【正文】 由 ml ? ， /hL m h? 得： 22332 . 8 4 2 . 8 4 0 . 4 8 9( ) 1 ( ) 0 . 0 0 41 0 0 0 1 0 0 0 0 . 3hOW WLh E ml? ? ? ? ? 則 0. 05 0. 00 4 0. 04 6W L O Wh h h m? ? ? ? ? 3．弓形降液管寬度 dW 和面積 fA 因?yàn)?? ，查表可得 T fAA ? ， ? 則 20 . 0 5 2 0 0 . 0 5 2 0 0 . 1 9 6 0 . 0 1 0 2fTA A m? ? ? ? ? D m? ? ? ? ? 驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間 ? ： 3600 3 6 0 0 0 . 0 1 0 2 0 . 2 0 1 5 . 0 20 . 4 8 9fThAH sL? ?? ??? ? ? 停留時(shí)間 5s?? ，故降液管尺寸可用。 39。 39。 , 39。 實(shí)際塔板數(shù)及加料位置的確定 [15] 通過(guò)全塔物料衡算，可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成和進(jìn)料流量、組成之間的關(guān)系。 06()( 44 65 0 21 % 46 21 .6 2) 0. 91 9 ( 38 0 25 )1. 55 1 10 /pQ G C t tk J h? ? ? ?? ? ? ? ? ???未 反 應(yīng) 氧 氣 未 反 應(yīng) 氧 氣 未 反 應(yīng) 氧 氣 06()4 4 6 5 0 7 9 % 1 .0 3 9 ( 3 8 0 2 5 )1 3 .0 1 0 1 0 /pQ G C t tk J h? ? ? ?? ? ? ? ???氮 氣 氮 氣 氮 氣 06()68 9. 4 9 0. 84 3 ( 38 0 25 )0. 20 6 10 /pQ G C t tk J h? ? ? ?? ? ? ???二 氧 化 碳 二 氧 化 碳 二 氧 化 碳 06666()2 3 5 2 .0 2 1 .8 6 7 ( 3 8 0 1 0 0 ) 2 3 5 2 .0 2 4 .1 8 3 ( 1 0 0 2 5 ) 2 3 5 2 .0 2 2 2 6 01 .2 3 0 1 0 0 .7 3 8 1 0 5 .3 1 6 1 07 .2 8 4 1 0 /ppQ G C t t Qk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???水 水 水 水 0666()5 6 5 8 .4 6 1 .0 8 ( 3 8 0 2 5 ) ( 3 3 4 .9 0 5 1 4 4 .8 5 8 ) 5 6 5 8 .4 62 .1 6 9 1 0 2 .7 1 5 1 04 .8 8 4 1 0 /ppQ G C t t Qk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???苯 酐 苯 酐 苯 酐 苯 酐 0666()3 6 5 .0 6 1 .8 3 ( 3 8 0 2 5 ) ( 3 9 1 .4 2 9 1 4 7 .4 3 9 ) 3 6 5 .0 60 .2 3 7 1 0 0 .1 9 7 1 00 .4 3 4 1 0 /ppQ G C t t Qk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???順 酐 順 酐 順 酐 順 酐 0555()2 4 .3 4 1 .2 0 3 ( 3 8 0 2 5 ) ( 4 1 4 .8 8 5 1 4 8 .1 1 5 ) 2 4 .3 40 .1 0 4 1 0 0 .1 3 7 1 00 .2 4 1 1 0 /ppQ G C t t Qk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???苯 甲 酸 苯 甲 酸 苯 甲 酸 苯 甲 酸 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 23 0545()2 1 .2 9 1 .8 5 8 ( 3 8 0 2 5 ) 3 6 8 .2 8 6 2 1 .2 90 .1 4 0 1 0 0 .7 8 4 1 00 .2 1 8 4 1 0 /ppQ G C t t Qk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ???檸 糠 酐 檸 糠 酐 檸 糠 酐 檸 糠 酐 則 4( 1 . 5 5 1 1 3 . 0 1 0 0 . 2 0 6 7 . 2 8 4 4 . 8 8 4 0 . 4 3 4 0 . 0 2 4 1 0 . 0 2 1 8 ) 1 0 62 7 . 4 1 5 /Q Q Q Q Q Q Q Q Qk J h? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??