【正文】 ? ??? 為 滿足工藝條件，蒸發(fā)器總的吸熱量為 ： 3 2 2 2 2/CH O H H O H O O NQ Q Q Q ? ? ? ? ?吸 64507049. 83 208727. 08 400. 99 14627. 99 4103. 24 4734909. 13 ( / )4 . 7 3 1 0 ( / ) k J hk J h? ? ? ? ? ??? （ 5） 熱水用 量 的計(jì)算 按 2%的熱損失計(jì)算，則有 放吸 Q%98?Q 因此有 6 6Q 4 .7 3 1 0 4 .8 3 1 0 k J /h )9 8 % 9 8 %Q ?? ? ? ?吸放 （ 溫度差 Δt = 8070= 10(℃ ) 由 tQ ?? PmC放 ，得熱水流量為 6 44 .8 3 1 0 9 .8 2 1 0 ( / )4 .1 9 2 1 0Qm k g hC p t ?? ? ? ???放 過熱器熱量 衡 算 （ 1） 變化過程 從蒸發(fā)器出來的 48℃ 二 元混合氣 與 133℃ 的 配料水蒸汽 混合后形成三元混合氣進(jìn)入過熱器， 三元?dú)?出口溫度為 120℃ 。加熱水蒸汽 冷凝 為液態(tài) 飽和 水 ， 出口溫度為133℃ 。 （ 2） 組分 的物性參數(shù) 133℃ 時(shí)水的汽化熱為 /r kJ kg? [6] 摩爾熱容 )(J 112, ?? ????? m o lKcTbTaC mp ， 各物質(zhì)的 參數(shù)如表 。 27 表 摩爾熱容 [8] 組分 a b c CH3OH(g) 103 106 O2 103 106 N2 103 106 H2O(g) 103 106 （ 3） 過熱器的物料組成表 表 過熱器物料衡算表 進(jìn)料 出料 物料名稱 kg/h koml/h mol/% 物料名稱 kg/h koml/h mol/% 原料氣 三元?dú)? 其中： CH3OH 其中： CH3OH H2O H2O O2 O2 N2 N2 配料蒸汽 合計(jì) （ 4） 總吸熱量計(jì)算 ① 二元?dú)馍郎匚鼰幔? 3393,321393 3 6 2321113 .57 ( 18. 400 101 .56 0 10 28. 680 10 ) 416 941 .59 ( / )C H O H p mQ n C dTT T dT k J h???? ? ? ? ? ? ??? 2393,321393 3 6 23211 6 6 .9 1 ( 2 7 .3 2 0 6 .2 2 6 1 0 0 .9 5 0 1 0 ) 3 5 3 5 6 8 .1 9 ( / )N p mQ n C d TT T d T k J h???? ? ? ? ? ? ??? 2393,321393 3 6 232145. 43 ( 28. 17 97 10 49 10 ) 991 82. 98 ( / )O p mQ n C dTT T dT k J h???? ? ? ? ? ? ??? 2393,321393 3 6 2321() 0 ( 29. 160 14. 490 10 22 10 ) 198 72. 14( / )H O p mQ g n C dTT T dT k J h???? ? ? ? ? ? ??? ② 配料水蒸汽 降溫放熱： 28 2393,406393 3 6 2406()1 2 6 .5 0 ( 2 9 .1 6 0 1 4 .4 9 0 1 0 2 .0 2 2 1 0 ) 5 6 9 4 5 .2 4 ( / )H O p mQ n C d TT T d T k J h???? ? ? ? ? ? ? ???配料 ③ 為 滿足工藝條件，過熱器需要的總熱量為 ： )(Q)( OHOHNOOHCH 22223 配料吸 ????? gQ 54 1 6 9 4 1 . 5 9 1 9 8 7 2 . 1 4 3 5 3 5 6 8 . 7 9 9 9 1 8 2 . 7 8 5 6 9 5 4 . 2 4 8 3 2 6 2 0 . 0 6 ( / )8 . 3 3 1 0 ( / ) k J hk J h? ? ? ? ? ??? （ 5） 加熱水蒸汽用量 按 6%的熱損失計(jì)算，則有 94% ?