【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 每小時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)品流量為： hkg /694524300 105 7 ??? 由 F=D+W； FXF=DXD+WXW。 XF—— 進(jìn)料時(shí)丙酮所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， XF=； XD—— 出料時(shí)丙酮所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， XD=； XW—— 釜液中丙酮所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， XW=； D=6945kg/h 由上述已知條件可以推知： F= kg/h W= kg/h 表 精丙酮塔的物料衡算 種類 進(jìn)料流量（ kg/h） 出料流量（ kg/h） 釜液流量（ kg/h） 丙酮 水 總計(jì) 6945 粗丙酮塔的物料衡算 由 F=D+W； FXF=DXD+WXW。 XF—— 進(jìn)料時(shí)丙酮所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， XF=； XD—— 出料時(shí)丙酮所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， XD=； XW—— 釜液中丙酮所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， XW=； D=由上述已知條件可以推知： 10 F=。 W=又由進(jìn)料口苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %，異丙苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %，水的（含有 Na2SO4）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %；可以推出： 表 精丙酮塔的物料衡算 種類 進(jìn)料流量（ kg/h） 出料流量（ kg/h） 釜液流量（ kg/h） 丙酮 苯酚 0 異丙苯 0 水 總計(jì) 分解釜的物料衡算： 按過(guò)氧化氫異丙苯（ CHP ）的分解率在 100% 計(jì)算， CHP 的進(jìn)料量為2=,則加入的硫酸質(zhì)量為 ,加入水的質(zhì)量為 。 表 分解釜的物料衡算： 種類 進(jìn)口流量（ kg/h） 出口流量（ kg/h） CHP 0 丙酮 0 苯酚 0 異丙苯 水（添加） 硫酸（添加） 總計(jì) 中和槽的物料衡算： 有中和反應(yīng) 知，需要加入 NaOH 的量為 2=，而加入水的量為 11 =表 中和槽的物料衡算： 種類 進(jìn)口流量（ kg/h） 出口流量（ kg/h） 丙酮 苯酚 異丙苯 水（添加） 硫酸（添加） 0 NaOH（添加） 0 總計(jì) 提濃塔的物料衡算： 由已知提濃塔進(jìn)料口為占 30%的 CHP，出口為占 %的 CHP，可以推出進(jìn)料口為，則進(jìn)料口異丙苯的流量為 46455 =，進(jìn)一步推出塔頂出口的異丙苯的流量為 = kg/h，塔底出口的異丙苯為 = kg/ : 表 提 濃塔的物料衡算 種類 進(jìn)口流 量 （ kg/h） 塔頂流量（ kg/h） 塔底流量 （ kg/h） CHP 0 異丙苯 總計(jì) 46455 氧化反應(yīng)的物料衡算： 根據(jù)氧化反應(yīng)生成 30%的 CHP，可得異丙苯的進(jìn)料口流量為 43521 kg/h ，氧氣的加入量為 2934kg/h，按空氣：氧氣 =5:1，得空氣加入流量為 14670kg/h，尾氣排出量為185820kg/： 12 表 氧化反應(yīng)的物料衡算 種類 進(jìn)料流量（ kg/h） 塔頂流量（ kg/h） 塔底流 量（ kg/h） 異丙苯 43521 0 空氣 14670 0 0 尾氣 0 11736 0 CHP 0 0 總計(jì) 58191 11736 46455 烴化反應(yīng)的物料衡算： 由于烴化反應(yīng)為較復(fù)雜的反應(yīng)，這里只計(jì)算參加烴化反應(yīng)生成異丙苯的物料衡算。可得丙烯為 43521/12042= kg/h，苯為 43521/12078= kg/h. 表 烴化反應(yīng)物料衡算 種類 反應(yīng)流量（ kg/h） 產(chǎn)物流量（ kg/h） 丙 烯 0 苯 0 異丙苯 0 43521 總計(jì) 43521 43521 精丙酮塔能量衡算 已知丙酮露點(diǎn)溫度 t=℃ ， 操作條件：塔頂 ℃ ，塔釜 ℃ ，進(jìn)料溫度 ℃ ，回流液溫度 40℃ ，回流比為。 再沸器的熱負(fù)荷 入 熱量見表 13 表 丙酮 塔入熱 物 料 進(jìn) 料 回流液 加熱蒸汽 組分 丙酮 水 丙酮 流量：（ kg/h） 溫度：（ ℃ ） 40 比熱：（ kJ/kg℃ ） 熱量 :（ kJ/h） 763950 Q 加熱 Q 入 =Q 進(jìn)料 +Q 回流液 +Q 加熱 = ++763950 +Q 加熱 = + Q 加熱 表 物料帶出熱量 物料 精丙酮 回流液 殘液 熱損失 組分 丙酮 丙酮 丙酮 水 流量：（ kg/h） 6945 溫 度：（ ℃ ） 比熱：（ kJ/kg℃ ） 潛熱： (kJ/kg) 熱量 :（ kJ/h） 864180 10802253 13663 3706293 5%Q 入 所以 Q 出 ＝ 864180+10802253+13663+3706293＋ 5%Q 入 = 15386389+5%Q 入 因?yàn)椋?Q 出 ＝ Q 入 所以： Q 入 = Q 出 = 16196199kJ/h 所以： Q加熱 =161961993102174= 13094024kJ/h 即再沸器的熱負(fù)荷為 13094024kJ/h. 