物料衡算.docx

1、物料衡算物料衡算1.1为确保3000吨/年木聚糖磷酸酯目达到年产设计量，在从蔗渣中提取木聚糖（BX）制取BXP时，必须保障拥有足够量的BX作为中间产品进行化学修饰成为所需产品BXP。因此，依据设计基本条件：BXP年产3000吨，工作日300天，蔗渣中含有木聚糖类半糖25%，提取率40%。设计每小时进3500kg的蔗渣，倒推计算提取出BX的产量流量为： 35000.250.4=350kg/h以此提取木聚糖产量流量作为设计项目物料进料的基准，进行木聚糖后续操作工序的物料衡算。1.2 提取段工艺中进行物料衡算的只有物料发生变化的设备。其中粉碎机、提升机、泵、传送带等设备不进行物料衡算。 1.21 蔗

2、渣洗涤机（L102）物料衡算 1、计算依据 （1）常温常压下，洗涤1体积的蔗渣能够吸收1体积的水并达到饱和状态，其体积在此状态下，膨胀为原来的1.5倍。 （2）洗涤过程中，洗去蔗渣中的泥沙，因此存在物料的损失，但计算过程损失不计。 （3）用两倍于蔗渣体积的水洗涤，并认为此状态下，已洗涤干净。 （4）常温（T=25）常压物性：蔗渣的密度=109.7g/cm3，水的=1 000k g/cm3。 （5）洗涤机进出口温度无变化，均为T=25。 2、物料衡算 3000kg蔗渣体积：3500109.7=31.91m3 洗涤机进口物料流量： A进口 蔗渣：3500kg/h B进口 H2O：31.91*2*1

3、000=63820kg/h 洗涤机出口物料流量： C出口 蔗渣：3500kg/h H2O：63820（1/2）=31910 kg/h D出口 H2O：63820（1/2）=31910 kg/h 表1洗涤机物料平衡表（单位均为kg/h） 成分进口物料出口物料ABCD蔗渣35003500H2O638203191031910 1.22 压滤机（L103）物料衡算 1、计算依据 压滤机可压滤出99%蔗渣吸收的水分，即仅仅残留1%在蔗渣中。 2、物料衡算 进出口温度不变，常温T=25 A进口 蔗渣：3500kg/h H2O：63820（1/2）=31910 kg/h B出口 H2O：3191099%=3

4、1590.9kg/h C出口 蔗渣：3500kg/h H2O：319101%=319.10 kg/h 表2第一个压滤机物料平衡表（单位均为kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C 蔗渣 3500 3500 H2O 31910 31590.9 319.10 1.23 蔗渣浸泡槽（F101）物料衡算 1、计算依据 （1）用0.1%H2SO4进行浸泡软化，其用量是进口物料体积的1.5倍。 （2）工业硫酸质量分数是93%的浓硫酸，使用前需稀释。 （3）1%H2SO4的密度取近似值=1 000kg/cm3 （4）浸泡温度为T=60，即进口T=25， 出口T=60。 2、物料衡算 所需要的0.1%

5、H2SO4：31.9101.547.865m3/h 则需要纯H2SO4：47.865110000.1%47.865kg/h 需要93%H2SO4：47.8650.9351.468 kg/h 进行稀释，过程加入水量为： 51.4681100099.9%=51416.5kg/h 因此，B进口 H2SO4：51.468 kg/h H2O：51416.5kg/h A进口物料与第一个压滤机C出口物料相同。 则C出口 蔗渣：3500kg/h H2O：319.10+ 51416.5 =51735.6 kg/h 纯H2SO4：47.865110000.1%47.865kg/h 表3蔗渣浸泡槽物料平衡表（单位均

6、为kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C 蔗渣 3500 3000 H2O 319.10 51416.5 51735.6 纯H2SO4 47.865 47.865 1.24 压滤机（L104）物料衡算 1、计算依据 （1）压滤机可压滤出99%蔗渣吸收的水分，即仅仅残留1%在蔗渣中。 （2）压滤机压滤出硫酸总量的95%，有5%附着在软化的蔗渣上。 （3）压滤过程温度不发生变化T=60。 2、物料衡算 A进口物料即浸泡槽C出口物料B出口 纯H2SO4：95%47.86545.47kg/h H2O：99%51735.6= 51218.2kg/h C出口 蔗渣：3500kg/h 纯H2SO4

