【正文】 0 304 1 11 D104 酰化釜 ? 12001200 304 1 12 L102 過濾器 ? 500350 304 1 13 D105 結(jié)晶釜 TQ1000 304 1 14 J101 母液泵 TR54 304 1 熱量計(jì)算 熱量計(jì)算的依據(jù) 熱量計(jì)算需要有計(jì)算基準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)以車間最低溫度 10℃ ，車間操作 0℃ 和 ? Pa 為計(jì)算基準(zhǔn)。 能量守恒定律是熱量計(jì)算的基本依據(jù)，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，各傳熱設(shè)備的熱量計(jì)算可由下式表示： 654321 ????? (31) 式中 1Q—物料帶入設(shè)備的熱量， kJ； 2Q —加熱劑或冷卻劑處理物料和對(duì)設(shè)備的熱量或冷量， kJ； 3Q —過程熱效應(yīng)， kJ； 4Q —物料帶出設(shè)備的熱量， kJ； 5Q —設(shè)備在加熱或冷卻過程中所消耗的熱量或冷量， kJ； 6Q —設(shè)備向環(huán)境散失的熱量， kJ； 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 應(yīng)注意除了 1Q 和 4Q 外，其他的熱量符號(hào)可以為正也可以為負(fù)。 1Q 或 4Q = dTCG TT P?? 20 （ 32） 式中 G—輸入或輸出設(shè)備的物料量， kg； 0T —基準(zhǔn)溫度， ℃ 2T —物料的實(shí)際溫度， ℃ PC —物料的定壓比熱， 11kgkJ ℃?? 3Q = PQ + CQ （ 33） 式中 PQ —物理變化熱， kJ； CQ —化學(xué)變化熱， kJ。 CQ = ??n （ 34） ?? = ? ? ? ? 生成物反應(yīng)物 icici i? ? ?????? ? 00 （ 35） 5Q = PC G ( 2T － 1T ) （ 36） 式中 G—設(shè)備的質(zhì)量， kg； 1T —設(shè)備的初始溫度， ℃ ； 2T —設(shè)備的最終溫度， ℃ 。 6Q = 2%10Q （ 37） 成鹽工段熱量計(jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 氫氧化鈉PC =4 11kgkJ ℃?? 苯酚PC = 11kgkJ ℃?? 苯酚鈉PC = 11kgkJ ℃?? 水PC = 11kgkJ ℃?? 氫氧化鈉G =251 kg 苯酚G =1 930 kg 苯酚鈉G =728 kg 水G =113 kg 2T =25 ℃ 0T =0 ℃ 具體計(jì)算： 1Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?0251 9 3 5 14 ?????? ＋=93 615 kJ 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 4Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?01 3 51 1 31 8 3 57 2 82 0 ?????? ＋=182 399 kJ 3Q = ??n = ? ? ? ?? ?1 1 0 3 0 5 04 2 72 5 ?????? =30 kJ 5Q = PC G ( 2T － 1T )= ? ? －?? =259 375 kJ 將上述各量帶入下式： 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 求得： 2Q =352 608 kJ， 6Q =35 kJ 熱量平衡見表 36。 表 36 成鹽釜熱量平衡表 物料名稱 輸入熱量 kJ/ 輸出熱量 kJ/ 帶入設(shè)備熱 93 615 — 蒸汽加熱 352 608 — 化學(xué)反應(yīng)熱 30 — 帶出設(shè)備熱 — 182 399 設(shè)備升溫?zé)? — 259 375 損失熱 — 35 總熱量 477 477 羧化工段熱量計(jì)算 水楊酸鈉PC = 11kgkJ ℃?? 苯酚鈉PC = 11kgkJ ℃?? 二氧化碳PC = 11kgkJ ℃?? 二氧化碳G =1 351 kg 水楊酸鈉G =964 kg 苯酚鈉G =699 kg 2T =25 ℃ 0T =0 ℃ 具體計(jì)算如下： 1Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?0251 3 5 －－ ????? =49 kJ 4Q = dTCG TT P?? 20= ? ?01 3 09 6 41 3 0 －?? =141 kJ 3Q = ??n = ? ?? ? 