【正文】 0 /msu ? 則 0 39。 取板間距為 ? ，取板上液層高度為 ? ， 則 圖 中 參 數(shù) ： 0. 20 0. 05 0 0. 15 0TLHh? ? ? ?。 故全塔的理論板數(shù) ( 1 ) ( 1 ) 10TN n m? ? ? ? ?（不包含再沸器） 全塔效率計(jì)算 相對揮發(fā)度： ?? 液體混合物的粘度： Pa S? ?? 全塔效率 [16]： 0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 ( 9 . 7 6 0 . 2 2 0 ) 0 . 4 0 6TLE ?? ??? ? ? ? ? ? 實(shí)際板數(shù)及加料板位置 實(shí)際板數(shù)目 10 2 4 .6 2 50 .4 0 6TTNN E? ? ? ?塊 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 30 由于 5 1 2 .3 1 30 .4 0 6TTNN E? ? ? ?精精塊 所以第 ( 1)N ?精 塊為加料板，即第 14 塊 為加料板。55 4 539。39。 39。1 4. 45 6 0. 03 45 6m m W mL qF WL qF W L qF Wy x x x? ?? ? ? ?? ? ? ? 9 .7 61 ( 1 ) 1 8 .7 6nnnnnxxy xx?? ???? ? ? 具體計(jì)算過程如下： 119 . 7 60 . 9 9 9 0 . 9 9 0 31 8 . 7 6 nD nxy x xx? ? ? ? ?? 22 1 229 . 7 622 0 . 3 3 3 0 . 9 9 0 3 0 . 3 3 3 0 . 9 9 3 2 0 . 9 3 7 53 3 1 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ? ? ? ?? 33 2 339 . 7 622 0 . 3 3 3 0 . 9 3 7 5 0 . 3 3 3 0 . 9 5 8 0 0 . 7 0 0 43 3 1 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ? ? ? ?? 44 3 449 . 7 622 0 . 3 3 3 0 . 7 0 0 4 0 . 3 3 3 0 . 8 0 0 0 0 . 2 9 0 63 3 1 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ? ? ? ?? 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 29 55 4 559 . 7 622 0 . 3 3 3 0 . 2 9 0 6 0 . 3 3 3 0 . 5 2 6 7 0 . 1 0 2 3 53 3 1 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ? ? ? ?? 66 5 669 . 7 622 0 . 3 3 3 0 . 1 0 2 3 5 0 . 3 3 3 0 . 4 0 1 2 0 . 0 6 4 2 43 3 1 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ? ? ? ?? 因?yàn)? 60. 08 87 8 0. 06 42 4Fxx? ? ? 所以 精餾段理論板層數(shù)為 6 1 5?? 塊。mx —— 提餾段內(nèi)第 m 層板下降液體中易揮發(fā)組分摩爾分率； 39。 衡算方程： 總物料 ： F D W?? 易揮發(fā)組分 ： F D WF D Wx x x?? 其 中 ， F 、 D 、 W — 分別為原料液、餾出液和釜?dú)堃毫髁?， /kmol h ； Fx 、 Dx 、 Wx — 分別為原料液、餾出液和釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分率。通過生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn) [4,15]參考，本設(shè)計(jì)取回流比 ? 5 . 進(jìn)料熱狀況 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 26 進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在進(jìn)入精餾塔分離之前先通過適當(dāng)?shù)睦鋮s，使苯酐、順酐等產(chǎn)物液化，以除去水蒸氣、二氧化碳和多余的空氣。 05 6 66()4 7 0 0 1 .7 5 6 .4 4 7 0 0 3 4 7 4 7 0 0 1 .2 5 7 1 4 4 .49 .8 5 4 1 0 1 .6 3 1 1 0 1 .2 7 4 1 03 .8 9 1 0 /PpQ G C t t Qk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???