7、：5%47.865=2.39kg/h H2O：1%51735.6=517.356 kg/h表4第二个压滤机物料平衡表（单位均为kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C 蔗渣 3500 3500 H2O 51735.6 51218.2 517.356 纯H2SO4 47.865 45.47 2.39 1.25 蔗渣蒸煮罐（F102）物料衡算 1、计算依据 （1）根据蒸煮罐的处理能力，使用两个蒸煮罐并联，则进料口每个蒸煮罐占有物料各为一半，此计算按两个蒸煮罐的总进料管计算。 （2）蒸煮用水量约为进料蔗渣体积的1.5倍。 （3）蒸煮温度T=120。出蒸煮罐后温度为T=105 2、物料衡算 A

8、进口物料与第二个压滤机C出口物料相同。 B进口主要是进水 H2O（3500/109.7) *1.5*1000=47857.8kg/h C出口 蔗浆：3500-350=3150kg/h BX：350kg/h 纯H2SO4：2.39 kg/h H2O：47857.8+517.356=48375.2kg/h 表5蒸煮罐物料平衡表（单位均为kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C 蔗渣 3500 BX 350 蔗浆 3150 纯H2SO4 2.39 2.39 H2O 517.35647857.848375.2 1.2.6压滤机（L201）物料衡算 1、计算依据 （1）压滤过程存在0.5%BX附

9、着蔗浆，即0.5%BX损失。 （2）5%纯硫酸伴随蔗浆排除，另外95%存在于滤液中。 （3）蔗浆中只含1%水分，其余在滤液中 （4）压滤及传送后温度由进口T=105变为T=85。 2、物料衡算 A进口物料与蒸煮罐C出口相同。 B出口 BX 350*99.5%=348.25kg/h 纯H2SO4： 2.39*95%=2.27kg/hH2O：48375.2*99%=47891.4kg/h C出口 蔗浆：3150kg/h BX：0.5%350=.1.75 kg/h 纯H2SO4：2.39*5%=0.119kg/h H2O：48375.2*1%=483.752kg/h表6第三个压滤机物料衡算表（单位均

10、为kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C BX 350 348.25 1.75 蔗浆 3150 3150 纯H2SO4 2.39 2.27 0.119 H2O 48375.247891.4483.752 1.2.7三效蒸发器（C201）物料衡算 1、计算依据 （1）过多的水进入沉淀槽会使用于沉淀的乙醇消耗量增大，因此采用蒸发器蒸去部分的水，长生热量，回收利用在进料的加热上。 （2）蒸发温度T=100，蒸至只含1500kg/h的水。 2、物料衡算A进口物料与第三个压滤机B出口一致。 B出口 H2O：47891.4-1500=46391.4kg/h C出口与进口相比只有水发生变化，水量为

11、1500 kg/h 表7蒸发器物料衡算表（单位均为kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C BX 348.25 348.25 纯H2SO4 2.27 2.27H2O 47891.4 46391.4 1500 1.28 BX沉淀槽（F204）物料衡算 1、计算依据 （1）使用95%乙醇进行沉淀，用量约为总溶液的体积的2倍。 （2）沉淀槽的沉淀率都达到85%，且沉淀中伴有比沉淀体积2：1的乙醇水溶液。 （3）沉淀槽做整体进行计算，进入两个沉淀槽的乙醇各占总量的一半。 （4）沉淀中伴随的纯硫酸少量，不影响沉淀。 （5）沉淀操作在近常温或常温下进行。 2、物料计算 A进口与蒸发器C出口物料一致

