【文章內(nèi)容簡介】 故放料槽量噸1812催化劑配制槽混合溫度℃90混合時(shí)間Hr46含酸Wt%4555含錳Wt%81213出口溫度℃4055流量t/hr1214出口壓力105Pa第二篇 工藝計(jì)算第1章 物料衡算 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)一、 原料及產(chǎn)品規(guī)格：表11 原料及產(chǎn)品規(guī)格序 號(hào)名 稱分子式指標(biāo)wt%1 乙醛CH3CHOH2OCH3CH=CHCHO(CH3CHO)32氧氣O299N213氮?dú)釴299O214循環(huán)錳CH3COOHH2OHCOOHCH3CH=CHCOOHMn(CH3COO)2(CH3CHO)3CH3CH(OCOCH3)25成品醋酸CH3COOHHCOOHH2OCH3CHO二、塔串料情況：表12 塔串料情況塔名塔 底物料名稱組成（wt%）脫低沸物塔底排醋酸98甲酸水高沸物脫高沸物塔底排醋酸甲酸水高沸物三、其它工藝條件：表13 其它工藝條件序號(hào)名 稱指 標(biāo)序號(hào)名 稱指 標(biāo)1純氧利用率%6年工作時(shí)間80002乙醛轉(zhuǎn)化率%7冷卻水入口溫度15℃3乙醛損失系數(shù)%8氧化塔傳熱系數(shù)5004產(chǎn)品產(chǎn)量9醋酸精制過程損失%5設(shè)備熱損失5%10氧化液中錳離子含量%四、各物質(zhì)分子量：表14 各物質(zhì)分子量名稱分子式分子量乙醛CH3CHO水H2O丁烯酸CH3CH=CHCOOH86三聚乙醛(CH3CHO)3醋酸CH3COOH60甲酸HCOOH46亞乙基二醋酸酯CH3CH(OOCH3)2146丁烯醛CH3CH=CHCHO70乙酸甲酯CH3COOCH374二氧化碳CO244乙酸乙酯CH3COOCH2CH386氧氣O232氮?dú)釴228醋酸錳Mn(CH3COO)2173 氧化塔（R0101）的物料衡算氧化塔物料衡算示意圖 以投入1000kg乙醛為計(jì)算基準(zhǔn)，計(jì)算主、副產(chǎn)物量一、 原料乙醛的組成及用量∵進(jìn)料為1000kg工業(yè)乙醛，且乙醛損失系數(shù)為3%∴原料乙醛的組成及用量列于下表：表15 原料乙醛的組成及用量名稱分子量質(zhì)量kg摩爾量kmol乙醛水18丁烯醛70三聚乙醛二、 生成各主、副產(chǎn)物的量1． 乙醛的總轉(zhuǎn)化率、主反應(yīng)及各副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率分配%，其中分配（%）如下： 主反應(yīng) ： CH3CHO+1/2O2→CH3COOH 96% 副反應(yīng) ： 2CH3CHO+3/2O2→CH3COOCH3+H2O+CO2 % (1) 3CH3CHO+O2→CH3CH(OCOCH3)2+H2O % (2) 3CH3CHO+3O2→HCOOH+2CH3COOH+H2O+CO2 % (3) 2CH3CHO+5O2→4CO2+4H2O % (4) CH3CH=CHCHO+1/2O2→CH3CH=CHCOOH (全部) (5)2． 生成各主、副產(chǎn)物的量∵%∴參加反應(yīng)的乙醛量： %=() 未參加反應(yīng)的乙醛量： =()在主副反應(yīng)中消耗及生成各物質(zhì)的量列于以下幾個(gè)表中表16 生成產(chǎn)物量，單位kg（括號(hào)內(nèi)為kmol） 物料反應(yīng)類型醋酸醋酸甲酯水二氧化碳二醋酸酯甲酸丁烯酸主反應(yīng)()副反應(yīng)(1)()()()副反應(yīng)(2)()()副反應(yīng)(3)()()()()副反應(yīng)(4)()()副反應(yīng)(5)()總計(jì)()()()()()()()表17 消耗反應(yīng)物的量，單位kg（括號(hào)內(nèi)為kmol）主反應(yīng)副反應(yīng)(1)副反應(yīng)(2)副反應(yīng)(3)副反應(yīng)(4)副反應(yīng)(5)總計(jì)乙 醛()9356()()()(03131)()氧 氣()()()()()()()丁稀醛()()三、 氧氣用量的計(jì)算由表23可知，∴可知所需工業(yè)氧用量kg其中 氧氣量== 氮?dú)饬?= 未反應(yīng)的氧氣量==四、 催化劑溶液用量%(wt)，設(shè)催化劑加入量為W(kg/h) (1000+W)%=W%55/(55+592) 解得W=由表11可解得催化劑中各物質(zhì)的組成 醋酸=97%= 水=%= kg 甲酸=%= kg 丁烯酸=%= kg 醋酸錳=%= kg 三聚乙醛=%= kg 二醋酸酯=%= kg五、 尾氣的計(jì)算1．塔頂尾氣中帶出乙醛的量 設(shè)溶于氧化液中乙醛的量為Wkg/h，%（wt） W= ∴ 尾氣中乙醛的量===2．尾氣的組成設(shè)塔頂尾氣中乙醛的體積百分含量為2%，尾氣總量為M kmol/hkmol3． 