理的建议,如减少浪费、提高物料利用率等。
物料衡算法在化工、冶金、食品和饮料等行业中广泛应用,有助于企业提高资源利用效率,降低成本,并实现可持续发展。
1。
物料衡算公式
1 常见的物料衡算公式
物料衡算公式是在化工工厂中使用的常见公式,用来计算物料的量。
它主要用于测量物料的总重量和每单位体积的材料重量。
物料衡算公式的精度取决于物料衡算仪器的准确度,以及物料衡算公式所包含的参数和数据。
2 主要公式表达式
物料衡算公式的主要表达式为:
m=m0[1+a(t-t0)+b(p-p0)]
其中,m为物料重量,m0为初始基础重量;T — T0为物料温度变化度,P — P0为物料压力变化度,a, b为温度和压力系数。
3 该公式的应用
应用该公式计算物料的重量会大大减轻工人的负担,从而提高工作效率。
此外,应用该公式可以精确测量物料的重量,保证物料的准确性,以及精确识别物料的种类、数量和质量,保证物料的合格率。
4 物料衡算的重要性
物料的计量衡算工作十分重要,它能够控制物料的消耗量,从而使公司更有效地利用资源并降低成本,特别是在大批量制造过程中,
物料计量衡算不仅可以降低物料消耗,也能够提高产品的质量,以达到将资源最大化利用的目的。
第二章物料衡算
2.1反应器物料衡算
将原料及产品规格换算成摩尔分率,即
原料:甲醇含量(99.73%),水含量(0.27%)
产品:合成产品粗二甲醚中二甲醚回收率不小于99%
精馏工段二甲醚含量不小于99.95%
已知:二甲醚的摩尔质量M
A
=46.07 kg/kmol
甲醇的摩尔质量M
B
=32.04kg/kmol
水的摩尔质量M
C
=18.02 kg/kmol
假设年工作时间8000h,要求年产10万吨二甲醚,则每小时应生产二甲醚的量为: 100000×1000/(8000×46.07)=271.326 kmol/h 又因合成产品粗二甲醚中二甲醚回收率不小于99%
故而生产二甲醚的量为:
F=271.326/0.99=274.067 kmol/h
图1 反应器物流简图
反应式: 2CH
3OH → CH
3
OCH
3
+ H
2
O
本次设计由于采用的催化剂是γ-A1
20
3
,甲醇的转化率为60%-80%,设定转化率
为75%,反应器应加入甲醇的量为:
274.067×2/0.75=730.845 kmol/h
原料中甲醇含量(99.73%),水含量(0.27%),则原料进料量为:
730.845/0.9973=732.824 kmol/h 水的量为:732.824×0.0027=1.979 kmol/h 按化学计量关系计算反应器出口气体各组分的量: CH 3OH: 730.845×25%=182.711 kmol/h H 2O: 1.979+274.067=276.046 kmol/h
进入反应器的气体总量Ft 0=732.824kmol/h ,给定空速S V =5000h -1,所以,催化剂床层体积V R 为:
V R =q vn /s v =732.824×22.4/5000
=3.283m 3
表1 反应器阶段的物料组成
2.2二甲醚精馏塔物料衡算
粗产品进入二甲醚精馏塔,二甲醚从塔顶分离出来,而甲醇和水由塔底分离出来,接着进入甲醇精馏塔。
图2 二甲醚精馏塔物流简图
由于三组分精馏,二甲醚是轻关键组分,甲醇是重关键组分,并且是完全分离,所以水全部从塔底分离出来。
故塔顶含量为甲醇和二甲醚,塔釜中为二甲醚,甲醇和水。
因为要求精馏工段二甲醚含量不小于99.95%;
由工厂数据知道塔顶二甲醚含量为99.97%
故列式得:
0.3740F=x
1D+y
1
W
0.2493F=x
2D+y
2
W
0.3767F=y
3
W F=D+W
y 1+y
2
+y
3
=1
其中:F=732.824kmol/h,x
1=99.97%,x
2
=0.03%
得出:
D=273.920kmol/h
W=458.904kmol/h ,
y
1
=0.005 ,
y
2
=0.3978 ,
y=0.6017
其中塔釜中二甲醚的含量为0.005,甲醇含量为0.3978,
水的含量为0.6017
表2 二甲醚精馏塔阶段的物料组
组分进料(kmol/h)出料(kmol/h)
F D W
二甲醚 37.40% 274.067 99.97% 273.838 0.05% 0.229
甲醇 24.93% 182.711 0.03% 0.082 39.78% 182.552
水 37.67% 276.046 0 0 60.17% 276.123
合计 1 732.824 1 273.920 1 458.904
2.3甲醇精馏塔物料衡算
二甲醚精馏塔塔底出料进入甲醇精馏塔,甲醇是轻关键组分,从塔顶分离出来;水是重关键组分,从塔底分离出来。
图3 甲醇精馏塔物流见图
由流程图知,塔顶分离出来的甲醇会经过干燥塔进一步分离,最终所得的甲醇会回流至储罐入口,与原料液混合。
塔釜则会产生废水,直接经处理后排出系统。
则由工厂数据知,甲醇精馏塔塔顶的甲醇含量为95.08%
由二甲醚精馏塔计算结果知:L=458.904kmol/h
0.3798L=x
4D
2
+y
4
W
2
0.6017L=x
5D
2
+y
5
W
2
L=D
2+W
2
x 4 +x
5
=1
y 4+y
5
=1
已知:x
4
=0.9508
又知,甲醇精馏塔塔顶组成为甲醇和二甲醚,故
x
5
=0
因此得出:
0.3978L=0.9508D
2+ y
4
W
2
0.6017L=(1- y
4)W
2
458.904= D
2+W
2
由此求解得:
D
2
=172.64 kmol/h,
W
2
=286.264 kmol/h,
y
4
=0.036
由此知塔釜中甲醇含量为3.6%
表3甲醇精馏塔阶段的物料组成、
组分进料(kmol/h)出料(kmol/h)
L D
1 W
1
二甲醚 0.05% 0.2290 0 0 0
甲醇 39.78% 182.552 95.08% 172.64 3.6% 10.31
水 60.17% 276.123 0 0 96.40% 275.95
合计 1 458.904 1 172.64 1 286.254
2.4甲醇缓冲罐物料衡算
缓冲罐中的物料的来源有:1.新鲜的原料气,2.甲醇精馏段塔顶产物。
缓冲罐中的物料的去路有:去往反应器中进行反应。
前面已经求出甲醇回收塔顶产物172.64 kmol/h,经干燥塔后,其中甲醇的量不变,组成变为甲醇和水。
即甲醇的量为:
172.64×95.08%=164.15 kmol/h
故进入甲醇缓冲罐的甲醇回收量为:
164.15/99.73%=164.59 kmol/h
由此知缓冲罐中来自甲醇精馏塔精馏段产物的量为164.59 kmol/h.
反应器中的原料气总量 732.824kmol/h,且甲醇的含量均99.73% 。
所以,新鲜加入的原料气的量:568.234mol/h。
表4甲醇缓冲罐中的物料组成
组分甲醇回收后的进料(kmol/h)新鲜进料出料(kmol/h)
F
1 F
2
F
甲醇 99.73% 161.15 99.73% 566.70 99.73% 730.845 水 0.27% 0.44 0.27% 1.53 0.27% 1.979 合计 1 164.59 1 568.234 1 732.824。