順 酐未 反 應(yīng) 氧 氣 氮 氣 水 苯 酐 苯 甲 酸 檸 糠 酐二 氧 化 碳 設(shè)備和物料傳遞的熱量（ 2Q ） 由熱平衡方程可知 4 3 12660 .9( 2 7 .4 1 5 5 6 .7 4 5 1 9 .0 5 4 ) 1 00 .95 3 .7 6 1 0 /Q Q k J h???? ? ??? ? ? 換熱器面積求算 預(yù)熱器面積求算 預(yù)熱物料到 360℃ ，可選用熔鹽做加熱劑，設(shè)加熱劑 的進(jìn)口溫度為 400℃ ，出口溫度為 200℃ ，取總加熱系數(shù) [8] 235 00 / ( )K W m??℃ 預(yù)熱鄰二甲苯： 63 . 8 9 1 0 / 1 0 8 0 . 5 5 6Q k J h k W? ? ?鄰 二 甲 苯 1212( 2 0 0 2 5 ) ( 4 0 0 3 6 0 ) 9 1 . 4 6 32 0 0 2 5lnln 4 0 0 3 6 0mttt tt? ? ? ? ? ?? ? ? ?????℃ 由公式 mQ KA t??可知 傳熱面積 21 0 8 0 . 5 5 6 3 . 3 7 53 . 5 0 0 9 1 . 4 6 3mQAmKt? ? ???鄰 二 甲 苯 預(yù)熱空氣： 61 5 . 1 6 4 1 0 / 4 2 1 2 . 2 2 2Q k J h k W? ? ?空 氣 1212( 2 0 0 2 5 ) ( 4 0 0 3 6 0 ) 9 1 . 4 6 32 0 0 2 5lnln 4 0 0 3 6 0mttt tt? ? ? ? ? ?? ? ? ?????℃ 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 24 由公式 mQ KAt??可知 傳熱面積 24 2 1 2 . 22 2 1 3 . 1 5 83 . 5 0 0 9 1 . 4 6 3mQAmKt? ? ???空 氣 反應(yīng)器換熱面積求算 隨著反應(yīng)的進(jìn)行放出大量的反應(yīng)熱，為維持反應(yīng)溫度在 360℃ 380℃ 之間，需要在反應(yīng)管殼程用熔鹽做載熱體，移出多余的反應(yīng)熱。 rQ — 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱 0rq[11]， 按下式計(jì)算： 01000 ArrAGQqM? 式中， 0rq — 標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱 /kJ mol ； AG — 參與化學(xué)反應(yīng)的 A 物質(zhì)量 kg ； AM — A 物質(zhì)分子量。98444= kg/h 反應(yīng) 3 247。 表 33 原料及動(dòng)力消耗 序號(hào) 名稱 單耗 /(t/t) 年耗量 /t 1 鄰二甲苯（ 96%） 39200 2 催化劑 10 3 熔鹽 60 4 水 15 600000 5 電 335 kW 式 I O AG G G??? ? ?或式 IOGG???中各股物料數(shù)量可用質(zhì)量或物質(zhì)量衡量。 氧化部分 鄰二甲苯通過(guò)換熱器預(yù)熱，經(jīng)凈化換熱器加熱后在汽化器內(nèi)混合均勻并完全霧 化，進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)。 反應(yīng)器的改進(jìn) [3] 高效催化劑的開(kāi)發(fā)，使鄰二甲苯在空氣中的濃度可提高到 120g/m3（標(biāo)準(zhǔn)態(tài)），并充分利用放出的反應(yīng)熱，使能耗大大地降低，苯酐的生產(chǎn)成本大幅下降。從 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始，生產(chǎn)苯酐的原料從萘轉(zhuǎn)向鄰二甲苯。經(jīng)凈化預(yù)熱后的空氣與氣化的鄰二甲苯混合進(jìn)入列管式固定床反應(yīng)器，在釩 鈦環(huán)形催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為 360℃ ，空速為 3000h 1，反應(yīng)熱由熔鹽導(dǎo)出。 分子式 C8H4O3，相對(duì)密度 (℃ )，熔點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) 295℃ （升華），閃點(diǎn)（開(kāi)杯） ℃ ，燃點(diǎn) 584℃ 。 微溶于熱水和乙醚，溶于乙醇、苯和吡啶。粗苯酐在微負(fù)壓下采用高溫或同時(shí)添加少量化學(xué)品除去某些雜質(zhì)后送入精餾塔精制。隨著催化劑研發(fā)的重大進(jìn)展以及參加反應(yīng)的空氣和鄰二甲苯比例的降低，再加上生產(chǎn)設(shè)備大型化的實(shí)現(xiàn)等一系列新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，進(jìn)一步加速了原料的轉(zhuǎn)換進(jìn)程。 