【正文】 。 3. 凈化工段 通過 3 小時的反應(yīng)反應(yīng)釜中的產(chǎn)品通過換熱器 E101 冷凝。 工藝參數(shù) 月桂酸甘油酯生產(chǎn)的工藝參數(shù)如下表： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 表 21 工藝參數(shù)表 序號 工藝參數(shù) 位號 單位 指標(biāo) 1 酯化反應(yīng)釜壓力 PIC101 MPa 177。通過物料平衡在已知產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)情況下算出所需要的原材料，生成的副產(chǎn)物及廢物等的生成量，或者在已知原料投放情況下，算出產(chǎn)品，副產(chǎn)物及廢物量。=6 mol 月桂酸 的轉(zhuǎn)化率為： % 月桂酸的物質(zhì)的量為：3RCOOHn=6 mol 月桂酸的質(zhì)量為： 6 247。在這過程中， 各類化工單元操作，或者有動量的傳遞，或者有熱量的傳遞，或者有伴隨熱量的質(zhì)量傳遞。 熱量衡算及所需媒質(zhì)的量 熱平衡式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6； （ 21） 式中 Q1—處理物料時需要的熱量 kJ； Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號規(guī)定加熱劑加入熱量為 “＋ ”，冷卻劑吸收熱量為 “－ ”） kJ； Q3—過程的熱效應(yīng)（符號規(guī)定放熱為 “＋ ”,過 程吸熱為 “－ ”，注意： Q 與熱焓符號相反，即 Q=－ ?H。 Q5， Q6—可忽略不計則： 3142 ??? Q1處理物料時需要的熱量的計算： ????? 甘油月桂酸 Q kJ Q4離開設(shè)備 物料帶出的熱量的計算： 同理由 Missenard 法計算計算月桂酸甘油酯和月桂酸 170 ℃ 時 Cpl 。 由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間設(shè)計》（華東理工大學(xué)出版社）出版查得由卡拉奇法估算物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的公式為： ? ??? knq c n： 化合物燃燒時電子轉(zhuǎn)移數(shù)，其值 n=燃燒氧原子數(shù) 2 ； △：取代基和鍵的校正值； K：分子中同樣取代基的數(shù)目； 0cq ：標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱； 月桂酸的計算： CH3(CH2)10COOH+O2 ? ?? 12CO2+12H2O n=342=68 由于 —COOH 不校正，則 0cq =68=7 kJ/mol 由 0fq 與 0cq 之間的換算公式如下： 0fq = iqni a? )( 0 0cq （ 21） 0fq ：物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生成熱 kJ/mol； 0cq ：物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/mol； 0aq ：組成該化合物的各元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/mol（其值見表）； n：化合物中同種元素的原子數(shù)： 表 28 元素的燃燒熱 元素燃燒過程 元素燃燒熱， kJ/mol C ? ?? CO2 H ? ?? H2O 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 0fq =12+24= kJ/mol 月桂酸甘油酯： CH3(CH2)10COOCH3+ ? ?? 15CO2+15H2O n=412=82 由表查得月桂酸甘油酯?= 0cq =82+=9 kJ/mol 0fq =15+30 =1 kJ/mol 水的反應(yīng)焓由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）查得為：△ 0fH = kJ/kg==12 kJ/mol 由于 0fq = △ 0fH ，則 0fq = kJ/kg=12 kJ/mol 甘油的生成熱由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）查得為0fq = kJ/mol 則 0fq =（ 1 ） （ ） =11 kJ/mol 則總反應(yīng)熱為： （ 11 ） =46 kJ 計算 Q2加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量的計算： 8 0 6 1 6 6 6 7 4 7 9 1 4 2 93142 ????? ）（ kJ 換熱器 E101 170 ℃ →40 ℃ 甘油的比熱容由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）。k 170 ℃ 時 Cpl = J/mol查得為： 170 ℃ 時 Cpl = kJ/kgk 170 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。查得為：40 ℃ 時 Cpl = J/molk 120 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。40= kJ 則換熱器 E102 的熱負(fù)荷為： Q=Q1Q2=376 kJ 換熱器 E104 180 ℃ →40 ℃ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。k 40 ℃ 時 Cpl= kJ/kg40=5 kJ 由于月桂酸甘油酯比熱容無法從表中直接查得，則有 Missenard 法計算 Cpl 。k 40 ℃ 時 Cpl= kJ/kg (2) 設(shè)備成熟可靠 作為工業(yè)生產(chǎn)，不允許不成熟未經(jīng)生產(chǎn)考驗的設(shè)備用于設(shè)計。tt MVC RR? （ 31） VR：反應(yīng)器有效體積 L； 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 。 設(shè)備選型應(yīng)遵循的 原則如下： (1) 滿足工藝要求 設(shè)備的選型和計算必須充分考慮工藝上的要求。