【正文】 y y= (z) 88:176=:z z= 根據(jù)反應式計算出來的反應物總耗量及反應生成物總量為： 參與反應的乙醛量為： 202100. 9950. 993= 未轉(zhuǎn)化的乙醛量為 202100. 9950. 007= 其中，液相中乙醛含量 0. 66= kg，氣相中乙醛含量 0. 34= 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 13頁 共 63頁 ③ 反應掉的氧氣總量 ++++503= 則所需工業(yè)氧氣量 ?? 其中： 氧氣 =0. 98= 氮氣 =0. 02= 所以未反應的氧氣 == ④ 反應生成物重量 醋酸： += 二氧化碳： ++= 水： +++= 甲酸： 亞乙基二醋酸酯： 醋酸甲酯： （ 4）催化劑用量 已知催化劑溶液中醋酸錳用量為氧化塔進料乙醛重量的 %，催化劑中醋酸錳的含量為 10%，設催化劑溶液用量為 x ? ? xx 0 0 0 00 0 0 ??? kgx ?? 其中： 醋酸錳 0. 1= 水 0. 3= 醋酸 0. 6= （ 5）保安氮用量 設保安氮為 xkg 塔頂干氣量計算： 氮氣： +0. 97x 氧氣 ： +0. 03x 二氧化碳： 則 60 60 ??? ? x x=45% x= （其中氮氣： 0. 97= 氧氣： 0. 03= 塔頂干氣量 氮氣 : +0. 97x= 氧氣 : +0. 03x= 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 14頁 共 63頁 二氧化碳 : 整理以上數(shù)據(jù)，列出氧化塔物料平衡結(jié)果，見表 。 表 氧化塔物料衡算結(jié)果 進 料 出 料 含量 (%) 質(zhì)量（ kg） 含量（ %） 質(zhì)量（ kg） 原料乙醛 乙醛 醋酸 水 三聚乙醛 99. 5 0. 1 0. 3 0. 1 19900 20 60 20 氧 化 液 醋酸 醋酸甲酯 水 亞乙基二醋酸 甲酸 乙醛 三聚乙醛 醋酸錳 96. 0 0. 80 1. 50 0. 68 0. 39 0. 38 0. 18 0. 07 20. 00 工業(yè)氧 氧氣 氮氣 98 2 工業(yè)氮 氮氣 氧氣 97 3 催化劑 醋酸 水 醋酸錳 60 30 10 放空 廢氣 二氧化碳 氮氣 氧氣 乙醛 總計 蒸發(fā)器物料衡算 由上面的計算可知 ： 生成氧化液的總的質(zhì)量為 ，假設氧化液有 %進入蒸發(fā)器中，則進入蒸發(fā)器的量 F=%=，其中進料中醋酸錳含量 x0=%，假設完成液中醋酸錳含量為 x1=%。 蒸發(fā)器進出物料圖見圖 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 15頁 共 63頁 圖 蒸發(fā)器進出物料圖 列衡算式如下： 10 xLxF ??? 代入數(shù)據(jù)計算， %=% hkgL /?? 又知： ???????? ??101 xxFV hkgV / 6 3 6 4?? 精餾塔物料衡算 精餾塔 1 物料衡算 已知數(shù)據(jù)：（ 1） 進料流量 26364. 27kg/h （ 2） 醋酸質(zhì) 量分數(shù) 0. 968，水的質(zhì)量分數(shù) 0. 0154 （ 3） 餾出液中醋酸回收率為 97%，釜液中醋酸的回收率為 98% （ 4） 醋酸和水的摩爾質(zhì)量分別為 60kg/kmol和 18kg/kmol 精餾塔 1 進出物料圖見圖 蒸 發(fā) 器 V F L 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 16頁 共 63頁 圖 精餾塔 1 進出物料圖 則： 進料組成 ?FX 60/? ? 進料平均摩 爾質(zhì)量 ? ? k mo lkgM m / 5 0 5 0 ?????? 進料流量 hk m o lF / 63 6 4 ?? 列衡算式： WDF ?? WDF WXDXFX ?? FDFXDX =0. 97 )1( )1( FWXF XW ??=0. 98 得： hk m o lW hk m o lD / /?? ????WDXX 又可求得：塔頂?shù)钠骄栙|(zhì)量為： ? ? k mo lkgM m / ?????? 故： hkgD / ??? 精 餾 塔 1 D F W 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 17頁 共 63頁 同理求得：塔底的平均摩爾質(zhì)量為： ? ? k mo lkgM m / 0 1 6 0 1 6 ?????? 