【正文】 C C O O HMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過(guò)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 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 18 1000 ( )1000 [ 5 ( ) ( ) ( ) ]1000 ( 5 )122 /iinmHMC H C C O O HMk J k g? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? 8． 檸糠酐： 比熱容利用 Missenard 法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， C??的摩爾熱容為 / ( )kJ kmol?℃ ， 3CH? 的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， O??的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， CH??的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， CO??酮的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ 3( ) ( ) ( ) ( ) ( ) /( 2 ) / 112 / ( )pC C C H C H O C O Mk J k g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ???酮℃ 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱利用卡拉奇法估算 [14]： 0 1 0 9 .0 7cq n K? ? ?? 其中 ， n －化合物燃燒時(shí)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)； ?－取代基和鍵的校正值 /kJ mol ； K－分子中同樣取代基的數(shù)目； 0cq －標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 /kJ mol 。 反應(yīng) 1： 0 0 0 0 01 33 3 3 0 /f f f f fq q q q qk J m ol? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??苯 酐 水 氧 氣 鄰 二 甲 苯 011610001 0 0 0 5 6 5 8 .4 6 1 1 6 6 .4 7 81484 4 .5 9 8 1 0 /rfGQqMk J h??????苯 酐苯 酐 反應(yīng) 2： 0 0 0 0 0 021544215469 .8 4 241 .82 6 4 393 .5 1 0 19. 12299 44 /f f f f ffq q q q q qk J m ol? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??順 酐 水 氧 氣 鄰 二 甲 苯二 氧 化 碳 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 21 022610001 0 0 0 3 6 5 .0 6 2 9 9 2 .0 4 4981 1 .1 4 6 1 0 /rfGQqMk J h??????順 酐順 酐 反應(yīng) 3： 0 0 0 0 0 03132 5 2 22132 385 .2 5 241 .82 6 2 393 .5 1 0 2 19. 12272 5 /f f f f ffq q q q q qk J m ol? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ??苯 甲 酸 水 氧 氣 鄰 二 甲 苯二 氧 化 碳 033610001 0 0 0 2 4 .3 4 2 7 2 8 .3 51220 .5 4 4 1 0 /rfGQqMk J h??????苯 甲 酸苯 甲 酸 反應(yīng) 4： 0 0 0 0 0 04 3 3 65 1 5 . 9 9 3 2 4 1 . 8 2 6 3 3 9 3 . 5 1 6 0 1 9 . 12 4 0 2 . 8 9 8 /f f f f ffq q q q q qk J m o l? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??檸 糠 酐 水 氧 氣 鄰 二 甲 苯二 氧 化 碳 044610001 0 0 0 2 1 .2 9 2 4 0 2 .8 9 81120 .4 5 7 1 0 /rfGQqMk J h??????檸 糠 酐檸 糠 酐 則 1 2 3 466( 4 4 .5 9 8 1 1 .1 4 6 0 .5 4 4 0 .4 5 7 ) 1 05 6 .7 4 5 1 0 /r r r r rQ Q Q Q Qk J h? ? ? ?? ? ? ? ??? 因?yàn)? 0pQ? 所以 3665 6 .7 4 5 1 0 05 6 .7 4 5 1 0 /rpQ Q QkJ h??? ? ??? 離開(kāi)設(shè)備的物料帶走的熱量（ 4Q ） 離開(kāi)反應(yīng)器的物料主要是未反應(yīng)的氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣、苯酐、順酐、苯年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 22 甲酸和檸糠酐。再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募訜崾挂夯漠a(chǎn)物達(dá)到飽和液體的狀態(tài)。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。 由生產(chǎn)任務(wù)可知： 5 6 5 8 . 4 6 3 6 5 . 0 6 3 8 . 2 3 3 3 . 7 2 5 4 1 . 9 5 8 /1 4 8 9 8G GF k m o l hMM? ? ? ? ? ? ?苯 酐 順 酐順 酐苯 酐 3 .7 2 5 8 .8 7 8 %4 1 .9 5 8Fx ?? %Dx ? %Wx ? 由 衡算方程 得： 8 . 8 7 8 % 0 . 1 %4 1 . 9 5 8 3 . 6 9 1 /9 9 . 9 % 0 . 1 %FWDWD F k m o l hxx ? ?? ? ? ??? 9 9 . 9 % 8 . 8 7 8 %4 1 . 9 5 8 3 8 . 2 6 7 /9 9 . 9 % 0 . 1 %DFDWW F k m o l hxx ? ?? ? ??? 逐板計(jì)算法確定理論板數(shù)目 計(jì)算所需方程 1． 操作線(xiàn)方程 [15]： 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 27 ① 精餾段 上升蒸汽量： DRV )1( ?? 下降液體量： RDL? 操作線(xiàn)方程： 1n n DLDVVy x x? ?? 或： 111n n DRRRy x x???? 式中 ： R —— 回流比； nx —— 精餾段內(nèi)第 n 層板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率； 1ny? ——精餾段內(nèi)第 1n? 層板上升蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分率。 1my? ——提餾段內(nèi)第 m+1 層板上升蒸汽中易揮發(fā)組分摩爾分率。 