（二）无化学反应的物料衡算

化工工艺设计 (Chemical Process Design) 西南科技大学西南科技大学

（二）无化学反应的物料衡算

1 、简单过程的物料衡算

2、多单元系统

在化工过程中，一些只有物理变化，不发生化学反应的单元操作，如混合、蒸馏、蒸发、干燥、吸收、结晶、萃取等

这些过程都可以根据物料衡算式，列出总物料和各组分的衡算式，再用代数法求解。

§3-6 化工过程的物料衡算


（二）无化学反应的物料衡算

1 、简单过程的物料衡算

简单过程是指仅有一个设备或一个单元操作或整个过程简

化成一个设备的过程。这种过程的物料衡算比较简单，在物

料流程简图中，设备边界就是体系边界。

下面举例说明计算步骤和计算方法。

一种废酸，组成为 23％ ( 质量％ )HNO3 ， 57％ H2SO4 和

20％ H2O ，加入 93％的 H2SO4 及 90％的浓 HNO3 ，要求混

合成 27％ HNO3 及 60％ H2SO4 的混合酸，计算所需废酸及

加入浓酸的数量。

§3-6 化工过程的物料衡算


解：设 x 为废酸量， kg； y 为浓 H2SO4 量， kg； z 为浓 HNO3 量 , ㎏ ⑴ 画物料流程简图

0.570.20

z kg

0.23

y kg

0.600.13

0.27

0.070.930.90

0.10

混合过程 x kg废酸混合酸

3ONH

OS2H

H2

4OH NO3

22

HH

OOS 4

H S2 4OOH2

3ONH2H O

（二）无化学反应的物料衡算§3-6 化工过程的物料衡算


⑵选择基准 : 可以选废酸或浓酸的量为基准，也可以用混

合酸的量为基准，因为四种酸的组成均已知，选任何一种

作基准计算都很方便。

⑶列物料衡算式，该体系有 3 种组分，可以列出 3 个独立

方程，所以能求出 3 个未知量。

基准： 100kg混合酸

总物料衡算式 x + y+z=100 (1)



H2SO4的衡算式 0.57x +

0.93y=100×0.6=60 (2)

HNO3的衡算式 0.23x + 0.90z=100×0.27=27

(3)

解 (1)， (2)， (3)方程，得 x=41.8kg废酸

y = 39kg浓 H2SO4

z = 19.2kg浓 HNO3

即由 41.8kg废酸、 39kg浓 H2SO4和 19.2kg浓

HNO3可以混合成 100kg混合酸。



2 、多单元系统

对有多个设备的过程，进行物料衡算时，可以划分多

个衡算体系。此时，必须选择恰当的衡算体系，这是很

重要的步骤。不然会使计算繁琐，甚至无法求解。

造纸厂的碱回收工序有一个四效蒸发器 , 供料方式为

→ → →Ⅲ Ⅳ Ⅱ Ⅰ , 蒸发器的总处理量为 80000㎏ /h造纸

废液 ( 黑液 ).计算总蒸发水量和每一效蒸发器的蒸发

水量 .



四效蒸发系统的物料平衡



将整个系统简化为一个单元，可计算出总蒸发量 FX进 = （ F 进 -W） X 出

）（出

进进 X

XFW 1

则总蒸发水量为

hkgW /6000060

15180000 ）（总



第三效蒸发水量为

则第Ⅳ效的蒸发水量 WⅣ 为

hkgW /12600)8.17

151(80000

进入第Ⅳ的料液量　　 80000-12600=67400kg/h

hkg /14300)6.22

8.171(67400

类推得：ＷⅡ＝ 15000kg/h

ＷⅠ＝ 18100kg/h


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