故： hkgW / 5 4 4 2 ??? 精餾塔 Ⅱ 物料衡算 已知數(shù)據(jù)：（ 1） 進料流量 F=? = （ 2） 進料醋酸含量 98% （ 3） 釜殘液醋酸含量 10%，成品醋酸含量 99. 8% 精餾塔 2 進出物料圖見圖 圖 精餾塔 2 進出物料圖 列衡算式： LVF ?? 9 ????? LVF 得： hkgV /? hkgL /? 醋酸回收塔物料衡算 已知數(shù)據(jù)：（ 1） 進料流量 F=+= （ 2） 經(jīng)回收后得到粗醋酸含量 65%以上（按 65%計算） （ 3） 從精餾塔出來的醋酸含量 20%，副產(chǎn)物中含 5%的醋酸 醋酸回收塔進出物料圖見圖 精餾塔 Ⅱ F 成品醋酸 V 高沸物 L 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 18頁 共 63頁 圖 醋酸回收塔進出物料圖 列衡算式： F=X+Y F0. 2=0. 05X+0. 65Y 得： X=Y= 回 收塔 副產(chǎn)物 X F 粗醋酸 Y 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 19頁 共 63頁 整理以上數(shù)據(jù)，得總物料衡算結(jié)果，見表 表 總物料衡算結(jié)果 進 料 出 料 名 稱 質(zhì)量（ kg） 名 稱 質(zhì)量（ kg） 乙 醛 乙醛 醋酸 水 三聚乙醛 19900 20 60 20 放空 廢氣 二氧化碳 氮氣 氧氣 乙醛 工業(yè)氧氣 氧氣 氮氣 催化劑殘液 成品醋酸 粗醋酸 其它副產(chǎn)物量 1 工業(yè)氮氣 氮氣 氧氣 催化劑 醋酸 水 醋酸錳 總 計 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 20頁 共 63頁 4 熱量衡算 基本數(shù)據(jù) 表 各物質(zhì)標準熱化學數(shù)據(jù) 物質(zhì) △f 1298 / ??molkJH ? 112 9 8 / ?? ?? Km olJC idp 乙醛 (l) O2(g) 0 醋酸 (l) 甲酸 (l) 醋酸甲酯 (l) CO2(g) H2O(l) 表 各物質(zhì)熱容溫度關聯(lián)式系數(shù) 物質(zhì) 3211 / DTCTBTAKm o lJC p ?????? ? A B C D 醋酸 (g) 103 105 108 醋酸 (l) 104 106 O2(g) 103 105 108 N2(g) 103 105 108 乙醛 (g) 103 105 108 乙醛 (l) 104 106 水 (l) 102 104 106 水 (g) 103 105 108 表 物質(zhì)的沸點及正常沸點下的蒸發(fā)焓 物質(zhì) 沸點 /℃ 蒸發(fā)焓/kJmol1 Tc/K 醋酸 24 水 100 氧化塔的熱量衡算 該工段中反應溫度為 10℃ 各個反應物由 25℃ 降到 10℃ 的熱料衡算如下： 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 21頁 共 63頁 ? ??????? 36241 10 85 90 0)( dThTTTH 乙醛 h/ 5 kJ??? ? ??????? 382532 )( dTTTTH 工業(yè)氧 hkJ / 4??? hkJdTTTTH/10101028)(3382533????????? ?工業(yè)氮 )H TTT ???????? ?（催化劑，醋酸 = hkJ / 3?? 其他物質(zhì)占的比例很少，所以可忽略不計。 主反應產(chǎn)生的熱量： ? ? hkJH / 8 9 ) 8????????? （主 Km o lJC mpr ?????? ? 1, dTCH mpr , ? ????? ）（）（ 主主 = dT???? = hkJ / 8?? 副反應產(chǎn)生的熱量： ? ? 100044 )(), ???????????? （副H hkJ / 6??? Km o lJC mpr ??? ???????? ? 1, ( ）副， dTCH mpr ）副，）（）（ 副，副， 1( , ? ????? ????? dT hkJ / 6??? 中北大學 2021 屆畢業(yè) 設計說明書 第 22頁 共 63頁 100044 ) ?????? （）（副，H hkJ / 7??? 由上面的計算可知： ）（副，副， 9 8) 8 3(H 22 H??? = hkJ / 7? 100044 ???????? ）（）（副，H h