鄰 二 甲 苯 鄰 二 甲 苯 鄰 二 甲 苯（ 1 4 4 2 5 ） （ 360 ） 00666( ) ( )4 4 6 5 0 2 1 % 0 .9 1 9 ( 3 6 0 2 5 ) 4 4 6 5 0 7 9 % 1 .0 3 9 ( 3 6 0 2 5 )2 .8 8 7 1 0 1 2 .2 7 7 1 01 5 .1 6 4 1 0 /ppQ G C t t G C t tk J h? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???空 氣 氧 氣 氧 氣 氮 氣 氧 氣 則 16663 .8 9 1 0 1 5 .1 6 4 1 01 9 .0 5 4 1 0 /Q Q Qk J h??? ? ? ???鄰 二 甲 苯 空 氣 反應(yīng)階段的熱量衡算（ 3Q ） 該過程為預(yù)熱到 360℃ 的鄰二甲苯和空氣混合均勻后，通過裝有催化劑的固定床反應(yīng)器，在 360℃ 380℃ 之間迅速反應(yīng)。 通過參考文獻(xiàn) [14]可知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol 10 00 ( 8 )10 00 [ 8 4 ( ) 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]10 00 ( 8 4 01 2 94 2 24 79 )14814 58 /iinmHMC H C C O OMk J k g? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ???酮 6． 馬來酸酐： 比熱容利用 Missenard 法估算 [14]： /iipC nc M?? 式中 ， M －化合物的摩爾質(zhì)量， /kg kmol ； in －分子中 i種基團(tuán)的個(gè)數(shù)； ic － i種基團(tuán)的摩爾熱容， / ( )kJ kmol?℃ 。熱量衡算溫度基準(zhǔn)，一般規(guī)定以 25℃或 0℃ ，也可以進(jìn)料溫度作基準(zhǔn)。98418= kg/h 反應(yīng) 3 247。232= kg/h 反應(yīng) 3 247。 確定已知變量參數(shù)（查文獻(xiàn)） [4,910]： 鄰二甲苯轉(zhuǎn)化率 %，苯酐選擇 性 ； 反應(yīng)器出口組成： 苯酐 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），馬來酸酐 %，苯甲酸 %，檸糠酐 %； 進(jìn)料： 鄰二甲苯 4700kg/h，潔凈空氣 44650kg/h。由生產(chǎn)工藝可知操作方式為連續(xù)操作。根據(jù)實(shí)際需要來確定 計(jì)算范圍，可以是某一設(shè)備或一套設(shè)備。 式 I O AG G G??? ? ?為總物料衡算式。洗滌水中主要含有順?biāo)幔樁∠┒幔?，通過加工可經(jīng)濟(jì)的回收，使過程無廢水排出。 空氣，（ 21%氧氣、 78%氮?dú)猓? 隨著苯酐生產(chǎn)的快速發(fā)展，苯酐市場的競爭也越來越激烈。 Wacker 公司和 Alusuisse 公司也加快了催化劑的研制工作，日本 KawasakiSteel 公司開發(fā)的 VCsTiBSiSO 催化劑，當(dāng)以鄰二甲苯為原料、用于流化床反應(yīng)器中時(shí)，苯酐質(zhì)量收率達(dá)到 %。BASF 工藝的技術(shù)特點(diǎn)是低反應(yīng)溫度和高空速，水洗回收副產(chǎn) 的 順酐，生產(chǎn)費(fèi)用低，無廢水排出，采用蒸汽透平，輸出中壓空氣。 1958 年我國又開發(fā)了流化床工藝，并在此基礎(chǔ)上建設(shè)了多套工業(yè)生產(chǎn)裝置。該工藝所采用的催化劑適用于鄰二甲苯、萘以及鄰二甲苯和萘的混合料，設(shè)計(jì)的催化劑負(fù)荷為鄰二甲苯 100g/m3 空氣（標(biāo)準(zhǔn)態(tài)），苯酐的質(zhì)量收率為 114%～ 115%（以萘為原料時(shí)，苯酐收率為 97%～ 99%），催化劑壽命大于 3 年 [3]。 目前，全球苯酐生產(chǎn)所采用的工藝路線有萘流化床氧化和萘 /鄰二甲苯固定床氧化 ， 其中鄰二甲苯固定床氧化技術(shù)約占世界總生產(chǎn)能力的 90% 以上。反應(yīng)器內(nèi)裝有列管冷卻器，用水為熱載體移出反應(yīng)熱。在PVC 生產(chǎn)中，增 塑劑最大用量已超過 50％，隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，使苯酐的需求隨之增長，推動(dòng)了國內(nèi)外苯酐生產(chǎn)的快速發(fā)展。 最早的苯酐生產(chǎn)始于 1872 年，當(dāng)時(shí)德國 BASF 公司以萘為原料，鉻酸氧化生產(chǎn)苯酐，后又改用發(fā)煙硫酸氧化生產(chǎn)苯酐，但收率極低，僅有 15%。反應(yīng)氣體經(jīng)三級(jí)旋風(fēng)分離器，把氣體攜帶的催化劑分離下來后，進(jìn)入液體冷凝器，有 40%－ 60%的粗苯酐以液態(tài)冷凝下來，氣體再進(jìn)入切換冷凝器（ 又稱熱融箱）進(jìn)一步分離粗苯酐，粗苯酐經(jīng)預(yù)分解后進(jìn)行精餾得到苯酐成品。萘流化床氧化工藝在國外已逐步淘汰，但在我國的苯酐生產(chǎn)中仍占有一定比例。 