【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工序物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）出料（流股2）出料（流股3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）C5H12OC10H24O7H2O100HCOONa總計(jì)100100100 結(jié)晶（1）流程示意圖（2）計(jì)算過(guò)程流股1為蒸發(fā)后的混合液，其中：① 季戊四醇： ② 雙季戊四醇： ③ 甲酸鈉： ④ 水： 流股2為結(jié)晶后的混合晶液① 季戊四醇： ② 雙季戊四醇： ③ 甲酸鈉： ④ 水： （3）物料衡算一覽表 結(jié)晶工序物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）出料（流股2）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）C5H12OC10H24O7H2OHCOONa總計(jì)100100 分離（1）流程示意圖（2）計(jì)算過(guò)程流股1為結(jié)晶后的混合晶液，其中：① 季戊四醇： ② 雙季戊四醇： ③ 甲酸鈉： ④ 水： 流股2為廢液，其中：① 甲酸鈉： ② 水：假設(shè)季戊四醇中的含水量為9%，那么季戊四醇中的水 廢液中的水③ 雙季戊四醇：假設(shè)廢液中的雙季戊四醇占總量的50%那么廢液中雙季戊四醇為雙季戊四醇流股3為產(chǎn)品，其中：① 季戊四醇晶體中的季戊四醇： ② 雙季戊四醇：③ 季戊四醇晶體中的水：假設(shè)季戊四醇中的含水量為9%，那么季戊四醇中的水（3）物料衡算一覽表 分離工序物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）出料（流股2）出料（流股3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）C5H12OC10H24O7H2OHCOONa總計(jì)100100100 干燥（1）流程示意圖（2）計(jì)算過(guò)程流股1為產(chǎn)品，其中：① 季戊四醇晶體中的季戊四醇： ② 雙季戊四醇：③ 季戊四醇晶體中的水：假設(shè)季戊四醇中的含水量為9%，那么季戊四醇中的水流股2為干燥出去的物質(zhì)，其中：① 雙季戊四醇：%則成品中的雙季戊四醇量為雙季戊四醇干燥出去的雙季戊四醇量為雙季戊四醇② 水：%，則成品中的水的含量為：水那么干燥出去的水的量為水 流股3為最終成品，其中：① 季戊四醇： ② 雙季戊四醇： %，則成品中的雙季戊四醇量為：雙季戊四醇③ 水：%則成品中的水的含量為水（3）物料衡算一覽表 干燥工序物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）出料（流股2）出料（流股3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）C5H12OC10H24O7H2O總計(jì)1001001004 熱量衡算 熱量衡算目的熱量衡算的主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求在選擇傳熱面積的型式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)備的主要工藝尺寸。 熱量衡算依據(jù)熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律[22]，以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行的，所以車間物料衡算表是進(jìn)行車間熱量衡算的首要條件。 各物質(zhì)熱力學(xué)參數(shù)（標(biāo)況下） 物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)[23~24]物質(zhì)溫度K甲醛298乙醛298氫氧化鈉298甲酸298季戊四醇298雙季戊四醇298甲酸鈉298水298 各工段的熱量衡算 縮合 計(jì)算條件（1）流程示意圖（2）衡算數(shù)據(jù)流股1為30%NaOH溶液，其中NaOH的量為噸，水的量為噸流股2為37%甲醛溶液，其中甲醛的量為噸，水的量為噸流股3為98%乙醛溶液，其中乙醛的量為噸，水的量為噸流股4為混合液，其中季戊四醇的量為，氫氧化鈉的量為，甲醛的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為 計(jì)算過(guò)程對(duì)于有傳熱要求的設(shè)備，其熱平衡方程式為：式中：—物料帶入設(shè)備的熱量 kJ —過(guò)程熱效應(yīng) kJ —物料離開(kāi)設(shè)備所帶走的熱量 kJ —加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量 kJ —設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 