物料衡算與熱量衡算培訓(xùn)課程

1、第三章第三章 物料衡算與熱量衡算物料衡算與熱量衡算3.1 物料衡算與熱量衡算概述物料衡算與熱量衡算概述物料衡算（Material Balance），簡(jiǎn)稱(chēng)“MB”熱量衡算（Heat Balance），簡(jiǎn)稱(chēng)“HB”能量衡算（Energy Balance），簡(jiǎn)稱(chēng)“EB”物料衡算與能量衡算的聯(lián)立計(jì)算（Combined Balance），簡(jiǎn)稱(chēng)“CB”MB與與HB計(jì)算是化工工藝設(shè)計(jì)中最基本，也是最主要的計(jì)算內(nèi)容。計(jì)算是化工工藝設(shè)計(jì)中最基本，也是最主要的計(jì)算內(nèi)容。一、化工流程（過(guò)程）中一、化工流程（過(guò)程）中MB、HB、EB三者之間的關(guān)系三者之間的關(guān)系1、MB與與HB之間的關(guān)系之間的關(guān)系MB有可能能單獨(dú)（不依

2、賴(lài)HB而獨(dú)立）求解；HB一般不能單獨(dú)求解； （間壁式換熱器除外）當(dāng)MB不能獨(dú)立求解時(shí)，它就必須與HB聯(lián)合起來(lái)，求解CB。2、EB與與HB之間的關(guān)系之間的關(guān)系 流程壓力水平不高，而且壓力變化也不大，系統(tǒng)能量只考慮其熱焓，而忽略其動(dòng)能、勢(shì)能等機(jī)械能，在這種情況下： EBHB3、在、在HB計(jì)算中，壓力對(duì)焓值的影響計(jì)算中，壓力對(duì)焓值的影響熱焓是狀態(tài)函數(shù)，嚴(yán)格而言，它同時(shí)與溫度和壓力有關(guān)。 但溫度對(duì)焓值的影響更加顯著。在壓力水平不高且壓力變化不大的化工流程中，一般認(rèn)為焓值只是溫度的函數(shù)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。二、化工工藝計(jì)算中的衡算計(jì)算的范圍二、化工工藝計(jì)算中的衡算計(jì)算的范圍 要進(jìn)行衡算計(jì)算，就要確定衡算的范圍。

3、化工流程設(shè)計(jì)衡算的范圍可能有如下幾種情況：1、流程中某一個(gè)單元設(shè)備；2、流程中某幾個(gè)單元設(shè)備組合的子流程；3、整個(gè)流程。衡算計(jì)算范圍示意圖：衡算計(jì)算范圍示意圖：邊界線（Boundary Line）圍起來(lái)的區(qū)域構(gòu)成衡算范圍。三、三、MB、HB的定義與任務(wù)的定義與任務(wù)1、MB、HB的定義與任務(wù)的定義與任務(wù) 從化工流程內(nèi)的MB方程、HB方程出發(fā)，結(jié)合其它有關(guān)方程，求解確定流程中所有流股的狀態(tài)，以及有關(guān)設(shè)備的單元變量。流股狀態(tài)可用一組流股變量來(lái)描述：F，T，P，x1， x2 ，xn1設(shè)備的單元變量：dQ/dt （Q）、dW/dt （W）、ri （i1，2，,m）其它方程包括：設(shè)計(jì)約束方程（最常見(jiàn)）；相

