【正文】 Q1=*105 KJ/h c 甲酸鈉生成草酸所需的熱量 G3 甲酸鈉升溫?zé)?Q1=*2**（ 40025） =*106 KJ/h 甲酸鈉的反應(yīng)熱 Q2=*6*103=*105 KJ/h G3=Q1+Q2=*106 KJ/h d 總熱量 G= G1+G2+G3=*106 KJ/h 鈣化反應(yīng)器物料衡算 (1) 計(jì)算依據(jù) a 每小時(shí)生成 CaC2O4 b 鈣化反應(yīng)收率 c 進(jìn)口草酸鈉（懸浮液）濃度為 400g/l,Ca(OH)2濃度為 900g/l d 投料比 NaC2O4： Ca(OH)2=1： e 產(chǎn)物 堿液濃度為 80g/l (2) 物料衡算 a 出口物料 CaC2O4 堿液 Ca(OH)2 **b 進(jìn)口物料 Ca(OH)2液 * *74/900= 22 酸化反應(yīng)器物料衡算與熱量衡算 （ 1） 計(jì)算依據(jù) a 出口 H2C2O4密度為 320g/l b 每小時(shí)需處理 CaSO4濃度為 c H2SO4進(jìn)口濃度為 % 出口為 400g/l d 進(jìn)料 CaSO4濃度為 400g/l e 物料比 H2SO4： CaSO4=1： f CaC2O4+H2SO4=Ca+ H2C2O4 g 反應(yīng)溫度 85℃ h 操作壓力 進(jìn)料 CaSO4 H2SO4 **98/= 出 料 H2SO4溶液 **98/= H2C2O4溶液 *90/320= CaSO4 結(jié)晶過(guò)程計(jì)算 草酸溶解度 溫度 0 10 20 30 40 60 80 90 溶解度 120 酸的溶解度隨溫度變化很大適用于冷卻結(jié)晶，將此溶 液冷卻到 20℃，草酸濃度350kg/m3,c 產(chǎn)量 ℃，結(jié)晶出的鹽為 H2C2O4 k KJ/kmol k KJ/kmol k KJ/kmol 各物料的物料衡算 9 各步反應(yīng)的收率 物質(zhì) 甲酸鈉 草酸鈉 草酸鈣 草酸 收率 表 22 各物料的收率 各部分反應(yīng)所需的物料流量 (1)CaC2O4+H2SO4→ CaSO4+H2C2O4 每小時(shí)消耗的 H2SO4 *98=原料中 H2SO4的含量為 % 每小時(shí)消耗的硫酸原料量為 (2)NaC2O4+Ca(OH)2→ CaC2O4+2NaOH 每小時(shí)消耗的 Ca(OH)2的量為 每小時(shí)消耗的 NaC2O4的量為 kmol/h (3)2HCOONa=NaC2O4+H2 每小時(shí)消耗 HCOONa 的量為 2*(4)CO+Na=HCOONa 每小時(shí)消耗 CO的量和 NaOH 得量都是 (5)2C+O2=2CO 每小 時(shí)消耗 C的量為 每小時(shí)消耗 O2的量為 (6)副反應(yīng)的 C的消耗 從汽化爐出來(lái)的各種氣體的含量如下表 物質(zhì) CO CO2 O2 N2 含量 表 23 汽化爐出來(lái)的各種氣體的含量 煤氣中 CO2的含量為 *因?yàn)?C+O2=CO2，所以生成需要消耗 C的量和 O2的量都是 10 （ 7）綜合（ 5）（ 6） C 的消 耗量（ +） *12=因?yàn)榻固恐泻?85%，所以實(shí)際消耗 C 的量為： /=（ 8） 綜合（ 5）（ 6） O2的消耗量為 +=此外為其中含 O2的量為 : *入爐空氣中 O2的含量為 : +=*1000*空氣 O2： N2=: 空氣中 N2 的含量為 :***1000/1000=空氣總量為 +=**1000/1000=17467Nm3/h (9) CaO+H2O=Ca(OH)2 有（ 2）中的投料比 NaC2O4:Ca(OH)2=1: 故 Ca(OH)2 的量為 *=因?yàn)樯抑?CaO 的 含量為 90%，所以消耗石灰的量為 : *56/= （ 10） NaOH 消耗量為 : *40=因?yàn)椴少?gòu) NaOH 為 42%，所以 NaOH 的消耗量為 : 又因?yàn)楦碑a(chǎn)物消耗 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 消耗 NaOH : *2=所以消耗總量為 : +=*40= 表 24 物料消耗統(tǒng)計(jì)匯總表（每小時(shí)） 序號(hào) 名稱 規(guī)格 單位 消耗 11 1 焦炭 含碳 85% t 2 硫酸 % t 3 生石灰 90% t 4． 