kJ（1）的計(jì)算（物料帶入設(shè)備的熱量）（以0℃為基準(zhǔn)）① Cp計(jì)算Cp的計(jì)算可以通過(guò)熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算，則所得各物質(zhì)的Cp值見(jiàn)下表： 物質(zhì)的Cp值一覽表 單位：J / (molK) 溫度A（NaOH）B（甲醛）C（乙醛）D（水）25℃② 各物質(zhì)的： J J J J J J其中雜質(zhì)的忽略不計(jì)（2）的計(jì)算（過(guò)程熱效應(yīng)）為縮合釜中的過(guò)程反應(yīng)熱，作為反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)常以0℃作為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行熱量衡算，在縮合反應(yīng)中由副反應(yīng)的發(fā)生，但發(fā)生的量少，反應(yīng)熱較小，故可以忽略不計(jì)，只以主反應(yīng)來(lái)計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)0℃時(shí)的反應(yīng)熱與25℃時(shí)的反應(yīng)熱相差不大，在實(shí)際的熱量衡算時(shí)常用25℃時(shí)的反應(yīng)熱。據(jù)化學(xué)工程手冊(cè)得25℃時(shí)的各物質(zhì)的生成熱如下表所示： 25℃下各物質(zhì)的生成焓 單位：kJ / mol溫度A（NaOH）B（甲醛）C（乙醛）D（季戊四醇）E（甲酸鈉）25℃反應(yīng)式：計(jì)算式： kJ / mol其副反應(yīng)忽略不計(jì)，縮合釜中總的反應(yīng)熱為： kJ / mol kJ（3）的計(jì)算（物料離開(kāi)設(shè)備所帶走的熱量）縮合釜內(nèi)反應(yīng)生成季戊四醇，最終還有甲醛及氫氧化鈉剩余，反應(yīng)為放熱反應(yīng)但釜內(nèi)溫度保持在29℃作用，并假設(shè)雙季戊四醇的Cp值與季戊四醇的相等。（以0℃為基準(zhǔn)）① Cp計(jì)算Cp的計(jì)算可以通過(guò)熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算則出料液中各物質(zhì)的Cp值見(jiàn)下表： 出料液中各物質(zhì)的Cp值 單位：J∕(molK) 溫度A（季戊四醇）B（NaOH）C（甲醛）D（雙季戊四醇）E（甲酸鈉）F（水）25℃② 各物質(zhì)的JJJJJJJ（4）的計(jì)算有熱平衡方程式可得：因?yàn)樗杂梢陨蠑?shù)據(jù)可得 J 中和 計(jì)算條件（1）流程示意圖（2）衡算數(shù)據(jù)流股1為縮合釜出來(lái)的混合液，其中季戊四醇的量為，氫氧化鈉的量為，甲醛的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為流股2為85%甲酸溶液，其中甲酸的量為，水的量為流股3為中和釜出來(lái)的混合液，其中季戊四醇的量為，甲醛的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為 計(jì)算過(guò)程對(duì)于有傳熱要求的設(shè)備，其熱平衡方程式為：式中：—物料帶入設(shè)備的熱量 kJ —過(guò)程熱效應(yīng) kJ —物料離開(kāi)設(shè)備所帶走的熱量 kJ —加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量 kJ —設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 kJ（1）的計(jì)算（物料帶入設(shè)備的熱量）中和釜中主要是除去氫氧化鈉剩余物質(zhì)，本設(shè)計(jì)假設(shè)其完全中和。中和釜中進(jìn)料來(lái)自縮合釜的出料，假設(shè)物料在管道中無(wú)熱損耗，并控制溫度在29℃。那么J即：JJJJJJJ其中雜質(zhì)的忽略不計(jì)（2）的計(jì)算（過(guò)程熱效應(yīng)）為中和釜中的反應(yīng)熱，反應(yīng)溫度保持在29℃，29℃下反應(yīng)物的生成熱即生成焓如下表： 29℃下各物質(zhì)生成焓 單位：kJ / mol 溫度A（甲酸）B（NaOH）C（甲酸鈉）D（水）29℃反應(yīng)式計(jì)算式 kJ / mol甲酸鈉的量為：J（3）的計(jì)算① Cp計(jì)算中和釜中用甲酸與氫氧化鈉反應(yīng)完全中和堿，最終得到甲酸鈉，假設(shè)29℃下Cp近似取25℃下的Cp值。