4、平衡方程，等等。MB、HB衡算計(jì)算的任務(wù)：衡算計(jì)算的任務(wù)： 就是解就是解MB、HB、其它方程組成的方程（組），求解出衡算范圍內(nèi)、其它方程組成的方程（組），求解出衡算范圍內(nèi)未知的流股變量和設(shè)備單元變量。未知的流股變量和設(shè)備單元變量。2、化工流程的操作狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的衡算計(jì)算基準(zhǔn)、化工流程的操作狀態(tài)及其對(duì)應(yīng)的衡算計(jì)算基準(zhǔn)（1）、連續(xù)生產(chǎn)流程（穩(wěn)態(tài)流程）連續(xù)生產(chǎn)流程（穩(wěn)態(tài)流程）特點(diǎn)：參數(shù)是位置的函數(shù)，而不隨時(shí)間而變。適用情況：產(chǎn)量大，物系穩(wěn)定性較好。衡算計(jì)算基準(zhǔn)：時(shí)間基準(zhǔn)（ /s, /h, /d）（2）、間歇生產(chǎn)流程（動(dòng)態(tài)流程、批處理過(guò)程）間歇生產(chǎn)流程（動(dòng)態(tài)流程、批處理過(guò)程）特點(diǎn)：參數(shù)不僅是位置的函數(shù)

5、，也是時(shí)間的函數(shù)。適用情況：產(chǎn)量小，物系穩(wěn)定性較差，需要切開(kāi)批次的過(guò)程。衡算計(jì)算基準(zhǔn)： /批（ /Batch）（3）、半間歇半連續(xù)生產(chǎn)流程半間歇半連續(xù)生產(chǎn)流程特點(diǎn)：間歇操作和連續(xù)操作同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)流程內(nèi)。適用情況： 物料流在流程內(nèi)流量變化大；流程內(nèi)有些物質(zhì)穩(wěn)定性好，有些物質(zhì)穩(wěn)定性較差。連續(xù)部分間歇部分儲(chǔ)罐半間歇半連續(xù)流程框架示意圖：半間歇半連續(xù)流程框架示意圖：注意：在二種操作模式的交界處，必須設(shè)置儲(chǔ)罐。衡算計(jì)算基準(zhǔn)： 以二者之間的儲(chǔ)罐為分界點(diǎn)，按間歇、連續(xù)分段計(jì)算。以二者之間的儲(chǔ)罐為分界點(diǎn)，按間歇、連續(xù)分段計(jì)算。本章講解順序：本章講解順序：1、化工流程的自由度分析；2、單獨(dú)的MB計(jì)算3、MB、

6、HB的聯(lián)立計(jì)算；4、計(jì)算機(jī)輔助MB、HB計(jì)算。不帶反應(yīng)帶反應(yīng)3.2 化工流程的自由度分析化工流程的自由度分析一、化工流程自由度的定義一、化工流程自由度的定義 1、數(shù)學(xué)方程組自由度問(wèn)題、數(shù)學(xué)方程組自由度問(wèn)題方程組自由度變量數(shù)方程數(shù)方程組自由度0無(wú)解方程組自由度0多解（超定解、不定解）方程組自由度0有唯一確定解問(wèn)題：化工流程中為什么也會(huì)出現(xiàn)自由度的概念？問(wèn)題：化工流程中為什么也會(huì)出現(xiàn)自由度的概念？2、化工流程自由度定義、化工流程自由度定義化工流程的自由度流程變量總數(shù)衡算方程數(shù)已知變量數(shù) 已知其它關(guān)系式數(shù)其中： 流程變量總數(shù)流股變量數(shù)單元變量數(shù)衡算方程數(shù)MB方程數(shù)HB方程數(shù)其它關(guān)系式設(shè)計(jì)約束方程相平

7、衡關(guān)系式，等等注意：變量、方程全部必須相互獨(dú)立。注意：變量、方程全部必須相互獨(dú)立。二、化工流程自由度分析應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題二、化工流程自由度分析應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題1、流股變量、流股變量對(duì)一個(gè)含n種組份的單相流股，其流股變量描述為：F，T，P，x1， x2 ，x n1若壓力P對(duì)熱焓影響較小，則流股變量忽略P，變?yōu)椋篎，T，x1， x2 ，x n1進(jìn)一步，若僅做僅做MB計(jì)算，則流股變量忽略溫度T，變?yōu)椋篎，x1， x2 ，x n1 （共n個(gè)）注意：對(duì)多相流股，其流股變量的描述比較特別。注意：對(duì)多相流股，其流股變量的描述比較特別。2、設(shè)備單元變量、設(shè)備單元變量在忽略流程做功（dW/dt或W）的情況下，設(shè)