372 4 空氣 Nm3 5 燒堿 42% t 副產(chǎn)物生產(chǎn)量的計(jì)算 （ 1） 2HCOONa=NaC2O4+H2 每小時(shí) H2 生產(chǎn)量為 *1000/1000*=(2) NaC2O4+Ca(OH)2= CaC2O4+2NaOH 每小時(shí) NaOH 的生成量為 *2=*40=(3) CaC2O4+H2SO4=CaSO4+ H2C2O4 每小時(shí) CaSO4的生成量 *136= 3 主體設(shè)備的物料與熱量衡算 煤氣發(fā)生爐物料與熱量衡算 物料衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) 【 A】 【 B】進(jìn)煤氣發(fā)生爐物質(zhì)為煤氣和空氣 其中空氣組成問(wèn)為 O2:N2=: 【 C】產(chǎn)物空氣組成 如下表 物質(zhì) CO CO2 O2 N2 含量 表 31 產(chǎn)物空氣組成 （ 2）物料衡算 12 a 爐出口氣組分流量 CO O2 CO2 N2 b 進(jìn)口的分流量 焦炭 O2 N2 表 32 物料衡算 物質(zhì) 反應(yīng)器入口 反應(yīng)器出口 CO O2 CO2 N2 焦炭 kg/h 熱量衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) a 進(jìn)爐空氣焦炭均為 25℃ b 出口混合氣溫度為 800℃ c 出口氣體組成如下表（ kmol/h） 物質(zhì) CO CO2 O2 N2 含量 15498 表 33 出口氣體組成 d 平均熱熔（ 1073K， KJ/Kmol 生產(chǎn)過(guò)程中的主要反應(yīng) 甲酸鈉合成： H C O O N aCON aO H ?? 甲酸鈉脫氫： 22)(2 HC O O N aH C O O N a ?? ? 甲酸鈉鈣化： N a O HCaC O OC O O N aOHCa ???? 222 )()()( 草酸鈣酸化： 24422 )()( C O O HC a S OSOHCaC O O ???? 6 鈣化法制草酸工藝流程圖及簡(jiǎn)述 圖 11 鈣化法制草酸工藝流程圖 （ 1）鼓風(fēng)機(jī)加壓的空氣由下部鼓入煤氣發(fā)生爐，焦炭有煤氣發(fā)生爐頂部加入，空氣與燃燒狀態(tài)的焦炭相互反應(yīng)生成含有 30%一氧化碳的空氣煤氣，煤氣由頂出口排出，經(jīng)洗氣后進(jìn)入第一水洗塔，水洗后的煤氣進(jìn)入真空泵加壓，加壓后的煤氣進(jìn)入第二水洗塔進(jìn)一步除去細(xì)小微量灰塵，通過(guò)企業(yè)分離器進(jìn)入 壓縮機(jī)煤氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到 兆帕經(jīng)油分離器分去掉其中油污，進(jìn)入高壓水洗塔出去二氧化碳和微量的硫化氫，然后在預(yù)熱器中和稀堿液混合升溫到 150170 攝氏度再進(jìn)入合成管合成甲酸鈉混合氣，經(jīng)減壓的甲酸鈉混合氣在尾氣分離器中分離掉未反應(yīng)的氣體和水蒸氣同時(shí)把合成的稀甲酸鈉液體送到甲酸鈉儲(chǔ)罐，待用。廢氣中的氧化氮送吸收塔回收生成稀硝酸。脫氫溫度為 400℃?？諝庵凶罡呷菰S濃度為 1mg/m3。 （ 2） 還原性 草酸根具有很強(qiáng)的還原性，與氧化劑作用易被氧化成二氧化碳和水 [1]。α型： ，β型： 折射率： 3 穩(wěn)定性： ℃分解 溶解情況：易溶于乙醇，溶于水，微溶于乙醚， 不溶于苯和氯仿 其他性質(zhì)：草酸在 100℃開(kāi)始升華， 125℃時(shí)迅速升華， 157℃時(shí)大量升華，并開(kāi)始分解。中國(guó)草酸當(dāng)務(wù)之急應(yīng)該是首先從企業(yè)內(nèi)部找出這些因素，并得到明顯改善，這樣國(guó)產(chǎn)草酸才能逐步改變現(xiàn)狀。 Then according to above material and heat of the main equipment is the selection and calculation。 專業(yè)班級(jí) : 化學(xué)工程與工 藝 0701 學(xué)生姓名 ： 李文飛 要求設(shè)計(jì)（論文）工作起止日期 ： ～ 指導(dǎo)教師簽 字： 日 期： 教研室主任審查簽 字： 日 期： 系 主 任 批 準(zhǔn) 簽 字 ： 日 期： I 年產(chǎn) 5 萬(wàn)噸草酸初步設(shè)計(jì) 摘 要 草酸不僅是基本無(wú)機(jī)化工的重要產(chǎn)品之一，同時(shí)也是無(wú)機(jī)化工的基本原料之一。 