ElfAtochem/日觸工藝 ： ElfAtochem 公司于 1970 年開始開發(fā)低能耗 工藝， 1986 年該公司決定采用日觸公司壽命長、選擇性高的苯酐催化劑，并與日觸公司共同開發(fā)了 ElfAtochem/日觸工藝。由于我國萘流化床年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 4 法發(fā)展較快，到 1988 年大部分工廠仍在采用萘流化床法生產(chǎn)苯酐，當(dāng)時(shí)萘法產(chǎn)量高達(dá)總產(chǎn)量的 90%。 ElfAtochem/日觸工藝的特點(diǎn)是低空烴比，操作安全性能好，負(fù)荷高，空氣量相應(yīng)減少，總能耗下降。隨著催化劑技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，各國開發(fā)的催化劑在活化時(shí)都不添加 SO2。目前，我國鄰法苯酐的生產(chǎn)已處于國際領(lǐng)先地位。 催化劑， V2O5T iO2 系列負(fù)載型催化劑。 精制部分 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 7 粗品苯酐經(jīng)高壓蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入第一精餾塔，順酐及少量的苯甲酸作為塔頂餾出物而分離出來，使苯酐得到進(jìn)一步提純，塔底產(chǎn)物為苯酐 。當(dāng)過程沒有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它也適用于物料中任一組分的衡算；但有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它適用于任一元素的衡算。對分批操作，可從開始加料到最終出料作為計(jì)算范圍，有時(shí)也取整個(gè)過程中的某一階段作為物料衡算的范圍。 反應(yīng)過程中涉及的反應(yīng)方程見表 31[4,910]。 原料中含雜質(zhì)的量 47004%=188 kg/h 參與主反應(yīng)的鄰二甲苯的量 470096%%=生成苯酐的量 247。12213247。1225247。 1Q 與 4Q 的計(jì)算 1Q 與 4Q 均可用下式計(jì)算： 1 4 0( ) ( )i p iQ Q G C t t??? 式中， iG — i物料質(zhì)量 kg ； 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 14 piC — i物料平均等壓比熱容 /kJ kg℃ ； t — 物料的溫度 ℃ ； 0t — 計(jì)算基準(zhǔn)溫度 ℃ 。 通過參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的摩爾熱容為 / ( )kJ kmol?℃ ， CO??酮的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， O??的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ 2 ( ) ( ) 2 ( ) /( 2 2 ) / 98 / ( )pC C H O C O Mk J k g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ???酮℃ 標(biāo)準(zhǔn)生成熱： 0 /fq kJ mol? 汽化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車間工藝設(shè)計(jì) 17 通過參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol 1000 ( )1000 [ 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 2 2 )98 /iinvHMC H C O OMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ???酮 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol 1000 ( )1000 [ 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 2 2 )98 /iinmHMC H C O OMk J k g? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ???酮 7． 苯甲酸： 比熱容： 1 .2 0 3 / (pC kJ kg??℃ ) 標(biāo)準(zhǔn)生成熱： 0 /fq kJ mol? 汽化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol ， COOH? 的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJ mol 1000 ( )1000 [ 5 ( ) ( ) ( ) ]1000 ( 5 )122 /iinvHMC H