7 9 3 26 ???? =9 047 kJ 5Q = PC G ( 2T － 1T )= ? ?101 3 03 1 8 ??? =190 800 kJ 將上述各量帶入下式： 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 求得： 2Q =304 212 kJ， 6Q =30 kJ 熱量平衡見表 37。 表 37 羧化釜熱量平衡表 物料名稱 輸入熱量 /kJ 輸出熱量 /kJ 帶入設(shè)備熱 49 — 蒸汽加熱 304 212 — 化學(xué)反應(yīng)熱 9 047 — 帶出設(shè)備熱 — 141 設(shè)備升溫?zé)? — 190 800 損失熱 — 30 總熱量 362 362 907 ?；ざ螣崃坑?jì)算 水楊酸PC = 11kgkJ ℃?? 醋酸酐PC = 11kgkJ ℃?? 乙酰水楊酸PC = 11kgkJ ℃?? 乙酸PC = 11kgkJ ℃?? 水楊酸G =782 kg 醋酸酐G =547 kg 乙酰水楊酸G =1 020 kg 乙酸G =540 kg 2T =25 ℃ 0T =0 ℃ 具體計(jì)算如下： 1Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ? －－ ????? =47 655 kJ 4Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?0755 4 0 2 －－ ????? =195 840 kJ 3Q = ??n = ? ? ? ?? ? 0 7 4 7 11 ?????? =2 kJ 5Q = PC G ( 2T － 1T )= ? ? ??? =108 875 kJ 將上述各量帶入下式： 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 求得： 2Q =282 729 kJ， 6Q =28 kJ 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 熱量平衡 見表 38。 表 38 酸化釜熱量平衡表 物料名稱 輸入熱量 /kJ 輸出熱量 /kJ 帶入設(shè)備熱 47 655 — 蒸汽加熱 282 729 — 化學(xué)反應(yīng)熱 2 — 帶出設(shè)備熱 — 195 840 設(shè)備升溫?zé)? — 108 875 損失熱 — 28 總熱量 332 332 冷量計(jì)算 成鹽工段冷量計(jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 苯酚鈉PC = 11kgkJ ℃?? 水PC = 11kgkJ ℃?? 苯酚鈉G =728 kg 水G =113 kg 2T =135 ℃ 0T =0 ℃ 具體計(jì)算： 1Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?01 3 51 1 31 8 3 57 2 82 0 ?????? ＋=182 399 kJ 4Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ? ?????? ＋=54 kJ 3Q =0 5Q = PC G ( 2T － 1T )= ? ? －?? =62 250 kJ 將上述各量帶入下式： 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 求得： 450732 ??Q kJ， 34576 ??Q kJ 熱量平衡 見表 39。 表 39 成鹽釜冷量平衡表 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 物料名稱 輸入熱量 /kJ 輸出熱量 /kJ 帶入設(shè)備熱 182 399 — 冷卻水冷量 ?73 450 — 帶出設(shè)備熱 — 54 設(shè)備升溫?zé)? — 62 250 損失熱 — ?7 345 總熱量 108 949 108 949 ?；ざ卫淞坑?jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 乙酰水楊酸PC = 11kgkJ ℃?? 乙酸PC = 11kgkJ ℃?? 