【正文】 基）= 鹽酸中水帶入的能量Q水=C純化水m純化水（t進(jìn)t基）= 該過程帶入總能量Q1=上一步帶出的總能量+Q鹽酸+Q水= KJ2. 各物料帶出的能量 中和生成的水帶出的能量Q生成水=C生成水m生產(chǎn)水（t出t基）= 生成氯化鈉帶出的能量Q氯化鈉=C氯化鈉m氯化鈉（t出t基）= KJ 未反應(yīng)的氯化氫帶出的能量Q氯化氫=C氯化氫m氯化氫（t出t基）= 生成硫辛酸帶出的能量Q硫辛酸=C硫辛酸m硫辛酸（t出t基）= 該過程帶出的總能量Q4=（上一步帶出的能量硫辛酸鈉帶出的熱量氫氧化鈉帶出的熱量）25/60+Q鹽酸+Q水+Q生成水+Q氯化鈉=3. Q3——過程熱效應(yīng) 對(duì)于中和反應(yīng) 該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱qrθ=∑σiΔHfiθ=∑（qf）產(chǎn)物∑（qf）反應(yīng)物= 該反應(yīng)在25℃下的反應(yīng)熱qrt=qrθ（2525）∑σiCpi= 對(duì)于硫辛酸鈉的酸化反應(yīng) 該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱qrθ=∑σiΔHfiθ=∑（qf）產(chǎn)物∑（qf）反應(yīng)物=該反應(yīng)在25℃下的反應(yīng)熱qrt=qrθ（2525）∑σiCpi= 實(shí)際反應(yīng)熱： 而，Q2=Q4/(110%)(Q1+Q3)= 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃，則乙二醇的循環(huán)總量： 冷凍鹽水用量： 4. 減壓濃縮釜（乙酸乙酯）對(duì)減壓濃縮物料衡算 該步驟將乙酸乙酯減壓蒸餾出去 ，物質(zhì)溫度由25℃升溫到60℃，存在相變 （1）各物料帶入的熱量 原料A帶入的能量： 四丁基溴化銨帶入的能量： 硫辛酸乙酯帶入的能量： 硫辛酸帶入的能量 ： 乙酸乙酯帶入的能量： （2）各物料帶出的能量 原料A帶出的能量： 四丁基溴化銨帶出的能量： 硫辛酸乙酯帶出的能量 ： 硫辛酸帶出的能量： 乙酸乙酯帶出的能量： （3）過程效應(yīng)熱 在這一步驟中，過程效應(yīng)熱等于乙酸乙酯的氣化熱 Q3=乙酸乙酯氣化潛熱餾出乙酸乙酯的質(zhì)量=所以： 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量：5. 冷凝器3 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變。 乙酸乙酯帶入或帶出的熱： Q3=乙酸乙酯汽化熱的負(fù)值餾出液的質(zhì)量= KJ所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 6. 結(jié)晶釜結(jié)晶硫辛酸 該步驟將濃縮液能卻結(jié)晶，物質(zhì)由60℃降溫到8℃，存在相變熱。 （1）各物料帶入的熱量 原料A帶入的能量： 四丁基溴化銨帶入的能量： 硫辛酸乙酯帶入的能量： 硫辛酸帶入的能量： 乙酸乙酯帶入的能量： （2）各物料帶出的能量 原料A帶出的能量： 四丁基溴化銨帶出的能量： 硫辛酸乙酯帶出的能量： 硫辛酸帶出的能量： 乙酸乙酯帶出的能量： （3）過程效應(yīng)熱 硫辛酸的結(jié)晶熱： Q3=硫辛酸溶解熱硫辛酸結(jié)晶質(zhì)量= 所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 7. 蒸餾釜 (對(duì)離心母液中溶劑的回收) （1）各物質(zhì)帶入的能量（25℃進(jìn)料） 乙酸乙酯帶入的熱量： 其他物質(zhì)帶入的熱量： 則各物質(zhì)帶入總能量Q1=所有進(jìn)料物質(zhì)帶入能量之和= （2）各物質(zhì)帶出的能量（77℃出料） 乙酸乙酯帶出的熱量： 其他物質(zhì)帶出的熱量： Q其他物質(zhì)=C純化水m純化水（t出t基）= 則各物質(zhì)帶出熱量之和Q4=所有物質(zhì)帶出能量之和= KJ （3）過程熱效應(yīng) 該過程只有乙酸乙酯汽化，則， Q3=Q乙酸乙酯汽化熱=乙酸乙酯汽化潛熱乙酸乙酯汽化質(zhì)量= 所以， 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 8. 冷凝器4 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變。 