已知水蒸氣的汽化熱為 kJ/kg 14 所以 ： 需蒸汽 G3 蒸汽 = ? kg/h 冷卻水用量計(jì)算 對(duì)熱流體： Q 入 ＝ Q 產(chǎn)品精丙酮 +Q 回流液 = +763950= kJ/h Q 出 = Q 精甲醇 (液 )+Q 回流液 (液 ) =864180+10802253=11666433 kJ/h Q 傳 = 11666433? (15%)－ = 8974799kJ/h 冷卻水溫： 20℃ 40℃ 所以：冷卻水用量 G3 水 = 8974799 ??）（ = 水 /h 15 第四章 主要設(shè)備計(jì)算及選型 精餾塔的各項(xiàng)操作參數(shù)的確定 操作壓力 本設(shè)計(jì)為減壓精餾，塔頂操作壓力選為 55kPa， 塔底 101kpa. 汽液平衡時(shí)， x、 y、 t數(shù)據(jù) 對(duì)于丙酮 水組成的非理想系統(tǒng) [8] 表 操作壓力下丙酮 水氣液平衡與溫度關(guān)系 丙酮／％ 溫度／ ℃ 丙酮／％ 溫度／ ℃ 丙酮／％ 溫度／ ℃ 液相 氣相 液相 氣相 液相 氣相 摩爾物料物料衡算 已知： F= kg/h ， W= kg/h ， D=6945kg/h 質(zhì)量分?jǐn)?shù)： XF=； XD=； XW=； 丙酮M =, 水M =進(jìn)料液、餾出液、釜?dú)堃旱哪柗謹(jǐn)?shù)分別為 39。Fx , 39。Dx , 39。Wx 39。Fx = 44 ??， 39。Dx = ??， 39。Wx = 0 ??， 進(jìn)料平均相對(duì)分子質(zhì)量 : FM =+()= 16 表 丙酮的物料衡算結(jié)果表 塔頂出料 塔底出料 進(jìn)料 質(zhì)量流量 /（ kg/h） 質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 摩爾流量 /(kmol/h) 摩爾分?jǐn)?shù) /% 溫度 塔頂： ????? LDt ??LDt ℃ 3 6 9 9 6 ????? VDt ??VDt ℃ 塔釜： ????? Wt ??Wt ℃ 進(jìn)料： ?????Ft ??Ft ℃ 精餾段平均溫度： 1t = 2 FVD tt ? = 2 ? =℃ 提餾段平均溫度： 2t = 2 ??? FW tt =℃ 平均密度的計(jì)算 已 知 : 混 合液密度： ???BBAA a?? a1L a:質(zhì)量分率 (41) 混合氣體密度：00V ? M :為平均相對(duì)分子質(zhì)量 (42) 精餾段： 01 ? 液相組成 1x : 0. 050. 10 .866 .5 75 .872 .2 7 1 ?? , ? 17 汽相組成 1y : 0 .6 2 40 .7 5 5 5 .86 6 .5 7 5 .87 2 .2 7 1 ?? y, .673y1 ? 所以： ol4 4 . 9 8 k g / k m0 . 6 7 3 )(11 8 . 0 20 . 6 7 35 8 . 0 8M ol2 0 . 6 2 k g / k m0 . 0 6 5 )(11 8 . 0 20 . 0 6 55 8 . 0 8M V1L1 ?????? ?????? 提餾段： 02 ? 液相組成 2x : ??? , ? 汽相組成 2y : 530 53y92 .710 0 92 .793 .6 7 ? , ? 所以： l2 6 . 9 3 k g / m o0 . 2 1 9 )(11 8 . 0 20 . 2 1 95 8 . 0 8M ol1 8 . 3 8 k g / k m0 . 0 0 9 )(11 8 . 0 20 . 0 0 95 8 . 0 8M V2L2 ?????? ?????? 求在 1t 與 2t 下的丙酮和水的密度 : 01 ? : 331 k g /m100 .7 4 2ρ ??丙酮 9 8 3 .1ρ 607 2 .2 79 8 3 .19 7 7 .8 6070水1 ????? ， 3水1 ? 02 ? : 332 k g/m100 .7 2 1ρ ??丙酮 9 7 1 .8ρ 809 3 .6 79 7 1 .89 6 5 .3 8090水2 ????? ， 3水2 ? 精餾段： 液相密度： ? ?? ? 9 76 .6 00 .44 817 42 1 20 .06 515 80 .06 55 80 .06 5ρ 1L1 ???????? , 解得： 3L1 ? 汽相密度： 18 3V1 1 . 5 9 k g / )( 2 7 3 . 1 2 7 3 . 1 ??? ?? 提餾段： 液相密度： ? ?? ? 9 6 3 .00 .1 03 01721 1 8 .0 20 .0 0915 8 .0 80 .0 095 8 .0 8 /0 .0 09ρ 1L2???????? , 解得： 3L2 ? 汽相密度： ? ? 3V2 0 . 9 0 k g / m9 3 . 6 72 7 3 . 1 52 2 . 4 2 7 3 . 1 52 6 . 9 3ρ ??? ?? 平 均表面張力的計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即： iiLm σxσ ?? (43) 精餾段： 由前面計(jì)算有： 01 ? ,此時(shí) ? 查物系數(shù)據(jù)表可知： 1 ?丙酮 70σ 7072 .2 764 3. 566 2. 2 7060 ? ???? ， 6σ ?水 ? ? mmN6 2 . 6 66 5 . 7 60 . 0 6 511 8 . 00 . 0 6 5σ ??????精 提餾段： 由前面計(jì)算有： 02 ? ,此時(shí) ? 查物系數(shù)據(jù)表可知： 2 ?丙酮 80σ 8093 .6 762 5. 960 7. 2 8090 ? ???? ， mmN54 .44σ ?水 19 ? ? mmN5 4 . 1 05 4 . 4 40 . 0 0 911 6 . 4 90 . 0 0 9σ ??????提 q線的計(jì)算 已知進(jìn)料為過(guò)熱蒸汽進(jìn)