吸 放 因此有 5 5Q 8 .3 3 1 0 8 .8 6 1 0 k J /h )9 4 % 9 4 %Q ?? ? ? ?吸放 （ 則水蒸汽的質(zhì)量流量為 58 .8 6 1 0 4 0 9 .9 7 ( k g /h )2 1 6 1 .1 1Qm r ?? ? ?放 氧化器熱量衡算 （ 1） 氧化器物料衡算表 表 氧化器物料衡算表 進(jìn)料 出料 物料名稱 kg/h koml/h mol/% 物料名稱 kg/h koml/h mol/% 三元?dú)? 其中： CH3OH 其中 CH2O H2O CH3OH O2 . HCOOH N2 H2O CO2 CO CH4 O2 H2 N2 kg/h koml/h wt/% 29 其中： CH2O H2O 合計(jì) （ 2） 組分 的物性參數(shù) 摩爾熱容 )(J 112, ?? ????? m o lKcTbTaC mp ， 各物質(zhì)的 參數(shù)如表 。 表 各組分 摩爾熱容 [8] 組分 a b c CH3OH(g) 103 106 O2 103 106 N2 103 106 H2O(g) 103 106 （ 3） 反應(yīng)熱方程式 反應(yīng) (1) CH3OH+1/2 O2→HCHO+H 2O 反應(yīng) (2) CH3OH ? HCHO+H2 + kJ/mol 反應(yīng) (3) CH3OH+3/2 O2→CO 2+反應(yīng) (4) CH3OH+ O2→CO+2H 反應(yīng) (5) CH3OH+ H2→CH 4+H2O 反應(yīng) (6) CH3OH+ O2→HCOOH+ H 2O （ 4） 反應(yīng)段熱量計(jì)算 在反應(yīng)器中，反應(yīng)放出的熱量一部分用于原料氣升溫，另一部分為熱損失。 ① 反應(yīng)總的放熱量為： 71 5 5 . 9 3 5 9 . 4 6 9 0 . 6 1 4 3 . 8 4 6 7 2 . 9 0 7 . 3 1 3 8 9 . 8 0 . 4 6 1 2 0 . 0 8 0 . 4 63 9 8 . 5 7 0 . 0 2 1 . 0 4 6 1 0 k J /hQ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?放 ② 原料 從 120℃升溫到 600℃吸收的熱量： 由 ii xaa ??? ? ， ii xbb ??? ? ， ii xcc ??? ? 則進(jìn)料 ?? ， 332 .16 10b ?? ? ? ， 10c ?? ? ? ? ③ 溫度從 120℃ 升 至 600℃ ， 吸收 的總熱為 ： 30 873 23932 2 6 3 3[]11[ 25 .74 ( 87 3 39 3 ) 32 .16 ( 87 3 39 3 ) 8 10 ( 87 3 39 3 ) ] 46 123 /Q a b T c T nk J h?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???吸 ④ 熱損失 6Q 1 0 4 6 1 0 0 6 .2 3 9 4 3 9 6 2 4 .6 6 1 .0 2 1 1 0 /L k J h? ? ? ? 損失率為： 1 0 0 % 9 . 7 6 3 7 % ? ??，處于 8%～ 12%之間，符合工業(yè)實(shí)際。 （ 5） 急冷段熱量計(jì)算 ① 總放熱量計(jì)算 反應(yīng)后氣體 溫度從 600℃ 降到 192℃ ， 放出的熱量 由 蒸氣水進(jìn)口溫度為 60℃ 。 ② 氣體降溫放 熱為： 465 28733 2 2 6 3 36()11[ 3 ( 465 873 ) 3 10 ( 465 873 ) 10 ( 465 8 73 ) ] 538 .2823 10 ( / )Q a b T c T dT nk J h??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??放 ③ 軟 水量計(jì)算 液態(tài)水的進(jìn) 口 溫度為 60℃ ，出料蒸汽溫度 151℃ ，假定所需的軟水量為 m kg/h，其中 5%的水用來排污， 95%的水加熱成為飽和蒸氣。 