39。22 1 239。 39。59 . 7 64 . 4 5 6 0 . 0 3 4 5 6 0 . 0 1 5 5 3 0 . 0 0 1 6 1 41 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ?? 39。 板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括塔 板 、塔徑的設(shè)計(jì)計(jì)算，板上液流形式的選擇、溢流裝置的設(shè)計(jì)，塔板布置、氣體通道的設(shè)計(jì)等工藝計(jì)算。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得 20 ? 。0 0 . 4 8 9 0 . 0 0 3 4 83 6 0 0 3 6 0 0 0 . 3 0 0 . 1 3h WLhml u? ? ?? ? ? ? 取 0 ? 。003600 hsWWLLh lluu??? ? ? 取降液管底隙處液體流速 39。 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 31 橫坐標(biāo)數(shù)值為 0 . 5 0 . 50 . 4 8 9 1 4 8 0( ) ( ) 0 . 0 3 5 62 5 6 . 8 4 1 4 . 2 2 5h LhVLV ?? ?? 其中， ,hhLV——液相及氣相負(fù)荷， m3/h； ,LV??——液相及氣相密度， kg/m3。6 0 . 0 0 0 3 8 4 0 . 0 0 1Wxx? ? ? 所以 提餾段理論板層數(shù)為 6 1 5?? 塊。 39。39 . 7 64 . 4 5 6 0 . 0 3 4 5 6 0 . 0 8 7 8 8 0 . 0 2 0 5 01 8 . 7 6xy x xx? ? ? ? ? ?? 39。 39。 39。1m m WL qF WL qF W L qF Wy x x? ???? ? ? ? 式中： 39。因此要注意不同的場(chǎng)合應(yīng)使用不同的流量單位。 00 液相組成摩爾分?jǐn)?shù)氣相組成摩爾分?jǐn)?shù) 液相組成摩爾分?jǐn)?shù)氣相組成摩爾分?jǐn)?shù)00. 20. 40. 60. 81. 00 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 圖 51 順酐與苯酐的氣液平衡曲線(xiàn) 圖 52 順酐與苯酐的氣液平衡曲線(xiàn) （壓力 =） (壓力 =30kPa) 回流比 [4] 回流比的選擇與操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)有密切關(guān)系，影響分離效果及加熱劑和冷卻劑的用量。 從反應(yīng)器出來(lái)的氣體主要成分是苯酐、順酐、二氧化碳、水蒸氣未反應(yīng)的氧氣及 氮?dú)?，它們都以氣體形式存在。 由公式 1 4 0( ) ( )i p i pQ Q G C t t Q? ? ?? 可得。 通過(guò)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 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 16 10 00 ( 15 .30 )10 00 [ 15 .30 4 ( ) 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]10 00 ( 15 .30 4 44 2 59 2 45 82 )14833 05 /iinvHMC H C C O OMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ???酮 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算 [14]： 1 0 0 0 ( 0 .8 8 )iinmH M? ? ? ? ??? 其中 ， in －分子中 i種基團(tuán)的個(gè)數(shù)； i? － i種基團(tuán)的貢獻(xiàn)值， /kJ mol ； M －化合物的摩爾質(zhì)量， /kg kmol 。但不管是間歇還是連續(xù)生產(chǎn)，計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷，必須以每小時(shí)作基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí)間。106318= kg/h 反應(yīng) 2 247。9815247。由所查文獻(xiàn)可知：主反應(yīng)為反應(yīng) 1，副反應(yīng)為反應(yīng) 4，反應(yīng) 7 可忽略。 計(jì)算任務(wù) 生產(chǎn)任務(wù)和涉及的主要反應(yīng)方程 年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸的 苯酐工廠。 物料衡算的計(jì)算范圍和計(jì)算基準(zhǔn) 作物料衡算時(shí)需要確定一個(gè)計(jì)算范圍，即從哪里開(kāi)始作為進(jìn)料，從哪里作為出料。 物料衡算的計(jì)算依據(jù) [6] 物料衡算為質(zhì)量守恒定律的一種表現(xiàn)形式，即 I O AG G G??? ? ? 式中 ， IG? —輸入物料的總和； OG? —輸出物料的總和； AG? —累計(jì)的物料量。從冷凝器中排出的尾氣為未反應(yīng)的空氣和反應(yīng)生成的一氧化碳、二氧化碳及少量有機(jī)物，經(jīng)水洗塔洗滌回收有機(jī)物后排放。 第二章 工藝流程 原料名稱(chēng)及規(guī)格 [4] 鄰二甲苯（ 96%），工業(yè)級(jí)（國(guó)內(nèi)一些大型石化企業(yè)生產(chǎn)）。 總之，苯酐生產(chǎn)商都在積極研制高收率、高選擇性和高負(fù)荷的催化劑，進(jìn)行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理的研究，用數(shù)學(xué)模擬法放大反應(yīng)器，提高了單臺(tái)反應(yīng)器的生產(chǎn)能力，進(jìn)一步地降低了能耗和 成本，提高了操作的安全性和自動(dòng)化水平。 BASF公司開(kāi)發(fā)的固定床雙層催化劑，第一層： 7%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） V2O5， % Sb2O3， %銣，其它部分為 TiO2；第二層： 7% V2O5， % Sb2O3， %磷，其它部分為 TiO2，當(dāng)反應(yīng)溫度分別控制在 359℃ 和 342℃ 時(shí)，苯酐質(zhì)量收率達(dá)到 %。 WackerChemie 工藝特點(diǎn)是低能耗，高負(fù)荷，生產(chǎn)能力大，催化劑活化時(shí)不必使用 SO2。我國(guó)在 1953 年開(kāi)始萘法生產(chǎn)苯酐，當(dāng)時(shí)是以萘為原料，固定床氣相氧化法生產(chǎn)苯酐。 WackerChemie 工藝 ： 近年來(lái) 各國(guó)新建的苯酐生產(chǎn)裝置基本上都采用 WackerChemie 工藝，至今世界上已有110 套以上的裝置采用此工藝，總生產(chǎn)能力為 160104 t/a，單臺(tái)反應(yīng)器的最大生產(chǎn)能力為104 t/a。含有機(jī)酸濃度達(dá) 30％的循環(huán)液送年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 3 到順酐回收裝置或焚燒裝