【文章內(nèi)容簡介】 催化劑用量為 ： hkg / 9 38 9 9 8 9 6 ?? 則催化劑原料中含：乙酯： hkg / ?? 鋁： hkg / ?? 乙醇： hkg / 7 9 3 ?? 氯化鋁： hkg / 7 9 3 ?? 乙醇和鋁在催化劑的作用下生成乙醇鋁： 2 A l + 6 C H 3 C H 2 O H 2 A l ( C H 3 C H 2 O ) + 3 H 2 5 3 . 9 6 2 7 6 . 3 6 3 2 4 . 3 21 4 . 1 1 x 0 . 9 8 7 0 . 8 5 8 3 . 1 2 物流中需加入 60kg/h 的乙醇來保護(hù)催化劑中的乙醇鋁，防止其水解失效 。 中含 有 ： 乙酸乙酯： hkg/ 鋁： hkg /)( ??? 乙醇： hkg / ??? 其它輕組分： 5 .6 4 0 .2 8 5 .9 2 k g /h?? 乙醇鋁： 流股 中為純度為 %的乙醛，其他為乙酸乙酯。 因此 物料中 含 有： 乙醛： hkg /150. 99 ?? 乙酸乙酯： hkg / ?? 反應(yīng)器中主反應(yīng)方程式如下： 第 17 頁 共 62 頁 2 C 2 H 4 O C 4 H 8 O 28 8 . 1 0 8 8 . 1 23 9 4 7 . 1 0 0 . 8 9 60 . 9 9 2x x 3 3 2 7 . 1 3 副反應(yīng)方程式如下： C 2 H 4 O C 6 H 1 4 O 2 H 2 O+1 2 3 . 1 1 1 8 . 1 7 1 8 . 0 29 6 . 5 8 1 0 . 7 34 0 2 1 . 0 6 x 0 . 8 9 6 0 . 0 1 4 1x + 2 C 2 H 6 O9 2 . 1 45 4 . 8 8 因此在 流股 中含 有 ： 乙酯： hkg / 599 27 ???? 乙醛： hkg /)( ??? 乙縮醛： 水： hkg / ?? 乙醇： 乙醇鋁： 其它微量雜量： 總進(jìn)口流量為 ： 進(jìn)口W = hkg / 47 ?????? 總出口流量為 ： 出口W = 7 2 2 ???? ???? hkg/ 表 一步縮合釜物料衡算表 進(jìn)口物料 /(kg/h) 出口物料 /(kg/h) 乙酸乙酯 乙醛 乙醇 水 乙縮醛 輕組分 乙醇鋁 總計(jì) 第 18 頁 共 62 頁 二步縮合反應(yīng)釜的物料衡算 圖 二步縮合 物料平衡 簡 圖 二步縮合反應(yīng)釜的出口 物流中： 主反應(yīng)方程式為： 2 C 2 H 4 O C 4 H 8 O 28 8 . 1 0 8 8 . 1 25 1 7 . 0 7 0 . 9 9 20 . 9 9 8x x 4 5 8 . 5 副反應(yīng)方程式為： C 2 H 4 O C 6 H 1 4 O 2 H 2 O+1 2 3 . 1 1 1 8 . 1 7 1 8 . 0 21 2 . 9 9 1 . 4 45 1 7 . 0 7 x 0 . 8 9 3 0 . 0 0 8x + 2 C 2 H 6 O9 2 . 1 47 . 3 8 所以，在 流股 中： 乙酸乙酯： hkg / ?? 乙醛： hkg /)( ??? 乙縮醛： hkg / ?? 水： hkg / ?? 其它輕組分： 乙醇： hkg / ?? 氯化鋁： 乙醇鋁 ： 二步縮合反應(yīng)器中： ?進(jìn)口W 7 2 2 ???? ???? hkg/ ?出口W ????? R202 第 19 頁 共 62 頁 hkg / ?? 表 二步縮合釜物料衡算表 進(jìn)口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酸乙酯 乙醛 乙醇 水 乙縮醛 乙醇鋁 總計(jì) 單效蒸發(fā)器的物料衡算 此過程主要目的是為了破壞物流中的乙醇鋁催化劑。 