查 151℃ 水的汽化熱 /kmol ， 水的比熱容為 [6]。 取熱損失為 6%，則急冷段水吸收的熱量 668. 23 10 0. 94 7. 74 10 ( / )Q k J h? ? ? ? ?吸 由 熱量平衡： 10 /m C p t m r k J h? ? ?Δ 60 . 9 5( 4 . 2 2 5 9 1 3 7 9 3 4 . 5 ) 7 . 7 4 1 0 /18m k J h? ? ? ? ? 解得所需軟水量 m=(kg/h)= /kmol h （ 6） 冷卻 段熱量計(jì)算 冷卻段進(jìn)口溫度為 192℃，出口溫度為 78℃，其間有部分水蒸汽液化，同時(shí)部分甲醛溶解。 31 ① 部 分 氣體冷凝放出的熱量 查得水的冷凝熱為 / kg [6]， 甲醛的相變熱為 ? kJ /kmol [7]。 冷凝放出的總熱量 ： 4691 0. 53 23 07 .8 6. 19 6 10 13 .0 1 2. 91 10 ( / )Q k J h? ? ? ? ? ? ?1 ② 氣體降溫所產(chǎn)生的熱量 362 6 .3 3 。 2 0 .2 3 1 0 。 4 .4 3 1 0i i i i i ia a x b b x c c x??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 氣體降溫放出的熱量： 351 3 6 61925 3 8 . 2 8 ( 2 6 . 3 3 2 0 . 2 3 1 0 4 . 4 3 1 0 ) 2 . 0 7 1 0 /Q k J h??? ? ? ? ? ? ? ? ??2 ③ 總放熱量為： 6 6 61 ( 2 .0 7 1 0 2 .9 1 1 0 ) 4 .9 8 1 0 /Q Q Q k J h? ? ? ? ? ? ? ? ?2放 蒸發(fā)器所需的熱量全部由冷卻段提供，則用于蒸發(fā)器加熱的能量為： 10 10 /k J h? ? ? ?，假定其熱損失為 5%，正好可以滿足蒸發(fā)器所需的熱量： 10 /kJ h? 。 吸收 一塔 熱量計(jì)算 一塔頂氣相出口溫度為 50℃ ，二塔來液溫度 25℃ ，循環(huán)液溫度為 42℃ ，在一塔中甲醛溶解熱及水冷凝熱均有吸收液帶走，吸收液塔底出口溫度 70℃ 。 （ 1） 放熱量計(jì)算 ① 水冷凝放熱 Q1 變化過程為入塔水蒸汽先從 78℃ 冷凝 后 降至 70℃ 。查 得 水在 78℃ 時(shí)的氣化潛熱為 1 416 21 /h kJ mol?? ，在平均溫度1 78 70 742t ???℃ 時(shí)，水的比熱容為 1 /( )pC kJ kg k??[6]。 61 1 1 1 1Q 2 3 8 7 .8 8 4 .1 8 8 ( 7 8 7 0 ) 1 3 2 .6 6 4 1 6 2 1 5 .6 0 1 0 ( / )pm C t m h k J h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ② 甲醛 溶解放熱 Q2 溶解放熱分為兩個(gè)過程 ： 先 在 溫度 78℃ 溶解 ， 然后再降到 70℃ 。查 70℃ 下溶解熱 /r kJ mo l?甲醛 ， 34 .15 /r kJ mol?甲醇 ， 4 /r kJ mol?甲醛 [2]； 74℃ 時(shí)， 105 .05 /( )C p J m ol k??甲醛 ， 92 .4 9 /( )Cp J m ol k??甲醇 ， 10 3. 0 3 /( )C p J m ol k??甲酸 [2]。 32 62 2 2 23( ) ( ) ( ) + 10 + + 78 70= 10 /Q n C p t n r n C p t n r n C p t n rk J h? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??甲醛 甲醛 甲醛 甲醛 甲醇 甲醇 甲醇 甲醇 甲酸 甲酸 甲酸 甲酸（）（ ）（ ） ③ 不溶氣體降溫放熱 Q3 氣體 溫度從 78℃ 降至 50℃