（以0℃為基準(zhǔn)）Cp的計(jì)算可以通過(guò)熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算，則出料液中各物質(zhì)的Cp值見(jiàn)下表： 各物質(zhì)Cp值 單位：J∕(molK) 溫度A（季戊四醇）B（甲醛）C（雙季戊四醇）D（甲酸鈉）E（水）25℃② 各物質(zhì)的JJJJJJ（4）的計(jì)算有熱平衡方程式可得：即：由以上數(shù)據(jù)可得 J 脫醛 計(jì)算條件（1）流程示意圖（2）衡算數(shù)據(jù)流股1為中和釜出來(lái)的混合液，其中季戊四醇的量為，甲醛的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為流股2為輕組分，其中甲醛的量為，由于甲醛沸點(diǎn)低常溫下就為氣體，故假設(shè)其完全脫除流股3為脫醛塔出來(lái)的混合液，其中季戊四醇的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為 計(jì)算過(guò)程對(duì)于有傳熱要求的設(shè)備，其熱平衡方程式為：式中：—物料帶入設(shè)備的熱量 kJ —過(guò)程熱效應(yīng) kJ —物料離開(kāi)設(shè)備所帶走的熱量kJ —加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量kJ —設(shè)備向環(huán)境散失的熱量kJ（1）的計(jì)算脫醛塔中進(jìn)料來(lái)自中和釜的出料，假設(shè)物料在管道中無(wú)熱損耗那么JJJJJJ（2）的計(jì)算脫醛塔中無(wú)化學(xué)反應(yīng)，故無(wú)化學(xué)反應(yīng)熱即J（3）的計(jì)算① Cp計(jì)算脫醛塔中主要是脫去中的甲醛，因?yàn)榧兹┑姆悬c(diǎn)非常低，低于常溫，故假設(shè)甲醛完全脫去。（以0℃為基準(zhǔn)）Cp的計(jì)算可以通過(guò)熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算，則出料液中各物質(zhì)的Cp值見(jiàn)下表： 各物質(zhì)Cp值 單位：J∕(molK) 溫度A（季戊四醇）B（甲醛）C（雙季戊四醇）D（甲酸鈉）E（水）29℃② 各物質(zhì)的JJJJJJ（4）的計(jì)算有熱平衡方程式可得：即：由以上數(shù)據(jù)可得J 蒸發(fā) 計(jì)算條件（1）流程示意圖（2）衡算數(shù)據(jù)流股1為脫醛塔出來(lái)的混合液，其中季戊四醇的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為流股2為蒸發(fā)出去的水，其中水的量為流股3為蒸發(fā)后的混合液，其中季戊四醇的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為 計(jì)算過(guò)程（1）的計(jì)算（物料帶入設(shè)備的熱量）① Cp計(jì)算蒸發(fā)器中進(jìn)料來(lái)自脫醛塔的釜液，假設(shè)物料在管道中無(wú)熱損耗，則進(jìn)料液中各物質(zhì)的Cp值見(jiàn)下表： 各物質(zhì)Cp值 單位：J∕(molK)溫度A（季戊四醇）B（雙季戊四醇）C（甲酸鈉）D（水）29℃② 各物質(zhì)的：JJJJJ（2）的計(jì)算水在100℃，50kPa下發(fā)生汽化，變?yōu)闅鈶B(tài)的水蒸汽，并從蒸發(fā)室中蒸發(fā)出去。根據(jù)資料可查得，任何壓強(qiáng)下化合物的活化熱均可按下式計(jì)算：式中：—對(duì)比壓強(qiáng)（實(shí)際壓強(qiáng)與臨界壓強(qiáng)之比值）—對(duì)比溫度（實(shí)際溫度與臨界溫度之比值）—臨界溫度 K水的臨界壓力為：MPa水的臨界溫度為：℃ J（3）的計(jì)算① Cp計(jì)算固體的比熱容可采用科普定律來(lái)計(jì)算即：式中：—元素的原子比熱容 kJ / kg℃—固體分子中同種原子的個(gè)數(shù)—化合物分子量 元素原子的比熱容元素 ℃液態(tài)固體碳?xì)溲跗渌刈ⅲ荷鲜龉接?jì)算出的時(shí)20℃時(shí)的比熱容，不在20℃時(shí)各化合物的比熱容將與算出的比熱容有出入，凡高于20℃時(shí)的化合物，比熱容可根據(jù)上述公式計(jì)算所得結(jié)果再加大20~25%。本設(shè)計(jì)將所得結(jié)果加大為原來(lái)的120%。即：季戊四醇： kJ/(kg℃)雙季戊四醇： kJ/(kg℃)甲酸鈉： kJ/(kg℃)水： kJ/(kg℃)② 各物質(zhì)的：JJJJJJ（4）的計(jì)算有熱平衡方程式可得：即：由以上數(shù)據(jù)可得J 結(jié)晶 計(jì)算條件（1）流程示意圖如下（2）衡算數(shù)據(jù)流股1為蒸發(fā)后的混合液，其中季戊四醇的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為流股2為結(jié)晶后的混合晶液，其中季戊四醇的量為，雙季戊四醇的量為，甲酸鈉的量為，水的量為 計(jì)算過(guò)程（1）的計(jì)算結(jié)晶釜中進(jìn)料來(lái)自蒸發(fā)器的釜液，假設(shè)物料在管道中無(wú)熱損耗JJJJJ（2）的計(jì)算此過(guò)程中無(wú)化學(xué)反應(yīng)，也無(wú)相變化，故J（3）的計(jì)算① Cp計(jì)算結(jié)晶釜中來(lái)自蒸發(fā)器的混合液將其冷卻降溫至25℃，形成季戊四醇晶液（以0℃為基準(zhǔn)）Cp的計(jì)算可以通過(guò)熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算，則出料液中各物質(zhì)