12、。 B进口 95%乙醇：，其中含H2O：23670.05118.35kg/h ；含CH3CH2OH：23670.95=2248.65 kg/h E出口 BX：348.2585%=296.01 kg/h CH3CH2OH:(296.01/663.3)*2*789=704.2kg/h;H2O: (296.01/663.3)*2* 1000 =892.5kg/h 纯H2SO4：含量很少，约0.006 kg/h G出口 BX：348.2515%=52.24kg/h H2O：1500+118.350.5892.5=666.7kg/h CH3CH2OH：2248.65704.20.5= 1896.55kg

13、/h 纯H2SO4：0.1190.006=0.113 kg/h F出口 BX：52.2485%=44.4kg/h CH3CH2OH:( 44.4/663.3) *2*789=105.6kg/hH2O: (44.4/663.3) *2*1000=133.9kg/h 纯H2SO4几乎没有，可忽略为0。 D出口 BX：52.24-44.4=7.84kg/h CH3CH2OH：1896.55+（2248.650.5105.6）= 2915.3kg/h H2O：666.7+118.350.5=785.05 kg/h 纯H2SO4：0.113 C出口 BX：296.01+44.4=340.41kg/h C

14、H3CH2OH：704.2+105.6=809.8kg/h H2O：892.5+133.9=1026.4kg/h 少量纯H2SO4，约0.006 表8沉淀槽物料衡算表（单位均为kg/h） 成分 进口物料 中间物流 出口物料 A B E F G C D BX 348.25 296.01 44.4 52.24340.41 7.84CH3CH2OH 2248.65 704.2105.61896.55809.82915.3H2O 1500 1118.35892.5133.9666.71026.4785.05纯H2SO4 0.119 0.006 0 0.1130.006 0.113 2 物料衡算 2.3

15、.1 反应器物料衡算 1、计算依据 BXP年生产能力根据设计任务规定为年生产3000吨/年，取工作日为300天用连续操作比较合理。每个小时的产量：3000/300*24=0.417屯，=417千克要求达到最后产品达规格产品规格：一等品 DOP含量99%故每小时要得BXP:417*99%=412.83千克设整个过程之中BXP损失率为4%则实际每小时产BXP:412.83/（1-4%）=430.03千克2 BX分子式：(C5H8O4)n ，分子量：MBX132n3. BXP子式：(C5H6RO4)n ，R为NaHPO3 ，BX取代度为0.067时，BXP均分子量：MBXPn130104*0.067

16、=136.97n4.木聚糖的转化率为96%。则:反应的木聚糖为：340.41*99.5%=338.71kg/h酯化反应： 在催化剂尿素作用下，磷酸盐与蔗渣木聚糖的羟基进行酯化反应生成蔗渣木聚糖磷酸酯，反应式如下： （1）木聚糖与磷酸二氢钠的酯化反应： 132n 235n 338.71 603.01 2、反应器物料衡算 （1）反应器进口物料计算各反应物进口流量计算 a. 各物质的分子量物质木聚糖单体磷酸氢二 钠磷酸二氢钠尿素水木聚糖磷酸钠木聚糖磷酸 二钠分子式1321431218818235257 2. 酯化剂：338.71*1.2/4=101.62kg/h 催化剂：338.71*0.5*4=4

17、2.4kg/h溶剂用量计算按1BX3.75ml比例向反应器中添加体积分数为80%的乙醇作反应溶剂，其用量为（70%乙醇）： 1BX3.750ml （80%乙醇）132 3.75339.2 9.64 V（80%乙醇）=(339.2*3.75)/132=0.00964m3/h 其中含：0.00964*20%*1000=1.928kg/h ：0.00964*80%*789=6.085kg/h 则体积分数为80%的乙醇用量为：1.928+6.085=8.013kg/h 进入反应器的H2O的量： 体积分数为80%乙醇含H2O：1.928kg/h NaOH以30%NaOH溶液的形式加入，含H2O：205.