圖 單效蒸發(fā)器 物料平衡 簡圖 該過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為乙醇鋁的水解： 3 H 2 O + A l ( C H 3 C H 2 O ) 3 3 C H 3 C H 2 O H + A l ( O H ) 35 4 . 0 6 1 6 2 1 3 8 7 82 7 . 7 4 8 3 . 1 2 7 0 . 8 1 4 0 . 4 2 流股 中含有氫氧化鋁、鋁和氯化鋁重 組分，重組分 被完全 脫除 ，并且 流股中 重組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ，則可求得 物流中總質(zhì)量流量為：hkg / 7 ?? 乙縮醛在 流股中所占 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%，則 流股中 含： 乙酸乙酯： hkg / ?? 乙縮醛： hkg / ?? 流股 是來自二步縮合釜的出口物 料 。 301.1 301.2 E301 第 20 頁 共 62 頁 流股中 ： 乙醛： hkg / ?? 乙醇： hkg / ??? 水： hkg / ???? 乙縮醛： hkg / ?? 乙酯： hkg / ??? 流股為 氫氧化鋁混合物，包括微量的鋁和氯化鋁： (去回收工段 ) Al(OH)3 ： 鋁 ： 氯化鋁： 乙酯： 乙縮醛： 流股 中： 水： hkg / ?? 乙醇： 乙酸乙酯： 乙醛： 表 單效蒸發(fā)器物料衡算表 進(jìn)口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酸乙酯 乙醛 乙醇 水 乙縮醛 乙醇鋁 總計(jì) 脫乙醛塔的物料衡算 在該塔中，塔頂輕組分乙醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù) xD1=,塔底輕組分乙醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)xw=。 第 21 頁 共 62 頁 圖 脫乙醛塔 物料平衡 簡圖 對(duì)其作物料衡算： D1+W+D2=F ① D1xd1+Wxw+D2xD2=FxF ② 可求得： 流股中 （乙醇和乙酯形成共沸精餾）： 水： 乙醇： 乙酯： 乙醛： 流股 中： 乙醛： 乙醇： hkg / ?? 乙酯： hkg / 1 0 5 ??? 水： hkg / ?? 乙縮醛： 47kg/h 流股 中： 乙醛： 乙酯： 302.1 302.2 C302 第 22 頁 共 62 頁 表 脫乙醛塔物料衡算表 進(jìn)口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酯 乙醇 乙醛 水 乙縮醛 總計(jì) 脫乙醇塔 圖 脫乙醇塔 物料平衡 簡圖 由 F=D+W ① FxF=DxD+WxW ② 對(duì)該精餾塔作物料衡算 得 ： 流股中 ，因乙醇和乙酯形成共沸物，該物流去回收工段： 乙酯： 乙醇： 水： 乙醛： 流股 中： 乙酯： hkg / 94 ?? 乙醇： hkg / ?? 乙醛： hkg / ?? 水： hkg / ?? 303.1 303.2 C303 第 23 頁 共 62 頁 乙縮醛： 47kg/h 表 脫乙醇塔物料衡算表 進(jìn)口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酯 乙醇 乙醛 水 乙縮醛 總計(jì) 脫重組分塔 圖 脫重組分塔 物料平衡 簡圖 該塔除去重組分乙縮醛 ，從精餾塔塔頂?shù)玫揭宜嵋阴ギa(chǎn)品 。 由 WDF ?? DWF DxWxFx ?? 得： 流股 中： 水： hkg/1 乙醛： hkg/ 乙酯： 3 9 6 4 .6 0 .0 1 4 1 3 9 6 4 .4 /k g h?? 