【文章內(nèi)容簡介】 8催化劑3659乙烯10甲烷總計(jì)127378總計(jì)127378（2）冷凝油水分離階段的物料衡算脫氫結(jié)束后混合物溫度很高，用冷凝器加以冷凝，除去水，溫度必須控制在20℃左右。 進(jìn)出冷凝油水分離器的物料衡算表(Kg/批)輸入輸出序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg1甲烷燃料氣排空1甲烷2乙烯2乙烯3乙苯（100%）9404有機(jī)層3乙苯（100%）94044苯乙烯354304苯乙烯354305甲苯5甲苯6苯6苯7焦油7焦油8水蒸汽80461無機(jī)層8水蒸汽804619催化劑3659催化劑365總計(jì)127378總計(jì)127378（3）粗餾塔的物料衡算將有機(jī)相加入粗餾塔中進(jìn)行分離，同時(shí)加入阻聚劑防止苯乙烯聚合。加入阻聚劑的量為：（9404+++35430+++）%=(Kg/批)輸入輸出序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg物料名稱質(zhì)量Kg1乙苯（100%）9404塔頂乙苯94042苯乙烯35430甲苯3甲苯苯苯乙烯4苯塔底焦油5焦油苯乙烯6阻聚劑阻聚劑總計(jì)46391總計(jì)（4）乙苯塔的物料衡算表將粗餾塔塔頂?shù)奈锪霞尤氲揭冶剿校M(jìn)行分離。輸入輸出序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg1乙苯9404塔頂甲苯2甲苯苯3苯4苯乙烯塔底乙苯9404苯乙烯總計(jì)總計(jì)（5）苯乙烯精餾塔的物料衡算將粗餾塔塔底的物料加到苯乙烯的精餾塔中進(jìn)行分離，進(jìn)一步濃縮苯乙烯的濃度。輸入輸出序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg1焦油塔頂苯乙烯354302苯乙烯354303阻聚劑塔底焦油阻聚劑總計(jì)總計(jì)（6）苯∕甲苯的物料衡算將乙苯塔塔頂?shù)奈锪纤偷奖建M甲苯塔中，進(jìn)行分離。輸入輸出序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg序號(hào)物料名稱質(zhì)量Kg1苯塔頂苯2甲苯塔底甲苯總計(jì)總計(jì)根據(jù)以上物料衡算，物料流程下圖苯乙烯35430焦油 乙苯塔苯乙烯精餾塔粗餾塔冷凝分離脫氫反應(yīng)乙苯 47210水蒸汽 47530氧氣 5273催化劑 365乙苯 9404苯乙烯 35430甲苯 苯 焦油 水蒸汽 80461催化劑 365乙苯 9404苯乙烯 35430甲苯 苯 焦油 阻聚劑 乙苯 9404甲苯 苯 苯乙烯苯∕甲苯甲苯 苯 熱量衡算 熱量衡算[1020]按能量守恒定律“在無軸功條件下，進(jìn)入系統(tǒng)的熱量與離開熱量應(yīng)該平衡”，在實(shí)際中對(duì)傳熱設(shè)備的衡算可由下式表示 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （式3—4）式中： Q1—所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量，KJ。Q2—加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸收熱量為“”），KJ。Q3—過程的熱效率，（符號(hào)規(guī)定過程放熱為“+”；過程吸熱為“”）Q4—反應(yīng)終了時(shí)物料的焓（輸出反應(yīng)器的物料的焓）Q5—設(shè)備部件所消耗的熱量，KJ。Q6—設(shè)備向四周散失的熱量，又稱熱損失,KJ。熱量衡算的基準(zhǔn)可與物料衡算相同，即對(duì)間歇生產(chǎn)可以以每日或每批處理物料基準(zhǔn)。（計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷必須以每小時(shí)作為基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí)間）熱量衡算溫度基準(zhǔn)，一般規(guī)定25℃。熱量衡算式中各項(xiàng)計(jì)算從 （式3—4）式中可得：Q2 =Q 4+Q5+Q6Q1Q3 (式3—5)式中各項(xiàng)可用以下計(jì)算方法（1）Q1和Q4的計(jì)算Q1和Q4均可以用下式計(jì)算：Q=∑miciT1(T2)式中： mi—反應(yīng)物體系中組分I的質(zhì)量，Kg。ci—組分i在0—T℃時(shí)的平均比熱容，KJ/(Kg*℃)或KJ/(Kmol℃)。T1(T2)—反應(yīng)物系反應(yīng)前后的溫度，℃=[(47210)+(47530)+(5273)]373 =（+199626+）373KJ=111949415KJ=[（9404）+（35430）+（）+（）+(47530)]333 KJ=（2） Q3的計(jì)算Q3作為過程的熱效率分為化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)和物理過程熱效應(yīng)，在這次反應(yīng)中由于物理過程熱效應(yīng)較低，相比化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)可忽略不計(jì)，故過程熱效應(yīng)可由下式表示：式中Qr—化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，KJ；Qp—物理過程熱效應(yīng)，KJ；(可忽略不計(jì))Qr可通過標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱qro計(jì)算：式中 —標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)熱，KJ/mol；—參與化學(xué)反應(yīng)的A物質(zhì)質(zhì)量，Kg；—A物質(zhì)分子量。