二氧化碳全部排出，所占體積百分率=4． 保安氮?dú)獾牧吭O(shè)加入保安氮?dú)獾牧繛閃kg其中氮?dú)猓?，氧氣? kg5． 尾氣含量結(jié)果列于下表表1—8尾氣含量結(jié)果組分質(zhì)量（kg）物質(zhì)的量（kmol）V%N2O2CO2CH3CHO2六、 擴(kuò)大∵%，%∴可知1000kg工業(yè)乙醛可得產(chǎn)品kg則時(shí)投料乙醛量=kg/h∴擴(kuò)大倍數(shù)為重新以1小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)進(jìn)行衡算，將所得結(jié)果列于下表：表1—9 計(jì)算結(jié)果物質(zhì)名稱質(zhì)量kg/h組成wt%摩爾量kmol/h組成mol%工業(yè)乙醛乙醛水三聚乙醛丁烯酸總量100100工業(yè)氧氣氧氣99氮?dú)?總和100100保安氮氮?dú)?9氧氣1總和100100循環(huán)錳醋酸97甲酸水丁烯酸二醋酸酯三聚乙醛醋酸錳總和100100進(jìn)料總計(jì)氧化液醋酸乙醛乙酸甲酯二醋酸酯丁烯酸水甲酸三聚乙醛醋酸錳總和100100尾氣氮?dú)庋鯕舛趸家胰?總和100100出料總計(jì) 氧化液蒸發(fā)器的物料衡算氧化液蒸發(fā)器物料衡算示意圖如下： ∵脫低沸塔底排100kg/h，其組成：醋酸98%，%，%，%∴可算得：醋酸98kg/h，，∴可計(jì)算得到由蒸發(fā)器向脫低沸塔串料情況：醋酸=98+=乙醛= kg/h醋酸甲酯= kg/h水=+= kg/h甲酸=+= kg/h高沸物=++++= kg/h 衡算結(jié)果列于下表：表1—10氧化液蒸發(fā)器物料衡算結(jié)果物質(zhì)名稱質(zhì)量kg/h組成wt%摩爾量kmol/h組成mol%氧化液進(jìn)料醋酸乙醛乙酸甲酯二醋酸酯丁烯酸水甲酸三聚乙醛醋酸錳總和100100脫低沸物塔底排醋酸9898水甲酸高沸物總和100100100循環(huán)錳醋酸97甲酸水丁烯酸二醋酸酯三聚乙醛醋酸錳總和100100串料醋酸乙醛高沸物乙酸甲酯甲酸水總和100100 脫低沸塔和脫高沸塔的物料衡算流程示意圖如下：1．脫高沸塔底排的計(jì)算∵反應(yīng)所產(chǎn)生的高沸物均在脫高沸塔中脫除，%（質(zhì)量）∴反應(yīng)過程所產(chǎn)生的高沸物==脫高沸塔底排=kg/h∴脫高沸塔底排可算得如下： 醋酸=%= 水=%= kg/h 甲酸=%= kg/h 高沸物=2．脫低沸塔頂排的計(jì)算 醋酸=%= kg/h 乙醛=%= kg/h 醋酸甲酯= kg/h 水=%= kg/h 甲酸=%= kg/h3．去脫高沸塔物料的計(jì)算 醋酸== kg/h 乙醛== kg/h 水== kg/h 甲酸== kg/h 高沸物= kg/h5． 脫低沸塔和脫高沸塔物料衡算結(jié)果列于下表表1—11 脫低沸塔和脫高沸塔物料衡算結(jié)果物質(zhì)名稱質(zhì)量kg/h組成wt%摩爾量kmol/h組成mol%脫低沸物塔底排醋酸9898水甲酸高沸物總和100100100頂排醋酸甲酸乙酸甲酯水乙醛總和100100向脫高沸物塔串料乙醛甲酸水醋酸高沸物總和100100脫高沸物塔頂排醋酸甲酸水乙醛總和100100底排醋酸甲酸水高沸物總和100100 尾氣冷凝器的物料衡算設(shè)COON2在冷凝器中放空，乙醛回收率為98%，剩余乙醛放空回收乙醛=98%=尾氣冷凝器的物料衡算結(jié)果列于下表表1—12 尾氣冷凝器的物料衡算結(jié)果物質(zhì)名稱質(zhì)量kg/h摩爾量kmol/h組成mol%尾氣二氧化碳118361氮?dú)庋鯕庖胰┛傆?jì)100放空氣二氧化碳氮?dú)庋鯕庖胰┛傆?jì)100冷凝液乙醛100第2章 熱 量 衡 算在化工生產(chǎn)中，能量的消耗是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它是衡量化工生產(chǎn)或操作水平是否合理，先進(jìn)的重要標(biāo)志之一，如果我們能夠在物料衡算的基礎(chǔ)上作出熱量衡算，就能合理地設(shè)計(jì)出反應(yīng)器和其他設(shè)備，既能穩(wěn)定生產(chǎn)操作，又能合理利用熱量，因此熱量衡算是化工設(shè)計(jì)很重要的一部分。 氧化塔(R0101)的熱量衡算一、熱量衡算的示意圖如下：二、說明：1．熱量衡算的溫度基準(zhǔn)：25℃2．計(jì)算用熱力學(xué)數(shù)據(jù)列與表61，表62中，3．物料量按每小時(shí)醋酸實(shí)際生產(chǎn)量計(jì)算；4．本章計(jì)算所用到的物料量均按上一章物料衡算結(jié)果，本章不再列出；5．下表數(shù)據(jù)按171。基本有機(jī)化學(xué)工藝學(xué)187?；鶞?zhǔn)。表113 氣體熱力學(xué)性質(zhì)表物質(zhì)名稱ab103c106d105ΔH0F，298ΔHC，298O2N2