乙醇： hkg/ 流股中： 乙酯： 乙縮醛： 303.2 304.2 C304 第 24 頁 共 62 頁 表 脫重組分塔物料衡算表 進(jìn)口物料 kg/h 出口物料 kg/h 乙酯 乙醇 乙醛 水 乙縮醛 總計(jì) 第 25 頁 共 62 頁 4 熱量衡算 基本數(shù)據(jù) 表 氣體熱容溫度關(guān)聯(lián)式系數(shù) [1921] 物質(zhì) 4433221011/ TaTaTaTaaKm o lJC idp ??????? ?? 0a 1a 2a 3a 4a 乙醇 乙醛 水 乙酸乙酯 表 液體熱容溫度關(guān)聯(lián)式系數(shù) 物質(zhì) 3211 / DTCTBTAKm o lJC p ?????? ? A B C D 乙醇 乙醛 水 乙酸乙酯 表 物質(zhì)的沸點(diǎn)及正常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)焓 物質(zhì) 沸點(diǎn) /℃ 蒸發(fā)焓 /KJmol1 乙醇 乙醛 乙酸乙酯 水 100 乙縮醛 一步縮合釜的熱量衡算： 該工段中反應(yīng)溫度為 10℃ 2 號(hào)物流由 25℃ 降到 10℃ 的熱料衡算如下： ? ????????? 322 /1 1 5 8 01 0 0 9 5)( hkJdTDTCTBTAH 乙酸乙酯 ? ????????? 322 / )( hkJdTDTCTBTAH 乙醇 第 26 頁 共 62 頁 ? ?????? /9 6 11 2 01 0 0 6 2 )( hkJdTH 乙醇鋁 3 號(hào)物流由 21℃ 降到 10℃ ： ? ????????? 323 / 51)( hkJdTDTCTBTAH 乙醛 ? ??????? 323 / )( hkJdTDTCTBTAH 乙酸乙酯 主反應(yīng)產(chǎn)生的熱量： ? ????????? 321 0 0 8 6 9 8 9 6 dTDTCTBTAH 主 + ? ??????? dTDTCTBTA + hkJrHm / 6??????? 副反應(yīng)產(chǎn)生的熱量： 23 . 8 6 9 0 . 0 0 8 3 8 9 6 . 1 10004 4 . 0 6fH A B T C T D T d T??? ? ? ? ? ? ?? +mrH??+ hkJ /3 4 8 0 8)2510(1 0 81 0 0 1 8 ?????? 一步縮合反應(yīng)釜需要承受的熱量為： )(2 乙酸乙酯H? + )(2 乙醇H? + )(2 乙醇鋁H? + )(3 乙醛H? + )(3 乙酸乙酯H? + 主H? + 63 .6 6 7 1 0 /fH k J h? ? ? 反應(yīng)放出的熱用 5℃ 的冷凍鹽水進(jìn)行冷卻 ,進(jìn)口溫度為 5℃ ,出口溫度為 5℃ 。冷凍鹽水的比熱容為： 4 .0 / ( )PC kJ kg K?? 則單位時(shí)間內(nèi)需要冷凍的量為： 63. 66 7 10 91 67 5 /4. 0 10W k g h???? 二步縮合反應(yīng)釜熱量衡算： 主反應(yīng) 的反應(yīng)熱 ： ? ???????? dTDTCTBTAH 主 + ? ?????? dTDTCTBTA + hkJrHm / 5??????? 副反應(yīng) 的反應(yīng)熱 ： 第 27 頁 共 62 頁 ? ???????? dTDTCTBTAH 副 +mrH????????? )2510( + hkJdTDTCTBTA /3 8 0 41 0 0 32 ?????? ? 二步縮合反應(yīng) 釜承受的熱負(fù)荷為： 主H? + hkJH /)( 55 ??????? 副 反應(yīng)放出的熱同樣用 5℃ 的冷凍鹽水進(jìn)行冷卻 ,進(jìn)口溫度為 5℃ ,出口溫度為5℃ 。冷凍鹽水的比熱容為： 4 .0 / ( )PC kJ kg K?? 則單位時(shí)間內(nèi)需要冷凍