加壓碳化聯堿生產物料衡算電算法

郭鵬輝，竇進良，蘇 剛，郭汝寅

（1.大連化工研究設計院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3；2.洪澤銀珠化工科技有限公司，江蘇 洪澤 2 2 3 1 0 0）

加壓碳化聯堿生產物料衡算電算法

郭鵬輝1，竇進良1，蘇 剛2，郭汝寅1

（1.大連化工研究設計院，遼寧 大連 1 1 6 0 2 3；2.洪澤銀珠化工科技有限公司，江蘇 洪澤 2 2 3 1 0 0）

利用E x c e l提供的計算及繪圖功能，進行加壓碳化聯堿生產物料衡算。在分類輸入框中，設計人員可輸入包括原料，母液、洗水及排放物等所有的已知參數，程序將自動進行計算，并可以多種形式輸出計算結果。該電算法可將設計人員從煩瑣的手算中解放出來。

物料衡算；E x c e l編程計算；聯堿加壓碳化

1 緣 起

在（加壓碳化）聯堿生產的工藝設計過程中，需要根據工藝流程進行全廠的物料衡算。由于加壓碳化工藝是用制堿過程中的碳化過程代替合成氨的脫碳過程，所以，聯堿生產的工藝流程通常包括碳化、碳化尾氣凈氨、濾過、吸氨、冷鹽析、淡液蒸餾、煅燒、冷凝及洗滌等過程，每一個過程不但存在著自身的物料平衡，而且進出物料還受到其他相關過程的制約，或制約著其他的相關過程，對其進行物料衡算工作量較大。當流程中發生較小的變化（如將洗水由軟水改為軟水加部分廢淡液）時，許多相關的物料都將發生變化，物料衡算應該重新進行。工藝設計過程中參數發生變化的情況時有發生，重復地修改物料衡算，顯然是一件繁瑣且容易出錯的事情。

這之前，在我院進行的一項提鹽項目中，我們曾采用電算法對其進行工藝設計計算，收到較好的效果。能否利用計算機提供的方便來進行聯堿生產的物料衡算呢？由此，我們開始利用E x c e l提供的功能進行這方面的研究實驗，最終獲得了比較滿意的結果。

2 電算法的分類輸入

物料衡算首先要收集已知參數，比如原料的組成、中間加入的某些物料的情況以及有一定要求的物料的指標（比如產品的純度、排放廢液允許的有害物含量）等等。本程序為此設計了分類輸入框，供設計人員輸入收集到的已知參數。

輸入框分為九部分，分別為產品、原料、母液、重堿與爐氣、冷凝液及洗水、尾氣、排放、洗水及其它。可在各自的輸入框中輸入相關信息。以產品輸入框為例，可在其中輸入產品的產量、純度及氯化鈉含量等。

本文重點介紹一下在加壓碳化制堿過程中的“洗水”輸入框和“其它”輸入框。

洗水類輸入框主要有2個：碳化尾氣凈氨洗水和濾過洗水。在工藝設計過程中，用什么來作碳化尾氣凈氨洗水，要根據全廠的能源分配情況來決定。可能全部使用軟水、可能全部使用廢淡液、也可能用軟水加部分廢淡液。如果只按一種情況進行計算，那么所編制的軟件在使用過程中就會受到很大的限制。所以，我們將碳化尾氣凈氨洗水輸入框設計成單選形式，給出了3種選擇（見圖1）。程序將根據所選的內容進行計算。如果使用部分廢淡液，可在下部的單元格中輸入打算使用的廢淡液量。這樣，此軟件對于這三種情況就都能進行計算了。

關于濾過洗水，主要考慮兩種情況。因為濾過洗水的量是一個變化不太大的值。經驗值一般為7 0 0k g／t左右，但實際上該值是可以計算出來的。該軟件允許設計人員采用經驗值，也可以利用軟件計算該值。當選擇指定洗水量時，在下方單元格中輸入經驗數據即可（見圖2）。

在“其它”類輸入框中，有一個加氨方案輸入框，提供2種加氨方式：一種是由計算直接得出，一種則由設計人員直接選定（與圖2相似），由前者可了解到理論的加氨量是多少。避免盲目加氨。

其他的輸入框比較簡單，篇幅有限不再贅述。

3 電算法的計算

整個軟件的編制其重點即在計算，所有的計算數據都來自前面所提到的輸入框。也就是說所有的計算數據都與輸入框中的數據進行了鏈接，這樣才能保證當原始數據變化時計算結果隨之變化。與手算法相同，計算過程也是根據每一個基本過程其進、出物料之間質量平衡的原理進行的。

整個計算集中在1張工作表上。首先，根據工藝流程中各個過程之間的關系，依據質量平衡原理，可以建立起各個物料之間的量的關系以及組成的關系，然后，利用E x c e l提供的計算功能，對所有建立起來的各種物料關系進行計算，將計算得出的結果顯示在指定的單元格中，以備將來輸出計算結果時提取。當計算完成時無論想以何種形式輸出結果都沒有問題，因為所有的需要的數據都已經準備好了。

4 電算法的輸出

物料衡算計算出來的結果其實就是流程中各個點的物料量及其組成。這也是將來工藝設備選型計算的依據。本算法可以按工藝人員需要的形式輸出計算結果：可以按流程形式輸出；也可以按表格形式輸出。可以按工段分別輸出與其相關的數據；也可以從全局出發輸出所有數據。圖3顯示的是按流程形式輸出的計算結果。這種輸出法簡單明了，流程中各點的位置與該點物料的量及組成直接對應，而表格形式的輸出，點與該點的數據是脫節的，需要根據流程圖上的指示再去查表才能找到該點的物料量以及組成。但表格形式的輸出結構緊湊。各種輸出各有利弊，可視工藝設計過程需要而定。

圖3 按流程形式輸出的計算結果

5 電算法與手算法的比較

由上述介紹可知：電算法較之傳統的手算法有著明顯的優點：①計算速度快，可節省大量的時間；②計算結果準確，可避免筆誤之類的錯誤；③由于所有計算結果都與所輸入的已知參數進行了鏈接，使得調整參數重新進行整個物料衡算的過程變得十分簡單。過去的手算中，如果一個參數發生了變化，可能所有的計算過程都要重來一遍，而電算法中，只要在輸入框中修改這個參數即可；④ 可以多種形式輸出計算結果，流程中各點的物料量及物料組成一目了然；⑤電算法形成的文件較手算文件易于保存；⑥如果軟件編制過程考慮得周密一些，一個軟件可應用于多個流程；⑦利于能源的節約。因為物料衡算過程過于復雜，設計人員通常省略這一過程，而按經驗取用數據，出于保險考慮，久而久之，經驗數據就會越來越失真，可能會造成物料和設備的浪費。有了電算法，可以很容易地進行物料衡算，可在理論值的指導下進行設備計算，相對浪費可能會有所減少。

電算法的缺點就是，一個軟件不可能適用于所有的工藝流程，如果工藝流程有大的變化，就必須重新編制一套軟件。但流程的種類畢竟是有限的，可針對主要的幾個流程編制幾套軟件。總之，與手算相比較電算法無疑是一個大的進步。

T Q 1 1 4.1 6 2

B

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 0）0 6－2 2－0 3

2 0 1 0－0 8－0 5