乙酸乙酯帶入或帶出的熱： Q3=乙酸乙酯汽化熱的負(fù)值溜出乙酸乙酯的質(zhì)量=所以， 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 1. 脫色反應(yīng)釜 該步驟將硫辛酸粗品、乙酸乙酯和活性炭加熱，進(jìn)行脫色處理，物質(zhì)溫度由25℃升溫到77℃，存在相變。 （1）各物質(zhì)帶熱的熱量 乙酸乙酯帶入的熱量： 硫辛酸帶入的熱量： 活性炭帶入的熱量： 雜質(zhì)帶入的能量： （2）各物質(zhì)帶出的熱量 乙酸乙酯帶出的熱量： 硫辛酸帶出的熱量： 活性炭帶出的熱量： 雜質(zhì)帶出的熱量： （3）過程效應(yīng)熱 硫辛酸溶解熱： Q溶解熱 =硫辛酸溶解熱的負(fù)值硫辛酸質(zhì)量= 假設(shè)乙酸乙酯回流速度為每分鐘的質(zhì)量數(shù)（kg/min） 則乙酸乙酯2h總回流量=乙酸乙酯每分鐘回流量260= 乙酸乙酯汽化熱Q汽化熱=乙酸乙酯回流量乙酸乙酯汽化熱= KJ所以，Q3=Q溶解熱（1）+Q汽化熱=所以： 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 2. 冷凝器5 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變，乙酸乙酯帶入或帶出的熱： Q3=乙酸乙酯汽化熱的負(fù)值溜出乙酸乙酯的質(zhì)量=所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 3. 結(jié)晶釜 該步驟將過濾出的物質(zhì)冷卻結(jié)晶，物質(zhì)溫度由77℃降溫到10℃，存在相變。（1）各物質(zhì)帶熱的熱量 乙酸乙酯帶入的熱量： 硫辛酸帶入的熱量： 雜質(zhì)帶入的能量： （2）各物質(zhì)帶出的熱量 乙酸乙酯帶出的熱量： 硫辛酸帶出的熱量： 雜質(zhì)帶出的熱量： （3）過程效應(yīng)熱 硫辛酸結(jié)晶熱 Q3=硫辛酸溶解熱硫辛酸結(jié)晶質(zhì)量=所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 4. 離心母液的回收套用 （1）各物料帶入的熱量（進(jìn)料溫度：25℃） 硫辛酸帶入的熱量Q硫辛酸=C硫辛酸m硫辛酸（t進(jìn)t基）= 乙酸乙酯帶入的熱量Q乙酸乙酯=C乙酸乙酯m乙酸乙酯（t進(jìn)t基）= 該過程各物質(zhì)帶入的總能量Q1=Q硫辛酸+Q乙酸乙酯= （2）各物料帶出的能量（出料溫度為77℃） 硫辛酸帶出的熱量Q硫辛酸=C硫辛酸m硫辛酸（t出t基）= 乙酸乙酯帶出的熱量Q乙酸乙酯=C乙酸乙酯m乙酸乙酯（t出t基）=該過程各物質(zhì)帶出的總熱量Q4=Q硫辛酸+Q乙酸乙酯= （3）過程熱效應(yīng)Q3 該過程只有乙酸乙酯發(fā)生相變，所以Q3=Q乙酸乙酯汽化熱 所以Q3=Q乙酸乙酯=乙酸乙酯的汽化熱潛熱乙酸乙酯汽化質(zhì)量=所以： 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 5. 冷凝器5 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變。 乙酸乙酯帶入或帶出的熱： Q3=乙酸乙酯汽化熱的負(fù)值溜出乙酸乙酯的質(zhì)量= 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量第五章 工藝設(shè)備計(jì)算及選型、依據(jù)及基準(zhǔn) 化工生產(chǎn)是原料通過一系列的化學(xué)、物理變化的過程，其變化的條件是化工設(shè)備提供的。因此，選擇適當(dāng)型號(hào)的設(shè)備、設(shè)計(jì)符合要求的設(shè)備，是完成生產(chǎn)任務(wù)、獲得良好效益的重要前提。 設(shè)備的選擇是根據(jù)物料衡算、熱量衡算的結(jié)果進(jìn)行的，根據(jù)物料衡算的數(shù)據(jù)可以從《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》上查取并選擇所需的設(shè)備型號(hào)，在根據(jù)其所對(duì)應(yīng)的參數(shù)結(jié)合熱量衡算的數(shù)據(jù)對(duì)所選設(shè)備進(jìn)行校核，使其經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)，投資少，加工方便，采購(gòu)容易，水電汽消耗少，操作清洗方便，耐用易維修。