反應(yīng)器的相應(yīng)改進(jìn)包括：采用外循環(huán)反應(yīng)器，反應(yīng)器趨于大型化、雙填充催化劑的固定床反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)埋填化熱列管，用熔鹽循環(huán)移去反應(yīng)熱，熱的熔鹽產(chǎn)生高壓蒸汽。對(duì)于液體及處于恒溫、恒壓下的理想氣體還可用體積衡量。h/t 1420xx00kW12244= kg/h 反應(yīng) 4 247。 所需數(shù)據(jù) 熱量衡算所需數(shù)據(jù)如下 [5,8,1214]： 1． 空氣： 空氣的組成比較復(fù)雜，為方便計(jì)算，把空氣的組成近似為 21%氧氣和 79%氮?dú)?。設(shè)載熱體的入口溫度為 150℃ ，出口溫度為 350℃ ，取總加熱系數(shù) [8] 28000 / ( )K W m??℃ 62 5 3 . 7 6 1 0 / 1 4 9 3 3 . 3 3 3Q k J h k W? ? ? 1212( 3 8 0 1 5 0 ) ( 3 6 0 3 5 0 ) 7 0 . 1 6 43 8 0 1 5 0lnln 3 6 0 3 5 0mttt tt? ? ? ? ? ?? ? ? ?????℃ 由公式 mQ KAt??可知 傳熱面積 2 21 4 9 3 3 . 3 3 3 2 6 . 6 0 48 . 0 0 7 0 . 1 6 4mQAmKt? ? ??? 綜上所述，可得以下熱量衡算數(shù)據(jù)表 4－ 1： 表 4－ 1 熱量衡算數(shù)據(jù)表 過(guò)程 熱量 /kJ 傳熱面積 /m2 預(yù)熱階段的熱量衡算（ 1Q ） 106 + 反應(yīng)階段的熱量衡算（ 3Q ） 106 離開(kāi)設(shè)備的物料帶走的熱量（ 4Q ） 106 設(shè)備和物料傳遞的熱量（ 2Q ） 106 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 25 第五章 精餾塔的工藝設(shè)計(jì)及選型 精餾塔是化工生產(chǎn)中常用的典型設(shè)備，本設(shè)計(jì)涉及苯酐的精餾提純，在主要設(shè)備的設(shè)計(jì)及計(jì)算部分，選擇精餾塔作為對(duì)象進(jìn)行計(jì)算。通常，原料量和產(chǎn)量都以 kg/h 或噸 /年來(lái)表示，但在理想板計(jì)算時(shí)均須轉(zhuǎn)換為 kmol/h。 )q L L F V V? ? ? ? 2R? 相對(duì)揮發(fā)度由三點(diǎn) 法 [17]確定： 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 28 從圖 52 上選取適當(dāng)?shù)娜齻€(gè)點(diǎn)，分別為： 110. 6, 0. 95xy?? 220 .1 2, 0 .6xy?? 330. 02 , 0. 12xy?? 則 1 11 111 0 . 9 5 0 . 4 1 2 . 6 71 0 . 0 5 0 . 6y xyx? ?? ? ? ? ?? 2 22 221 0 . 6 0 . 8 8 1 1 . 0 01 0 . 4y xyx? ?? ? ? ? ?? 3 33331 0 . 1 2 0 . 9 8 6 . 6 81 0 . 8 8 0 . 0 2y xyx? ?? ? ? ? ?? 取 33 1 2 3 1 2 . 6 7 1 1 . 0 0 6 . 6 8 9 . 7 6m? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 逐板計(jì)算過(guò)程 由上述計(jì)算可知： %Fx ? %Dx ? %Wx ? 1 2 1 20 . 9 9 9 0 . 3 3 31 1 3 3 3n n D n nRRRy x x x x? ? ? ? ? ? ??? 39。 39。66 5 639。 4．降液 管底隙高度 0h ： 0 39。 1．堰長(zhǎng) Wl ： 取 ? ，即： 0. 6 0. 5 0. 3Wlm? ? ? 2．出口堰高 Wh ： W L OWh h h?? 采用平直堰，堰上液層高度 OWh 可由下式計(jì)算： ()1000 hOW WLhEl? 年產(chǎn) 40000 噸苯酐 (安定 )的車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 32 式中， E —— 液流收縮系數(shù)，一般可近似取 1E? ，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大。 39。39。 各個(gè)方程中參數(shù)的確定 根據(jù)操作條件可得： 1( 39。故本 設(shè)計(jì)取進(jìn)料熱狀況參數(shù) 1q? 。 由公式 1 4 0( ) ( )i p i pQ Q G C t t Q? ? ?? 可得。純物理過(guò)程無(wú)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，但物料經(jīng)歷化學(xué)變化過(guò)程，除化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)外，