8、備單元變量分為兩種：設(shè)備單元變量ri （i1,2,m；某單元內(nèi)含m個(gè)獨(dú)立反應(yīng)） （描述反應(yīng)程度）dQ/dt （Q）（描述某設(shè)備單元的傳熱） 3、分流器的自由度分析有特殊性、分流器的自由度分析有特殊性 對(duì)一個(gè)化工單元設(shè)備，一般而言，它涉及到幾種組份就相應(yīng)可以列出幾個(gè)獨(dú)立的MB方程。 但唯獨(dú)分流器（分配器，splitter）具有特殊性。那么，什么是分流器呢？那么，什么是分流器呢？ 它有什么作用和特點(diǎn)？它有什么作用和特點(diǎn)？分流器示意圖：分流器示意圖：分流器分流器的特點(diǎn)：分流器的特點(diǎn)：、其所有流股的組成相同；、無(wú)反應(yīng)，各流股只是流量不相同。分流器的作用：分流器的作用： 將一個(gè)流股拆分為幾個(gè)組成相同、流

9、量不同的分流股，分拆開(kāi)的流股，一部分回流（recycle），一部分防空（purge）。分流器單元的分流器單元的MB方程數(shù)的特殊性：方程數(shù)的特殊性： 無(wú)論分流器牽涉到多少種組份，其獨(dú)立無(wú)論分流器牽涉到多少種組份，其獨(dú)立MB方程只有方程只有1個(gè)。個(gè)。例題：有如下一個(gè)分流器：分流器12341000 Kg/hNaCl 0.20Na2SO4 0.40H2O 0.40要求：F22F3，F(xiàn)30.25F4， 試做其自由度分析并求解其MB。（組成為質(zhì)量百分比濃度）解：1、該分流器的自由度分析表如下：方法一方法二（直觀）獨(dú)立流股變量數(shù)獨(dú)立MB方程數(shù)已知流股變量數(shù)已知其它關(guān)系式數(shù)自由度2、具體MB計(jì)算（略）121（

10、而不是3）9206（42）1（而不是3）3（12）20在開(kāi)始下一節(jié)講授之前，大家先考慮一個(gè)精餾塔的在開(kāi)始下一節(jié)講授之前，大家先考慮一個(gè)精餾塔的MB問(wèn)題。問(wèn)題。例題：有人提出了一個(gè)無(wú)反應(yīng)的單精餾塔流程的方案，試做其MB計(jì)算:精餾塔123100 kmol/hC3 0.20i-C4 0.30i-C5 0.20C5 0.30C3 i-C4 0.40i-C5i-C4 0.20i-C5C5設(shè)計(jì)要求：1、進(jìn)料中85的i-C5 從塔頂餾出；2、組成均為摩爾分率；解：該精餾塔系統(tǒng)的自由度分析如下：流股變量數(shù)MB方程數(shù)已知流股變量數(shù)已知其它關(guān)系式數(shù)自由度1046115000MB計(jì)算時(shí)的自由度分析對(duì)設(shè)計(jì)條件正確與否

11、起校驗(yàn)作用。計(jì)算時(shí)的自由度分析對(duì)設(shè)計(jì)條件正確與否起校驗(yàn)作用。 3.3 化工流程的物料衡算（不帶反應(yīng)）化工流程的物料衡算（不帶反應(yīng)） 本節(jié)主要目的：1、化工流程的自由度分析；2、利用自由度分析結(jié)果判斷物料衡算計(jì)算順序；流流 程程 示示 意意 圖圖例題例題：有如圖所示的一個(gè)連續(xù)流程，用于稀醋酸的濃縮處理，圖中E代表某種溶劑組分。過(guò)程無(wú)任何化學(xué)反應(yīng)。已知： 1. 產(chǎn)品精餾塔進(jìn)料中的HAc有67.5%從產(chǎn)品流中產(chǎn)出。 2. F1=2.3F11 3. 圖中所有組成均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 要求： 1. 試作此過(guò)程的自由度分析， 列出自由度分析表 2. 指出完整的物料衡算（MB）計(jì)算順序 3. 求解出2號(hào)流股的組