反應(yīng)體系中各物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)焓為：乙苯（）苯（ KJ/mol）甲苯（）qr0=（+103）KJ/mol=Qr=Q3=(100035430/)=（3） Q5的計(jì)算Q 5=∑Micpi (T2—T1)Mi——設(shè)備上i部件質(zhì)量，kg；cpi——設(shè)備上i部件比熱容，kJ／(kg?℃)T1——設(shè)備各部件初溫，℃；T2——設(shè)備各部件終溫，℃。由于未連續(xù)反應(yīng)，初溫和終溫將相同，所以Q5=0（4）Q6的計(jì)算設(shè)備向四周散失的熱量Q6可用下式計(jì)算：Q6=∑Aα(TwT)θ103式中 A—設(shè)備散熱面積（㎡）；Tw—設(shè)備外表溫度，℃；T—環(huán)境介質(zhì)溫度，℃；θ—操作過程持續(xù)時(shí)間（s）；α—對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，W/(㎡℃)當(dāng)空氣做自然對(duì)流，散熱層表面溫度為50～350℃時(shí)，=α=8+=(8+60)W/(㎡℃)=11W/(㎡℃)Q6=11(10025)33600103=（5）熱負(fù)荷Q2的計(jì)算Q2=(Q4+Q5+Q6)(Q1+Q3)=(+0+)(111949415+) =(Kg℃),則冷卻水的用量G=Q/[cp(t出t進(jìn))]=[（6025）]=由能量守恒定律，輸入輸出符號(hào)符號(hào)意義結(jié)果 KJ/h符號(hào)符號(hào)意義結(jié)果KJ/h所處理的物料帶入設(shè)備總的熱量111949415反應(yīng)終了時(shí)物料的焓加熱劑或冷卻劑與設(shè)備和物料傳遞的熱量設(shè)備部件所消耗的熱量0過程的熱效率物理過程熱效應(yīng)總計(jì)4 設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型 苯∕甲苯精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算[1015]通過計(jì)算D=，設(shè)可知原料液的處理量為F=，由于每小時(shí)處理量很小，所以先儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐里，等20小時(shí)后再精餾。故D=,F=,組分為,要求塔頂餾出液的組成為,塔底釜液的組成為。設(shè)計(jì)條件如下：操作壓力:4kPa（塔頂表壓）；進(jìn)料熱狀況:自選；回流比:自選；單板壓降:≤；全塔壓降:。1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量kg/kmol,2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量+()=+()=+()=3 物料衡算原料處理量F==D+W=D+W聯(lián)立解得D=,W=(1)相對(duì)揮發(fā)度的求取℃，℃1　 ℃時(shí)，純組分的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系可表示為如下經(jīng)驗(yàn)式：A、B、C為組分的安托因常數(shù)，由手冊(cè)查得解得。2　 ℃時(shí)解得。則有，代入數(shù)據(jù)得： 由于差別不是很大，則可取以下式計(jì)算(2)最小回流比的求取由于是飽和液體進(jìn)料，有q=1，q線為一垂直線，故，根據(jù)相平衡方程有最小回流比為~2倍，所以(3)精餾塔的氣、液相負(fù)荷，在全凝器及泡點(diǎn)回流下(4)操作線方程精餾段操作線方程 提餾段操作線方程兩操作線交點(diǎn)橫坐標(biāo)為理論板計(jì)算過程如下：氣液平衡方程變形有由y求的x,再將x帶入平衡方程，以此類推總理論板數(shù)為15（包括蒸餾釜），精餾段理論板數(shù)為5，第6塊板為進(jìn)料板。= ℃ =℃平均溫度=（+）/2=(+)/2=℃查手冊(cè)，知下的粘度為μA= μB=，查表可得純組分蒸汽壓為：假設(shè)一個(gè)泡點(diǎn)t，用所得安托因方程算出，設(shè)t= = ==由txy圖得=，=，ya=，yb=μL=+==(yaxb)/(ybxa)=()/()=Et==（）=()=精餾段實(shí)際板層數(shù)N精=5/==10N提=9/==17 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算⑴ 操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力 Pd=+4=（ Kpa）每層板壓力：Pm=(KPa)進(jìn)料板壓力：PW=+10=(KPa)精餾段平均壓力：=(+(KPa)提餾段平均壓力：P2m=（++27）/2=(KPa)⑵ 操作溫度的計(jì)算塔頂溫度tD=℃進(jìn)料板溫度tF=℃塔釜溫度tW=℃精餾塔平均溫度tm=(+)/2=(℃)⑶ 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由理論板的計(jì)算過程可知，y1=，x1=進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由理論板的計(jì)算過程可知，由理論板的計(jì)算過程可知，y15=；x15=MVDm=+（）=MLDm=+()=精餾段的