物料衡算—化学制药工艺学48

1 物料衡算基本理论

物料衡算是指产品理论产量与实际产量或物料的理论用量与实际用量之间的比较。通过物料衡算计算，得到进入与离开某一过程或设备的各种物料的数量、组分的含量，即产品的质量、原辅材料消耗量、副产物量、“三废”排放量，水、电、蒸汽消耗量等。物料衡算的理论基础是质量守恒定律，根据这个定律可得到物料衡算的基本关系为：

进入反应器的物料量 - 流出反应器的物料量 - 反应器中的转化量 = 反应器中的积累量

物料衡算基准：

①   以每批操作为基准，适用于间歇操作设备。

②   以单位时间为基准，适用于连续操作设备(330天，8000 h)。

③   以单位产品质量为基准，确定原辅料消耗定额。

2 物料衡算的计算步骤

进行复杂的物料衡算时，为避免错误，建议采用下列计算步骤：

（1）收集和计算所必需的基本数据。相关数据包括：反应物的配料比，原辅材料、半成品、成品及副产品等的浓度、纯度或组成，车间总产率，阶段产率，转化率。

（2） 列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；根据给定条件画出流程简图。

（3）选择物料计算的基准。

（4） 进行物料衡算。

（5）列出物料衡算表：输入与输出的物料衡算表；“三废”排量表；计算原辅材料消耗定额。

转化率、产率和选择性如何计算？

转化率：对某一组分来说，反应物所消耗的物料量与投入反应物料量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。

收率（产率）：某重要产物实际收的量与投入原料计算的理论产量之比值，也以百分率表示。

选择性：各种主、副产物中，主产物所占比率。

实例：原料1在生成目标产物2的过程中可能会生成副产物3，其中原料1的投料量为2 kg，反应结束后得到产物2 1.9 kg，原料1的残留量为0.1 kg，求该反应的转化率、产率和选择性。

原料1分子量126.5，产物2分子量161。

反应产率 = (1900/161)/(2000/126.5) = 74.6%

反应转化率 = 1.9/2.0 = 95%

反应选择性 = 74.6/95 = 78.5%