12、成及F2/F9廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔123111085467912基準(zhǔn)后基準(zhǔn)后解： 這是一個(gè)只做物料衡算的情況，從流程特點(diǎn)可以看出，整個(gè)流程系統(tǒng)是： 因?yàn)榱鞒讨袥](méi)有化學(xué)反應(yīng)，而所有輸入的流股中只含有4種組份，因而可以判定流程中所有流股所含有的組份應(yīng)該4種。 1、7號(hào)流股輸入 流程系

13、統(tǒng) （無(wú)化學(xué)反應(yīng)）9、12號(hào)流股輸出整體整體第一步、根據(jù)流程的特點(diǎn)，確定流程中所有流股含有的組份數(shù)。第一步、根據(jù)流程的特點(diǎn)，確定流程中所有流股含有的組份數(shù)。求解步驟：求解步驟：流股號(hào)組份數(shù)123456789101112 3 2 2 3 3 4 2 2 2 4 2 2各流股組份數(shù)一覽表各流股組份數(shù)一覽表廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O

14、 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔123111085467912第二步、做流程的自由度分析第二步、做流程的自由度分析 流程自由度分析表流程自由度分析表混合器1萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔混合器2溶劑提留塔過(guò)程O(píng)B（整體）變量總數(shù)MB衡算方程數(shù) 已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度（1）混合器）混合器1及萃取塔的自由度分析及萃取塔的自由度分析混合器1萃取塔變量總數(shù)MB衡算方程數(shù)已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度83212124206廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH

15、2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2）（2）溶劑提餾塔及整體的自由度分析）溶劑提餾塔及整體的自由度分析溶劑提餾塔整體（OB）變量總數(shù)MB衡算方程數(shù)已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度104303114502廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HAC

16、H2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2）（3）溶劑回收塔及產(chǎn)品精餾塔的自由度分析）溶劑回收塔及產(chǎn)品精餾塔的自由度分析溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔變量總數(shù)MB衡算方程數(shù)已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度73301 62211廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E

17、7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2）（4）混合器）混合器2及過(guò)程的自由度分析及過(guò)程的自由度分析混合器2自由度附加關(guān)系式數(shù)10已知變量數(shù)MB衡算方程數(shù)31變量總數(shù)過(guò)程82303廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2

18、SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2）（5）整體與過(guò)程自由度分析之間的區(qū)別）整體與過(guò)程自由度分析之間的區(qū)別 整體整體：又稱(chēng)“總體”，意指只考慮進(jìn)出系統(tǒng)的流股，不考慮流程內(nèi)部的中間流股?！癘verall Balance”，簡(jiǎn)稱(chēng)“OB”。 過(guò)程過(guò)程：與整體的區(qū)別在于，過(guò)程不僅包括進(jìn)出系統(tǒng)的流股，還要包括流程的所有中間流股。 流程自由度分析結(jié)果一覽表混合器1萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾

19、塔混合器2溶劑提留塔過(guò)程O(píng)B（整體）變量總數(shù)MB衡算方程數(shù) 已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)原自由度8321+212420+67330+16221+18230+310430+33118 102+111450+2 一個(gè)正確（設(shè)計(jì)條件給得恰好）的化工流程，其一個(gè)正確（設(shè)計(jì)條件給得恰好）的化工流程，其“過(guò)程過(guò)程”一欄中的自由度必一欄中的自由度必須是須是0，而且其它單元（包括虛擬的，而且其它單元（包括虛擬的OB）的自由度必須都）的自由度必須都0。 而且整體只是一個(gè)虛擬的單元，看一個(gè)化工流程設(shè)計(jì)條件給得正確與否，而且整體只是一個(gè)虛擬的單元，看一個(gè)化工流程設(shè)計(jì)條件給得正確與否，不能只看整體的自由度分析結(jié)果，而應(yīng)該看