40=86 kJ 雜質(zhì)的計算設(shè)雜質(zhì)為水： 水的比熱容由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）。k 180 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。40=86 kJ 則換熱器 E104 的熱負(fù)荷為： Q=Q1Q2=349 kJ 脫醇精餾搭的熱量衡算： 表 217 脫醇塔進(jìn)出口物料平衡表 組分 kg/批 分子量 月桂酸甘油酯 1 水 剩余甘油 雜質(zhì) 合計 1 水的比熱容由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》有機(jī)卷（化學(xué)工業(yè)出版社）。= mol 酸堿中和生成水的量為 = kg/批，雜質(zhì)為水的量 kg/批 進(jìn)入換熱器 E102 的總水量為 kg/批 120 ℃ 時 TmCplQ ??1 =247。 40 ℃ 時各集團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù)由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計》（華東理工大學(xué)出版齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 社）查得并列于下表： 表 213 40℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù) —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 59 44 120 ℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù)由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計》（華東理工大學(xué)出版社）查得并列于下表： 表 214 120℃ 時各基團(tuán)獻(xiàn)參數(shù) —CH3 —CH2— —COO— —CH— —OH 月桂酸甘油酯的計算： 40 ℃ 時 Cpl = J/mol170=2 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =247。 40 ℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù)由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計》（華東理工大學(xué)出版齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 社）查得并列于下表： 表 211 40℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù) —CH3 —CH2— —COOH 170 ℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù)由《精細(xì)化工反應(yīng)器及車間工藝設(shè)計》（華東理工大學(xué)出版社）查得并列于下表： 表 212 170℃ 時各基團(tuán)貢獻(xiàn)參數(shù) —CH3 —CH2— —COOH 月桂酸的計算： 40 ℃ 時 Cpl = J/mol170=22 kJ 40 ℃ 時 TmCplQ ??2 =99%247。 Missenard 法計算公式為： ??i ini Cp lCpl ,式中 i 代表 i 型基團(tuán)， ni 是 i 基團(tuán)的數(shù)目 , Cpli 為相應(yīng) i 基團(tuán)各參數(shù)。查得為： kJ/kg查得為： J/mol (3) 確定供熱效率或放熱效率 如化 學(xué)反應(yīng)中，由于熱效應(yīng)（使體系的溫度上升或下降）需確定的熱量或冷量。5=1 584 批 反應(yīng)釜每次的進(jìn)口物料量： 1. 月桂酸每次的投料量： 5 8 6 ??? kg/批 2. 甘油每次投料量： 6 71 5 8 5 ??? kg/批 表 22 反應(yīng)器進(jìn)口物料平衡表 組分 Kg/批 分子量 月桂酸 甘油 合計 1 反應(yīng)釜每次出口物料量： 1. 月桂酸甘油酯每次出口物料量： 0 7 31 5 8 6 ??? kg/批 2. 水的每次出口物料量： 5 ??? kg/批 3. 剩余月桂酸每次出口物料量： 4 ??? kg/批 4. 剩余甘油每次出口物料量： 5 8 5 ??? kg/批 5. 雜質(zhì)每次出口物料量： 3 0 3 1 9 ?? kg/批 表 23 反應(yīng)器出口物料平衡表 組分 kg∕批 分子量 月桂酸甘油酯 1 水 剩余月桂酸 剩余甘油 雜質(zhì) 合計 1 2. 脫醇精餾塔 的物料衡算： 因為原料液為：月桂酸甘油酯 =1 kg 甘油 = kg雜質(zhì) = kg 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 水 = kg 所以 F=1 kg 因為塔底液為 W= kg 說以塔頂液為 D=FW=1 ≈1 kg 圖 22 物料流程圖 圖 23 脫醇精餾塔物料衡算 反 應(yīng) 釜 月桂酸 kg 甘油 kg 月桂酸 kg 月桂酸甘油酯 1 kg 甘油 kg批 水、雜質(zhì) kg 脫 醇 精 餾 塔 月桂酸甘油酯 1 kg 甘油 kg 水 kg 雜質(zhì) kg 月桂酸甘油酯和水 1 kg/ 甘油 kg 雜質(zhì) kg 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 熱量衡算 熱量衡算的意義與作用 在化工生產(chǎn)過程中，各工序都要在嚴(yán)格控制的工藝下（如溫度、壓力、流量、濃度等）進(jìn)行。 2. 畫物料流程圖 3. 確定衡算范 圍 4. 確定計算基準(zhǔn) 物料衡算 設(shè)計為年產(chǎn) 2 000 噸月桂酸甘油酯車間工藝的初步設(shè)計，以每次投料量作為計算基準(zhǔn)，一年的工作日按 330 天計算，每天工作 24 小時，設(shè)計中采用以下數(shù)據(jù) : 月桂酸的摩爾質(zhì)量 kg/mol甘油的摩爾質(zhì)量 kg/mol月桂酸甘油酯的摩爾質(zhì)量 kg/mol水的摩爾質(zhì)量 kg/mol濃硫酸的摩爾質(zhì)量 98 kg/mol月桂酸甘油酯的