3. 变更前后物料平衡与能量平衡对比计算
变更场景与对比基准的建立
本例的变更对象设定为某连续精制单元的萃取剂由环丁砜替换为N-甲基吡咯烷酮（NMP），同时溶剂比由3.2调整为2.8。变更前后均以同一进料条件为基准：原料处理量100 t/h，原料中芳烃质量分数60%、非芳烃40%，进料温度80 ℃。对比计算的核心是：在同一基准下，分别得到变更前后的总物料平衡表与单元热负荷表，再逐项计算偏移量。
建立对比基准时必须固定三件事：进料量与组成、产品规格（抽余油中芳烃含量≤1%）、公用工程边界（蒸汽等级与循环水温度）。若基准不一致，流量与热负荷的差值将混入工况波动，失去判读意义。工程上通常以变更前标定工况的模拟结果或标定报告数据作为基准值，变更后数据来自新溶剂体系的流程模拟或试运行标定。
物料平衡对比计算
物料平衡采用“总进料=总出料”的封闭核算，并对关键组分（芳烃）单独做组分平衡。下表为教学示例数据（基于流程模拟的假设值，非实测）：
| 物流 | 变更前流量 (t/h) | 变更后流量 (t/h) | 偏移量 (t/h) | 相对偏移 |
|---|---|---|---|---|
| 原料进料 | 100.0 | 100.0 | 0 | 0% |
| 萃取剂循环 | 320.0 | 280.0 | −40.0 | −12.5% |
| 抽余油产品 | 39.6 | 39.8 | +0.2 | +0.5% |
| 抽出液（芳烃+溶剂） | 380.4 | 340.2 | −40.2 | −10.6% |
| 溶剂回收后芳烃产品 | 60.0 | 59.9 | −0.1 | −0.2% |
核算要点：变更后总进料=100+280=380 t/h，总出料=39.8+340.2=380 t/h，闭合。芳烃组分：进料60.0 t/h，出料中抽出芳烃59.9 t/h + 抽余油带出芳烃0.398 t/h ≈ 60.3 t/h，偏差0.3 t/h（0.5%），在模拟收敛容差内，可接受。若组分偏差超过1%，应检查溶剂中溶解芳烃的回收率设定或模拟收敛状态。
能量平衡对比计算
能量平衡以单元为边界，核算输入热量（进料显热+再沸器/加热蒸汽供热）与输出热量（产品带走热+溶剂循环带走热+冷凝器/冷却水移热+散热损失）。溶剂比下降使循环溶剂量减少，直接改变萃取塔与溶剂回收塔的热负荷分布。教学示例数据如下：
| 热负荷项 | 变更前 (MW) | 变更后 (MW) | 偏移量 (MW) | 相对偏移 |
|---|---|---|---|---|
| 萃取塔再沸器 | 8.5 | 7.6 | −0.9 | −10.6% |
| 溶剂回收塔再沸器 | 22.0 | 19.4 | −2.6 | −11.8% |
| 溶剂冷却器负荷 | 14.2 | 12.5 | −1.7 | −12.0% |
| 产品冷却器负荷 | 3.1 | 3.1 | 0 | 0% |
| 合计供热 | 30.5 | 27.0 | −3.5 | −11.5% |
能量闭合校核：变更后供热27.0 MW，移热=12.5+3.1+产品与溶剂带走显热约11.2 MW+散热0.2 MW≈27.0 MW，闭合。热负荷整体下降约11.5%，与溶剂循环量下降12.5%基本同向，符合“循环溶剂减少→加热与冷却负荷同步下降”的物理预期。若出现热负荷下降而循环量未降、或两者方向相反，应排查模拟中换热器设定温度、蒸汽等级或溶剂物性（比热、汽化潜热）是否更新。
偏移识别与后续评估衔接
将物料与能量两张表的偏移量汇总，可识别出三类需重点关注的偏移：
- 溶剂循环量−12.5%：影响萃取塔内液速与停留时间，需复核塔板效率与分离精度是否仍满足抽余油芳烃≤1%。
- 溶剂回收塔再沸器−11.8%：热负荷下降但塔顶产品规格不变，需确认回流比调整后塔的分离能力仍有余量。
- 溶剂冷却器−12.0%：冷却负荷下降，需核对循环水阀开度与温控回路是否仍在线性调节区，避免低负荷下温度控制振荡。
上述偏移量构成后续设备能力校核与安全阀泄放场景复核的输入条件。例如溶剂回收塔热负荷变化会改变塔釜温度分布，进而影响泄放工况的判定，应在下一阶段评估中带入本表数据。
对比计算的可复现要点
手工复算时按以下顺序执行，可避免基准错位：
- 固定进料量与组成，先算变更前后总物料闭合，偏差应≤0.5%。
- 对关键组分（本例为芳烃）单独做组分平衡，偏差＞1%时回到模拟检查回收率与收敛。
- 能量平衡以单元为边界，逐项列出供热与移热，闭合偏差应≤2%。
- 计算相对偏移量，按“流量＞10%、热负荷＞10%、组分＞1%”标记显著偏移项。
- 将显著偏移项与设备能力、控制回路、泄放场景关联，作为后续评估输入。