20、過(guò)程的自由度分析結(jié)果。不能只看整體的自由度分析結(jié)果，而應(yīng)該看過(guò)程的自由度分析結(jié)果。要特別注意過(guò)程自由度分析時(shí)，MB方程的加和性方程的加和性、附加關(guān)系式的加和性附加關(guān)系式的加和性。去流程圖 本例題的過(guò)程自由度為1，那么肯定不能通過(guò)MB計(jì)算確定流程中所有流股變量的唯一解。問(wèn)題：這個(gè)例題是不是出錯(cuò)了？ 全部流程設(shè)計(jì)條件中，已知的流股變量中，只有組成變量，而沒(méi)有一個(gè)流量變量已知。也就是說(shuō)，該流程所有設(shè)計(jì)已知數(shù)據(jù)只有“強(qiáng)度”性質(zhì)的數(shù)據(jù)，而沒(méi)有一個(gè)“容量”性質(zhì)的數(shù)據(jù)已知。在這種情況下，該流程設(shè)計(jì)條件很有可能是所謂的“彈性設(shè)計(jì)”。回流程圖針對(duì)彈性設(shè)計(jì)流程的自由度分析時(shí)應(yīng)該注意：針對(duì)彈性設(shè)計(jì)流程的自由度分析時(shí)

21、應(yīng)該注意：1、流程是否是彈性設(shè)計(jì)？、流程是否是彈性設(shè)計(jì)？一個(gè)流程是彈性設(shè)計(jì)，必需同時(shí)滿(mǎn)足以下二個(gè)條件：（1）、流程過(guò)程自由度必需是1；（2）、流程的已知流股變量全部是強(qiáng)度性質(zhì)（沒(méi)有一個(gè)流量變量已知）。2、針對(duì)彈性設(shè)計(jì)，做衡算計(jì)算時(shí)，就要假設(shè)一個(gè)流股的流量已知，將某一個(gè)流、針對(duì)彈性設(shè)計(jì)，做衡算計(jì)算時(shí)，就要假設(shè)一個(gè)流股的流量已知，將某一個(gè)流股的流量賦一個(gè)值，這個(gè)流股的假設(shè)流量就稱(chēng)為彈性設(shè)計(jì)流程的股的流量賦一個(gè)值，這個(gè)流股的假設(shè)流量就稱(chēng)為彈性設(shè)計(jì)流程的計(jì)算基準(zhǔn)計(jì)算基準(zhǔn)。3、計(jì)算基礎(chǔ)的挑選原則：計(jì)算基礎(chǔ)的挑選原則： （1）、放在自由度最小的單元上； （2）、附帶再考慮計(jì)算基準(zhǔn)對(duì)相鄰單元的影響。針對(duì)本例

22、題，計(jì)算基準(zhǔn)選誰(shuí)（假設(shè)哪個(gè)流股的流量值）？去自由度表 流程自由度分析表（假設(shè)流程自由度分析表（假設(shè)F10已知）已知）+2+1+3+3+1+1+6+1自由度計(jì)算基準(zhǔn)20330061新自由度02001001附加關(guān)系式數(shù)510332322已知變量數(shù)418 422343MB衡算方程數(shù)113110867128變量總數(shù)OB過(guò)程溶劑提留塔混合器2產(chǎn)品精餾塔溶劑回收塔萃取塔混合器1本例題最優(yōu)選擇本例題最優(yōu)選擇F10已知，將已知，將F10作為計(jì)算基準(zhǔn)。作為計(jì)算基準(zhǔn)。111這樣，該設(shè)計(jì)變成了有唯一確定解的正確設(shè)計(jì)了。問(wèn)題：基準(zhǔn)大小對(duì)問(wèn)題：基準(zhǔn)大小對(duì)MB 結(jié)果的影響？結(jié)果的影響？針對(duì)以上分析結(jié)果，手工計(jì)算應(yīng)該從哪里