18、58*0.7/0.3=479.6kg/h 故进入反应器的H2O量为：1.928+479.6=481.53kg/h （2）反应过程各物质消耗与生成量的计算碱化反应 132n 2n40 2n18 290.33 计算可得：m(NaOH)=175.96kg/h， m(H2O)=79.18kg/h （3）反应器出口物料 出口H2O量79.18+2.89+481.53+46.25=610.13kg/h表9反应器物料平衡表（单位：kg/h） 成分 进口物料 出口物料 BX 339.2 BX P 603.88 NaOH 175.96 - 尿素 42.4 42.4 乙醇 8.013 8.013 酯化剂 101.

19、76 H2O 481.53 610.13 3.BXP的处理的物料衡算 2. CBX沉淀槽（D303）物料衡算 1、计算依据 （1）沉淀槽沉淀率能够到达98%。 （2）CBX沉淀附着与其体积比1:1的乙醇水溶液。 （3）使用80%的乙醇进行BXP沉淀，其用量为进料液体积的2倍。 （4）沉淀在常温下或与常温相近温度下进行。 2、物料衡算 A进口 进料主要物质的体积和为：603.88/623+610.13/1000+8.013/789=1.59M3/h，考虑其他物质对体积的影响，估计进料物质的总体积为1.7m3。B进口 进料物质的总体积为1.7m3，则需3.4m3的95%乙醇进行沉淀。80%乙醇中含

20、H2O：220%1000400kg/h，含纯乙醇：280%789=1265.4 kg/h。 C出口 m(BXP)=603.8898%=591.80kg/h，V(BXP)=591.806230.95m3/h ，则： M(H2O)=0.95/2*1000=475kg/hM(乙醇)=0.95/2*789=374.78kg/h D出口 H2O：400+610.13475=525.13kg/h 纯乙醇：1265.4+8.01390.735=898.23 kg/h BXP：603.882%=12.08 kg/h 表10沉淀槽物料平衡表（单位：kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C D BX P

21、603.88 591.80 12.08 尿素 42.4 42.4 乙醇 8.013 1265.4 374.78 989.23 H2O 610.13 400 475 525.13 2.3.4 洗涤机（D304）物料衡算 1、计算依据 （1）洗涤机中BXP损失1% （2）丙酮密度为0.7899g/cm3,洗涤时使用丙酮体积与沉淀比为1:1。 （3）洗涤温度在常温左右。 2、物料衡算 m(BXP)=591.8099.%=585.09g/h 沉淀总体积约为： 585.09/623+475/1000+374.78/789=1.89m3/h则所需丙酮为：1.89*789.9=1492.91kg/h 表11

22、洗涤机物料平衡表（单位：kg/h） 成分 进口物料 出口物料 A B C BXP 591.80 585.09 丙酮 11492.91 1492.91乙醇 374.78 374.78 H2O 475 475 2.3.5精馏塔物料衡算1.计算依据;1.99%醇的从塔顶流出，1%醇从塔釜出来2.有50%的水作为水蒸气蒸出,产生热量3.BXP从塔釜出来，有2%随塔顶出来。则含乙醇的粗酯的进料与上面的的出料一致2.物料衡算精馏瘩的出料有：B出口的物料：BXP:585.09*2%=11.70kg/h 乙醇：374.78*99%=371.03kg/h 水:475*50%=273.5kg/hC出口物料：BXP

23、;585.09*98%=573.34kg/h乙醇:374.78*1%=3.7478kg/h水; 475*50%=273.5kg/h 表12.精馏塔的物料衡算表(单位：kg/h) 成分 进口物料 B出口物料c出口物料 BX P 585.09 11.7 573.34乙醇 374.78371.03 3.7478 H2O 475273.5 273.52.3.6干燥物料衡算计算依据;1.BXP含水量为0.5%，含1%的乙醇2.BXP损失率为1%2.物料衡算：出料：BXP: 573.34*99%=567.61kg/h水：273.5*99.5%=272.13kg/h剩余的水量：273.5*5%=13.68kg/h剩余的乙醇：374.78*1%=3.7478kg/h表13应器物料衡算表（单位是kg/h ）成分 进口物料 出口物料 BX P 573.34 567.61乙醇3.74783.7478H2O 273.5 13.68