經(jīng)審查：該生已學(xué)完教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的全部課程，成績(jī)合格，畢業(yè)設(shè)計(jì)電子文檔最后一稿已交，準(zhǔn)予參加畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。校園網(wǎng)學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)（中文及外文）； 及手冊(cè)（化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，化學(xué)工程手冊(cè)）。 本 設(shè)計(jì) 通過(guò)參考大量專利文獻(xiàn)對(duì)草酸的工藝技術(shù)進(jìn)展做了系統(tǒng)介紹 ， 可以供國(guó)內(nèi)草酸技術(shù)開(kāi)發(fā)參考 。 V 年生產(chǎn) 5 萬(wàn)噸草酸初步設(shè)計(jì) 2 1．引 言 我國(guó)草酸行業(yè)現(xiàn)況 近幾年，草酸行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)有了明顯的結(jié)果，這就是國(guó)產(chǎn)草酸進(jìn)一步退縮，進(jìn)口草酸節(jié)節(jié)闊步前行。無(wú)嗅，味酸 。其一級(jí)電離常數(shù) Ka1= 10^2 ，二級(jí)電離常數(shù) Ka2= 10^5。 HOOCCOOH====CO2↑ +CO↑ +H2O 實(shí)驗(yàn)室可以利用此反應(yīng)來(lái)制取一氧化碳?xì)怏w。秋海棠、芭蕉中以游離酸的形式存在。液相法的優(yōu)點(diǎn)：活性高，選擇性好，易回收，產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)污染少；缺點(diǎn)：對(duì)一氧化碳純度要求高，消耗的催化劑價(jià)格昂貴，投資高。兒童生長(zhǎng)發(fā)育需要大量的鈣和鋅。 （ 4）吸附罐出來(lái)的草酸溶液結(jié)晶濃縮后進(jìn)入離心機(jī)，離心后的固體草酸加入新鮮水溶解，經(jīng)過(guò)過(guò)濾除雜后重新結(jié)晶，離心分離后的草酸固體用真空吸入滾筒干燥器與經(jīng)過(guò)加熱的熱空氣逆流干燥，在滾筒的尾部計(jì)量包裝即成成品草酸。 k 用 190℃的蒸汽預(yù)熱 需蒸 汽量為 **（ 16025） /= HCOONa 合成器物料衡算與熱量衡算 物料衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) a HCOONa 的產(chǎn)量為 b CO+NaOH=HCOONa 收率為 95% c 原料氣組成 CO:O2:CO2:N2=300:142:25:533 d 堿液中含 NaOH 為 42%（質(zhì)量），即 （摩爾） 物料衡算 a 合成反應(yīng)器進(jìn)口原料氣給組成流量 物質(zhì) CO CO2 O2 N2 NaOH 含量 h h kmol/h b 合成反應(yīng)出口物料 物質(zhì) HCOONa Na2CO3 O2 N2 H2O 含量 h h 各物質(zhì)熱容如下表： 物 CO CO2 O2 NaOH N2 H2O 17 質(zhì) Cp KJ/kmol k KJ/kmol k KJ/kmol k KJ/kmol k 水的平均熱容 Cp= k 管外熱水沸騰的給熱系數(shù)取α 2=4651w/m 成品工段工藝流程敘述 本工段由一系列倉(cāng)庫(kù)和儲(chǔ)罐組成，負(fù)責(zé)為其他工段提供原料，主要包括焦炭，生石灰，配制堿液和配制硫酸。 。蒸發(fā)器工作壓力為 550660mmHg,工作溫度 120℃，選Φ 38mm 3mm 的無(wú)縫鋼管為加熱管，蒸發(fā)器的傳熱面積為 ,管子采用正三角形排列，管數(shù) 282，其他參數(shù)見(jiàn)結(jié)構(gòu)圖。 k 對(duì)數(shù)平均傳熱溫差 △ tm= 28 換熱面積熱負(fù)荷 Q=*106103J/s A=Q/ktm=267073m2 取安全系數(shù) 則換熱面積 320m2 換熱管長(zhǎng) L=Q/ktm= 取 合成造氣工序 煤氣發(fā)生爐 氣量 萬(wàn)噸 /年草酸，每小時(shí)需煤氣量為 空氣煤氣的工藝參數(shù)