乙酰水楊酸G =1 020 kg 乙酸G =540 kg 2T =75 ℃ 0T =0 ℃ 具體計(jì)算： 1Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?0755 4 0 2 －－ ????? =195 840 kJ 4Q = dTCG TT P?? 20= ? ?? ? ? ?? ?0255 4 0 2 ?????? ＋=76 680 kJ 3Q =0 5Q = PC G ( 2T － 1T )= ? ? －?? =41 875 kJ 將上述各量帶入下式： 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 求得： 872852 ??Q kJ， ??Q kJ 熱量平衡 見表 310。 表 310 酰化釜冷量平衡表 物料名稱 輸入熱量 /kJ 輸出熱量 .kJ 帶入設(shè)備熱 195 840 — 冷卻水冷量 ?85 872 — 帶出設(shè)備熱 — 576 680 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 設(shè)備升溫?zé)? — 41 875 損失熱 — ?8 總熱量 109 968 109 968 結(jié)晶釜冷量計(jì)算 結(jié)晶釜用冷凍鹽水降溫，加快結(jié)晶 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 乙酰水楊酸PC = 11kgkJ ℃?? 乙酰水楊酸G =1020 kg 2T =12 ℃ 0T =0 ℃ 具體計(jì)算： 1Q = dTCG TT P?? 20= ? ? ??? =45 900 kJ 4Q = dTCG TT P?? 20= ? ? ??? =22 032 kJ 3Q =0 5Q = PC G ( 2T － 1T )= ? ? －?? =2 140 kJ 將上述各量帶入下式： 1Q + 2Q + 3Q = 4Q + 5Q + 6Q 求得： 142242 ??Q kJ， ??Q kJ 冷量平衡 見表 311。 表 311 結(jié)晶釜冷量平衡表 物料名稱 輸入熱量 /kJ 輸出熱量 kJ 帶入設(shè)備熱 45 900 — 冷卻水冷量 ?24 142 — 帶出設(shè)備熱 — 22 032 設(shè)備升溫?zé)? — 2 140 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 損失熱 — ?2 總熱量 21 758 21 758 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 第 4 章 主要設(shè)備設(shè)計(jì) 設(shè)備材質(zhì)選擇及結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計(jì)是對(duì)?；ざ蔚孽；磻?yīng)釜進(jìn)行的主要設(shè)備設(shè)計(jì)。?；磻?yīng)釜中的主要物料形式為固液態(tài)的混合，考慮到反應(yīng)物料的存在形式以及反應(yīng)的壓力與溫度，選擇了不銹鋼材質(zhì)的反應(yīng)釜 [15]。筒體為圓柱形結(jié)構(gòu)，封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，下封頭為錐形封頭。 設(shè)備工藝尺寸的計(jì)算 體積的計(jì)算 醋酸酐投料量： 547 kg 醋酸酐密度： 3cmg 醋酸酐V =?m =1080547 = 3m =510 L 水楊酸投料量： 782 kg 水楊酸密度： 3cmg 水楊酸V =?m =1440782 = 3m =540 L 催化劑為三氯化鐵，投料量與酸酐質(zhì)量比為 6:1 ，所以： 三氯化鐵投料量： 92 kg 三氯化鐵密度： 3cmg 三氯化鐵V =?m = 290092 = 3m =32 L 總V = 醋酸酐V + 水楊酸V + 三氯化鐵V =510 +540 +32 =1 082 L 設(shè)備裝料系數(shù)為 ，所以需要的體積為： V =裝料系數(shù) 總V = =1 L 結(jié)合實(shí)際情況考慮， 圓整后設(shè)備體積 V = 3m 筒體的直徑和高度 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幾種常用攪拌器殼的長(zhǎng)、徑比 見表 41。 河南科技大學(xué)畢業(yè)論文 表 41 攪拌器長(zhǎng)徑比 種類 設(shè)備內(nèi)物料類型 H/D 一般攪拌反應(yīng)器 液 ?固或液液相物料 1～ 一般攪拌反應(yīng)器 氣 ?液相物料 1～ 2 發(fā)酵反應(yīng)器 — ～ 因?yàn)榉磻?yīng)釜內(nèi)物料為固液混合，設(shè) ?DH 為了方便計(jì)算，忽略封頭的容積，可以認(rèn)為有如下公式： V ≈ HD24? （ 41） 把反應(yīng)器的長(zhǎng)、徑比帶入上式得 V ≈ ??????DHD34?