物料衡算与热量衡算
概述
物料衡算与能量衡算是进行化工工艺过程设计及技术经济评价的基本依据。

通过对全程工艺或单元过程作详细的物料和能量的衡算，可以计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额，生产过程的物料损耗，“三废”排放量及组成，能量消耗量等各项技术经济指标。

从而定量的评价所选择工艺路线，生产方法与工艺流程的经济上是否合理，技术上是否先进，为下阶段的设计工作提供数据和依据。

物料衡算
物料衡算的理论基础
物料衡算是研究某个体系内进，出物料质量及组成的变化。

这个体系可以是一个设备或几个设备，也可以是一个单元操作过程或整个化工过程。

根据质量守恒定律，对某一个体系，输入体系的物料量应该等于输出物料量与体系内积累量之和。

所以，物料衡算的基本关系式表示为：
∑F0=∑D+A+∑B （4-1）
式中F0——输入体系的物料质量；
D——输入体系的物料质量；
A——体系内积累的物料质量；
B——过程损失的物料质量（如跑、冒、滴、漏）
该式为物料平衡的普遍式，可以对体系的总物料进行衡算。

如果体系内发生发生化学反应，则对任一个组分或任一种元素作衡算时，必须把由反应消耗或生成的量考虑在内。

上式改写为：
FX if±X i=DX id+AX ia+BX ib （4-2）
式中X——反应过程生成或消耗的i组分的量，反应生成i组分时则取
“+”号，反应消耗i组分时则取“－”号；
X if、X i、X id、X ib——i组分在F、D、A、B中的分率。

物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。

对稳态过程、无化学反应
有此可见，在有化学反应的过程中，其物料衡算方程式多数不能用进、出口物料的量列出。

因为反应前后的分子种类和数量可能发生变化，进入系统的物料总量不一定等于系统输出的总量。

物料衡算结果
利用aspen plus进行流程的模拟得到的结果作为物料衡算的基础依据。

全程分为反应-再生工段，分离-精致工段
全程模拟结果
总工艺流程物料衡算一览表1
2 反应-再生工段
6
8
反应-再生工段模拟
该工段主要包含4个反应器（其中两个反应，两个再生，切换使用），原料
汽化器，原料产物换热器，原料加热炉，产物冷凝器，再生冷凝器，气液分离罐
3 分离-精制工段
分离-精制工段流程模拟图
分离-精致工段主要包含预分离塔，脱戊烷塔，苯塔，甲苯塔，二甲苯塔还有富气分离塔以及各冷凝器与压缩机。

热量衡算
热量衡算理论基础
热量衡算是能量衡算的一种，在能量衡算中占主要地位。

进行热量衡算有两种情况：一种是对单元设备做热量衡算；另一种是整个过程的热量衡算。

热量衡算的理论依据是热力学第一定律。

以能量守衡表达的方程式：
∑Q入=∑Q出+∑Q损（4-3）
式中∑Q入——输入设备热量的总和；
∑Q出——输出设备热量的总和；
∑Q损——损失热量的总和。

对于单元设备的热量衡算，热平衡方程可写成如下形式：
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （4-4）
式中Q1——各股物料带入设备的热量；
Q2——由加热剂或冷却剂传递给设备和物料的热量；
Q3——过程的各种热效应；
Q4——各股物料带出设备的热量；
Q5——消耗在加热设备上的热量；
Q6——设备向外界环境散失的热量。

将式（4-3）按式（4-4）整理得：
∑Q入= Q1+Q2+Q3
∑Q出= Q4+Q5
∑Q损= Q6
热量衡算结果
反应-再生工段。