【正文】 的溫度 t進 均為 30℃ ， 脫水 器的排水溫度為 65℃ ， 磺化液的出料溫度為 140℃ ，甲苯與硫酸的標準化學(xué)反應(yīng)熱為 ?mol1 (放熱 )， 設(shè)備 (包括磺化釜 、 回流冷凝器和脫水器 ,下同 )升溫所需的熱量為 105kJ， 設(shè)備表面 向周圍環(huán)境的散熱量為 104kJ， 回流冷凝器 中冷卻水移走的熱量共 105kJ。由式 (67)得 42 反應(yīng)結(jié)束后 ,磺化液含硫酸 ,水 。 煙道氣 T≥1000℃ ，但給熱系數(shù)小 （ 7）電加熱 T＜ 500℃ 清潔 ,效率高 ,加熱速度快 ,操作控制方便 ,使用 T范圍廣 但成本高 ,常用于加熱量不大的場合 （ 8）空氣 水源不足地區(qū)可使用空氣作為冷卻劑 T氣溫 ≤ 35℃ 的地區(qū)空氣作為冷卻劑是合適 （ 9）水 最常用的冷卻劑。 氯化鈉水溶液 的最低凍結(jié)溫度為 ℃ （ 相應(yīng)的含量為%） ， 而物料被冷卻到的溫度應(yīng)不低于 12℃ 。不保溫設(shè)備取 ～ 。 Qp— 燃料發(fā)熱量 ,kJ?kg1。 ⑵ 真空抽濾 式中 C— 經(jīng)驗常數(shù)，可取 15～ 18； A— 真空過濾器的過濾面積， m2； ?— 一次抽濾操作持續(xù)的時間， h。 以 標準狀態(tài)下 的空氣體積計，每小時應(yīng)從冷凝器抽走的空氣體積為 (630) (631) 68 ⑷ 建立真空所需要的 抽氣 量 21Th PPlnVV??建立真空時每小時需抽走的空氣體積為 (632) 式中 ?— 抽氣時間， h； P1— 設(shè)備內(nèi)的初始壓強， Pa； P2— 設(shè)備內(nèi)的終了壓強， Pa。密封性能較差及有腐蝕的裝置 ,K值取 2～ 3。 求 ① Qc和 QB 。 進料 : xF1=(質(zhì)量 % ) TF=℃ ( 泡點進料 ) 餾出液 : xD1=97(質(zhì)量 %) T頂 ≈T 回 = ℃ 釜液 : xW1= 2(質(zhì)量 %) Tw= ℃ T ℃ C p1[j/] Cp2[j/] △ Hv1[j/mol] △ Hv2[j/mol] 熱損失為進料熱量的 5% 。 K— 校正系數(shù)。 h353h00hh 29 PRTMGV?????????以標準狀態(tài)下的空氣體積計， 每小時應(yīng)從冷凝器抽走的空氣體積為 式中 Gh— 從冷凝器抽走的空氣量， kg/h； Dh— 進入冷凝器的蒸汽量， kg/h。 63 ⑶ 攪拌液體時壓縮空氣消耗量 5b PKAV???以常壓 (?105Pa)下的空氣體積計， 一次操作所需的壓縮空氣消耗量為 (625) 式中 : K— 系數(shù)，緩和攪拌取 24，中等強度攪拌取 48， 強烈攪拌取 60； A— 被攪拌液體的橫截面積， m2； ?— 一次攪拌操作持續(xù)的時間， h。 59 (4)燃料的消耗量的計算 p2G??燃料名稱 褐煤 煙煤 無煙煤 燃料油 天然氣發(fā)熱量/ k J ? kg 18400~1 4 6 0 01 4 6 0 0 ~3 3 5 0 01 4 6 0 0 ~2 9 3 0 04 0 6 0 0 ~4 3 1 0 03 3 5 0 0 ~3 7 7 0 0式中 :G— 燃料的消耗量 ,kg或 kg?h1。 ?— 熱效率。 被冷物料的最低溫度不能低于所選冷凍鹽水的 最低凍結(jié)溫度 ， 高于最低凍結(jié)溫度若干度 。 （ 4）有機高溫載熱體 ： 工業(yè)上常用 :聯(lián)苯、聯(lián)苯醚、道熱姆、聯(lián)甲苯甲烷等 優(yōu)點 ： Tb高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 如：道熱姆， 200℃ P s=； 350℃ P s= ∵P s低 ∴ 設(shè)備壓力低，具有 可燃性 但 無爆炸危險 ， 毒性低，黏度比礦物油低 ,傳熱效果好。 反應(yīng)原料帶入熱量Q 1磺化過程補充加熱量Q 2過程的熱效應(yīng)Q 3反應(yīng)產(chǎn)物帶出熱量Q 4設(shè)備升溫所需熱量Q 5設(shè)備表面向環(huán)境的散熱量Q 6回流冷凝器移走熱量Q 7甲苯磺化裝置圖 61 甲苯磺化裝置熱量衡算示意 40 P61 輸 入 物料名稱 質(zhì)量 /kg 質(zhì)量組成 /% 純品量 /kg 原料甲苯 1000 甲苯 999 水 1 濃硫酸 1100 硫酸 1078 水 22 總計 2100 2100 輸 出 磺化液 對甲苯磺酸 鄰甲苯磺酸 間甲苯磺酸 甲苯 硫酸 水 脫水器排水 水 100 總計 2100 2100 表 43 甲苯磺化過程的物料平衡表 41 則熱量平衡方程式可表示為 7654321 Q ?????? )2530( 0)2530( 0Q41??????????cp3 Q ??取熱量衡算的 基準溫度 為 25℃ ，則 121s)OH kg(kJ mm1)15t(mm12111H??????????反應(yīng)中共加入 98%濃硫酸的質(zhì)量為 1100kg，其中含水 22kg。 (6)編制熱量平衡表。 + (25t)??iCpi +(t25)??iCpi 0rH? trH?= (614) 33 若某反應(yīng)物或產(chǎn)物在 (25～ t)℃ 之間存在相變，例如，若反應(yīng)物中的 j組分在溫度 t ?(25 t?t)時發(fā)生相變，則可設(shè)計如下熱力學(xué)途徑 : 反應(yīng)物首先從 25 ℃ 相變溫度 t? 相變溫度 t? 反應(yīng)溫度 t (25t ?)??iCpi ?jrj (t ?t)??iCpi trH? 0rH?= + (t25)??iCpi +(25t ?)??iCpi + ?jrj + (t ? t)??iCpi (615) cp3 Q ??過程的熱效應(yīng) 由物理變化熱 和 化學(xué)變化熱 兩部分組成 ,即 34 加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量或冷量 Q5 對穩(wěn)態(tài)操作過程， ； 對非穩(wěn)態(tài)操作過程，如 開車 、 停車 以及各種 間歇操作過程 ， Q5可按下式計算 式中 :G— 設(shè)備各部件的質(zhì)量， kg； Cp— 設(shè)備各部件材料的平均定壓比熱， kJ/kg1?℃ 1； t1— 設(shè)備各部件的初始溫度 ,℃ ； t2— 設(shè)備各部件的最終溫度， ℃ 。 產(chǎn)物 反應(yīng)物 式中 ? — 反應(yīng)物或產(chǎn)物在反應(yīng)方程式中的計量系數(shù)； — 反應(yīng)物或產(chǎn)物的標準生成熱， kJ/mol。 擬配制 25%的硫酸水溶液 1000kg， 試計算： (1)78%的硫酸溶液和水的用量； (2)配制過程中 H2SO4的濃度變化熱 。 例如： 硫酸的積分溶解熱可按 SO3溶于水的熱效應(yīng)用下式估算 (67) 式中 : ?Hs— SO3溶于水形成硫酸的積分溶解熱 kJ/(kgH2O)