物料衡算基本理论 四、衡算方法和步骤
1，明确衡算目的 通过物料衡算确定生产能力、纯度、收率 2，明确衡算对象 划定衡算范围，绘出物料衡算示意图 3，对有化学反应的体系应写出化学反应方程式 4，收集与物料衡算有关的计算数据
1生产规模；原辅材料、中间体及产品规格； ○
2有关定额和消耗指标（产品单耗、配料比、回收率、提取率、收率）○ 3有关的物理化学常数（密度、蒸汽压、相平衡常数） ○
5，选定衡算基准 6，列出物料衡算方程式
7，根据物料横算结果，编制物料平衡表 物料衡算举例
一、物理过程物料衡算
实例6-1 硝化混酸配制过程物料衡算。已知混酸组成为硫酸46%（质量百分比，下同）、硝酸46%、水8%，配制混酸用的原料92.5%的工业硫酸、98%的硝酸以及含硫酸69%的硝化废酸。试通过物料衡算确定配制1000kg混酸时各原料的用量。为简化计算，设原料中除水外的其他杂质可忽略不计。 明确衡算目的 明确衡算对象
以搅拌釜为衡算范围，绘制混酸配制过程物料衡算示意图
GH2SO4 GHNO3
G废
混酸配制 搅拌釜 硝化混酸 1000kg 图中共有4股物料，3个未知数，需3个独立方程 对硝酸进行物料衡算
0.98GHNO3?0.46?1000?0.69G废?0.46?1000对硫酸进行物料衡算 0.925GHSO24对水进行物料衡算
联立方程解得
0.075GH2SO4?0.02GHNO3?0.31G废?0.08?1000GH2SO4?399.5kgGHNO3?469.4kgG废?131.1kg混酸过程物料衡算表
工业品质量组物料名称 量/kg 输 入 硝酸 硫酸 废酸 总计
469.4 399.5 131.1 1000 成/% 98 92.5 69 总计 1000 输 出 硝化混酸 1000 物料名称 /kg 硫酸46 硝酸46 水8 工业品量 质量组成/% 二，化学过程的物料衡算 1，化学过程的几个概念 转化率
收率（产率） 选择性
反应物A的反应消耗量xA??100%反应物A的投料量按目标产物收得量折算的反应物A的量y??100%反应物A的投料量按目标产物收得量折算的反应物A的量???100%反应物A的反应消耗量例6-2 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯的投料量为1000kg，反应产物中含有对甲苯磺酸1460kg，未反应的甲苯20kg。试分别计算甲苯的转化率、对甲苯磺酸的收率和选择性。
则甲苯的转化率为
CH3CH31000?20xA??100%?9800SO3H+110-140H2SO4+H2O则甲苯磺酸的收率为
1460?92y??100%?78.100?172则甲苯磺酸的选择性为
?y??79.7%x总收率 总收率为各个工序的收率之积
3，连续操作过程的物料衡算 实例6-4
在催化剂作用下，乙醇脱氢可制备乙醛，其反应方程式为
C2H5OH同时存在副反应
CH3CHO?H2CH3COOC2H5?2H2
2 CHOH25已知原料为无水乙醇（纯度以100%计），流量为1000kgh-1，其转化率为95%，乙醛收率为80%，试对该过程进行物料衡算。 以反应器为衡算范围，绘出物料衡算示意图，如图6-4所示 乙醇：1000kg/h 纯度100%
图中，1股进料，1股出料， 衡算目的：确定出料的组成
衡算基准：以单位时间内的进料量为基准 主反应方程式
乙醇催化脱氢 制乙醛反应器 产物：乙醇 乙醛 乙酸乙酯 氢 C2H5OH副反应方程式
CH3CHO?H2
CH3COOC2H5?2H22 C2H5OH出料：乙醇流量为：
乙醛流量为：
1000?(1?0.95)?50.0(kgh)441000?0.95?0.8??727.0(kgh?1)46?1乙酸乙酯流量为： 1000?0.95?(1?0.8)?
88?181.7(kgh?1)92氢气流量为： 1000?50?727?181.7?41.3(kg乙醇催化脱氢过程物料衡算表
质量 物料 名称 流量 组成/kg·h-1 /% 输 出 乙醇 1000 100 乙酸乙酯 181.7 氢气 总计
1000 100 总计 41.3 1000 18.2 4.1 100 物料名称 /kg·h-1 乙醇 乙醛 50 727 流量 质量 h)?1组成/% 5 72.7 输 入 ? 随堂练习
拟用连续精馏塔分离苯和甲苯混合液。已知混合液的进料量为200kmol·h-1，其中含苯0.4（摩尔分数，下同），其余为甲苯。若规定塔底釜液中苯的含量不高于0.01，塔顶馏出液中苯的回收率不低于98.5%，试通过物料衡算确定塔顶馏出液、塔釜釜液的流量及组成，以摩尔流量和摩尔分数表示
明确衡算目的 D，xD 横算范围确定
绘出物料衡算示意图 F=200kmol·h-1 xF=0.4
衡算基准
摩尔流量和摩尔分数
W，Xw=0.01
精 馏 塔