炼化企业物料及能量衡算的基本程序及方法，作为化工人必须掌握！
2021年5月21日 13:12关键词 | 物料衡算 方法 步骤
共 1256 字 | 建议阅读时间 6 分钟
化学工程在研究单元操作过程时，常运用“物料衡算”、“能量衡算”、“平衡关系”和“过程速率”等概念，建立数学模型来描述过程的规律性。在单元操作中物质的变化是最基本最重要的运动形式。物料衡算是推导描述物质运动规律数学模型的直接而简便的方法。所谓物料衡算是指在质量守恒基础上，对任一过程单元按单位时间内，体系所含物料总质量必等于进入体系的总质量减去从体系流出的总质量所进行的运算。简言之，即质量守恒原理在一个过程单元中的应用。物料衡算可得到一组代数方程或微分方程。对于体系内任一点的参数完全不随时间而变化，且只含一个因变量的连续稳定过程，所得代数方程就是该过程的数学模型了。
物料衡算可对一个工厂生产的全过程、一个工序或一台装置作出。对于现有生产过程，物料衡算提供表示生产运转正常与否、向题所在和改进途径的参考数据；对于新建装置和生产过程，则可为设备设计、过程优化、过程控制和经济评估等提供必要的数据。
物料衡算的基本程序是怎样的？
在化工生产中，即使一个简单的体系，也会包含有若干个进入、流出体系的物流，每个物流可能含有若干种组分，有许多已知和未知的数据。物料衡算应遵循一定的程序方可避免出现差错。
一般情况物料衡算的基本程序如下：
①画出过程的示意图
用虚线标明过程的范围，用带箭头的实线表示物流及其方向；
②在各物流线附近写出流率、组成中的已知量，用符号表示未知量；
③列物料平衡式
物料平衡式有两种，一是表示进出体系物流总质量平衡关系的总物料平衡式；一是各物流的组分平衡式。同时应根据同一物流中所有组分的质量分率等于1的限制条件，删去非独立平衡式，保留独立平衡式并使之等于未知数的个数；
④确定计算基准，解联立方程组求未知数或相应的未知模型
计算基准即计算的起始量，可以是物流的流率或时间。
物料衡算的基本关系式
对任一个过程单元，依照质量守恒原理、质量平衡关系可写成：
进入的质量（F）总和-流出的质量（D）总和=累积的质量（A）
即 ∑F-∑D=A
对于连续稳定过程，A=0，
则有 ∑F=∑D
如果过程伴有化学反应，进入的物料将有部分转化为新的物料流出体系，平衡关系应增加一个“消耗项”和“生成项”，即为：
进入量+生成量-流出量-消耗量=累积量
在此情况下，质量守恒原理不能用组分的平衡关系，而要用元素或参与反应的基团的平衡式来表示。因为物流中组分的元素发生了重新组合.这种重新组合是按照化学反应式和化学计量关系进行的，所以进行物料衡算时必须引进化学计量关系。
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整理： 化工活动家
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