根據(jù)各單元操作反應(yīng)的周期，計(jì)算出生產(chǎn)批次，在由總體積計(jì)算出單批生產(chǎn)體積，以此數(shù)據(jù)查找《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇。 1. 硫化反應(yīng)釜的選型及核算 硫化反應(yīng)時(shí)間：，輔助時(shí)間：則反應(yīng)周期t=2h理論最大生產(chǎn)批次批根據(jù)實(shí)際情況，選用日新生產(chǎn)批次批（每個(gè)反應(yīng)釜均日生產(chǎn)批次均為單批生產(chǎn)）由計(jì)算可知，還原釜的進(jìn)料組成，見表51表51硫化反應(yīng)各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）純化水 水合硫化鈉 硫磺粉 水的體積： 水合硫化鈉的體積： 硫磺粉的體積： 則進(jìn)料總體積：對(duì)于不起泡的物理或化學(xué)過程，（）；對(duì)于沸騰的或有泡沫產(chǎn)生的物理或化學(xué)過程，（）；流體的計(jì)量及儲(chǔ)存設(shè)備，（）。設(shè)填料系數(shù) 查找《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T2000L。換熱面積A=，傳熱模系數(shù)K= KJ/(m2?h?℃)【核算】 物料的初，末溫分別為 25 ℃,60 ℃乙二醇的初，末溫分別是 90 ℃, 80 ℃根據(jù)設(shè)備的熱量平衡方程式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1——物料帶入到設(shè)備的熱量，KJ； Q2——加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的熱量，KJ； Q3——過程熱效益，KJ； Q4——物料離開設(shè)備所帶走的熱量，KJ； Q5——加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量，KJ； Q6——設(shè)備向環(huán)境散失的熱量，KJ； 由前述能量衡算可知：該階段換熱量 Q2= ℃ 換熱面積： ＜，所以設(shè)計(jì)合理。 綜上可知：硫化反應(yīng)釜可以選擇HG/T2000L的搪玻璃開式攪拌釜 參考文獻(xiàn)：《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版（下）P680P700頁、環(huán)合反應(yīng)釜的選型環(huán)合反應(yīng)時(shí)間：8h ，原料A滴加時(shí)間：1h ，水解反應(yīng)時(shí)間：3h ， 減壓濃縮時(shí)間：2h，調(diào)節(jié)PH時(shí)間：2h ，萃取時(shí)間： ，輔助時(shí)間：則反應(yīng)周期t=17h根據(jù)實(shí)際情況，選用日生產(chǎn)批次n=1由計(jì)算可知，水解釜的進(jìn)料組成，見表225。表52 水解反應(yīng)各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）環(huán)合液氫氧化鈉 水 環(huán)合液的體積： L氫氧化鈉體積：氫氧化鈉中水的體積： L溜出乙醇的體積：加氫氧化鈉后的反應(yīng)液體積：即溜出乙醇前的體積： L設(shè)填料系數(shù)濃縮液體積：（即溜出乙醇后的體積）： 由計(jì)算可知，環(huán)合釜的進(jìn)料組成，見表226。表53 環(huán)合反應(yīng)各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）36%鹽酸 乙酸乙酯 食鹽 水 36%鹽酸的體積： L配制鹽酸需水的體積：酸化后反應(yīng)液體積：乙酸乙酯的體積： L食鹽的體積： L配制食鹽需水的體積：萃取液的體積：設(shè)填料系數(shù)綜上所述：水解、環(huán)合可以共用一批反應(yīng)釜查找《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T5000L三個(gè)同時(shí)使用。 每個(gè)反應(yīng)釜換熱面積：㎡ 傳熱模系數(shù)： KJ/(m2h℃)【核算】：