第二节  物料衡算

根据质量守恒定律，以工艺路线、工艺过程或操作单元设备为研究对象，对其进出口物料进行定量计算，称为物料衡算。（material balance）。

一、理论基础

物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即在化学反应或物理过程前后，反应前或某物理过程中各物质的质量总和等于反应后或某物理过程各物质的质量总和。

二、基准

（一）以体积为基准

以一定的体积（如mL,L,m³）为基准，计算单位体积内的原辅料和产物量的变化。

（二）以时间为基准

以一定时间如h,d,月，年等为基准，进行计算。适合于单元操作时间较长的过程和连续操作设备。

（三）以设备操作时间为基准

车间设备每年正常开工生产的天数，一般以330d计算，余下的36d作为车间检修时间。

（四）以质量为基准

对于固体或液体原辅料和产品，常以质量（mg、g、kg）为基准进行计算。

（五）以批操作为基准

以每批操作作为基准，适用于间歇操作设备、标准或定型设备的物料平衡，也符合制药的实际。

（六）化学计量学

转化率：是指反应原料A的消耗量与其初始投料量比值的百分数。

 选择性：是生成目标产物的原料A量占原料A总消耗量的百分数，或主产物量占主副产物总量的百分数。

 （七）绿色化学计算

在制药工艺研究中，需要计算原子经济性、环境因子、反应质量效率、过程质量效率等指标，对工艺的绿色性能和可持续性进行评价。

原子经济性是指有多少原料的原子进入到了产品中，最大限度地利用原料、节约资源，减少废弃物排放。原子经济性可用原子利用率度量，即目标产物分子质量占全部产物分子质量总和的百分数。

 环境因子：是废物量占产物量的比例。

过程质量强度：获得单位质量的目标产物消耗的所有原料、助剂、溶剂等物料的总量。

三、衡算过程

（一）收集相关基本数据

应根据小试实验或中试试验或生产操作记录，收集各项初始数据，如反应物的配料比，原辅材料、半成品、成品及副产品等的名称、浓度、纯度或组成，转化率、产率，总产率等。

（二）物料计算步骤

①写出反应方程式；

②选衡算基准，进行物料衡算；

③列出物料衡算表；

④将物料衡算结果注释在工艺流程中，即成为物料流程图。