23、入手？針對(duì)以上分析結(jié)果，手工計(jì)算應(yīng)該從哪里入手？ 手工計(jì)算肯定先從自由度最小的單元開(kāi)始，尤其是從自由度為0的單元開(kāi)始。本例題肯定首先解溶劑回收塔和產(chǎn)品精餾塔的MB。而且它們都是完全求解。問(wèn)題：解完溶劑回收塔和產(chǎn)品精餾塔后，緊接著應(yīng)該解誰(shuí)？問(wèn)題：解完溶劑回收塔和產(chǎn)品精餾塔后，緊接著應(yīng)該解誰(shuí)？確定下一步求解單元的原則：確定下一步求解單元的原則： 從流程圖上看上一步求解結(jié)果對(duì)相鄰單元（包括從流程圖上看上一步求解結(jié)果對(duì)相鄰單元（包括OB）自由度）自由度的影響程度而定。的影響程度而定。 求解完溶劑回收塔和求解完溶劑回收塔和產(chǎn)品精餾塔后。產(chǎn)品精餾塔后。 01438混合器1萃取塔2自由度0附加關(guān)系式數(shù)4已知

24、變量數(shù)2MB衡算方程數(shù)8 變量總數(shù)混合器2OB 更新自由度分析表（updating analysis table of freedom degree）460112401144廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9

25、（4）12（2） 將對(duì)將對(duì)OB、萃取塔、萃取塔、混合器混合器1和混合器和混合器2的自的自由度產(chǎn)生影響。由度產(chǎn)生影響。更新自由度分析結(jié)果：接著解混合器更新自由度分析結(jié)果：接著解混合器1，而且是完全求解。，而且是完全求解。 求解完混合器求解完混合器1后。后。整體（OB）萃取塔變量總數(shù) MB衡算方程數(shù)已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度更新自由度分析表470012401171廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4

26、0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2） 將對(duì)將對(duì)OB、萃取塔、萃取塔產(chǎn)生影響。產(chǎn)生影響。更新自由度分析的結(jié)果：接著解整體，而且是完全求解。更新自由度分析的結(jié)果：接著解整體，而且是完全求解。 求解完整體（OB）后，將對(duì)混合器2、溶劑提餾塔的物料衡算產(chǎn)生影響。混合器2溶劑提餾塔變量總數(shù) MB衡算方程數(shù)已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度更新自由度分析表25011040 860廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HA

27、C 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2） 但只有溶劑提餾塔的自由度將變成零。所以，這時(shí)應(yīng)該求解溶劑提餾塔，而且是完全求解。 求解完溶劑提餾塔后，求解完溶劑提餾塔后，將對(duì)混合器將對(duì)混合器2、萃取塔的物、萃取塔的物料衡算產(chǎn)生影響。料衡算產(chǎn)生影響。混合器2萃取塔變量總數(shù)

28、 MB衡算方程數(shù)已知變量數(shù)附加關(guān)系式數(shù)自由度更新自由度分析表2600 8廢 料E 0.1%HACH2OH2SO4 HAC 24%循環(huán)流HAC 60%H2O 40%E 98.8%H2O 1.2%混合器2E 98.8%H2O 1.2%E 7%HACH2OH2SO4進(jìn) 料HAC 30H2O 69.8%H2SO4 0.2%混合器1E 99%H2O 1產(chǎn)品流HAC 99%H2O 1%萃取塔溶劑回收塔產(chǎn)品精餾塔溶劑提餾塔1（3）2（3）3（3）11（2）10（2）8（2）5（2）4（4）6（2）7（2）9（4）12（2）124100220結(jié)論：解混合器2或或萃取塔，必然是完全求解。從以上分析可以在具體計(jì)算之前得出物料衡算的計(jì)算順序物料衡算的計(jì)算順序：精餾塔MB回收塔MB混合器1MB整體OB MB溶劑提餾塔MB混合器2MB萃取塔MB 這是一個(gè)每步計(jì)算都能完全求解的計(jì)算順序。最后