【正文】 辛酸帶入的熱量Q硫辛酸=C硫辛酸m硫辛酸（t進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值溜出乙酸乙酯的質(zhì)量= 使用乙二醇水溶液來降溫，進入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量第五章 工藝設(shè)備計算及選型、依據(jù)及基準 化工生產(chǎn)是原料通過一系列的化學、物理變化的過程，其變化的條件是化工設(shè)備提供的。因此，選擇適當型號的設(shè)備、設(shè)計符合要求的設(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)果進行的，根據(jù)物料衡算的數(shù)據(jù)可以從《化工工藝設(shè)計手冊》上查取并選擇所需的設(shè)備型號，在根據(jù)其所對應(yīng)的參數(shù)結(jié)合熱量衡算的數(shù)據(jù)對所選設(shè)備進行校核，使其經(jīng)濟上合理，技術(shù)上先進，投資少，加工方便，采購容易，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，計算出生產(chǎn)批次，在由總體積計算出單批生產(chǎn)體積，以此數(shù)據(jù)查找《化工工藝設(shè)計手冊》，對設(shè)備進行選擇。 1. 硫化反應(yīng)釜的選型及核算 硫化反應(yīng)時間：，輔助時間：則反應(yīng)周期t=2h理論最大生產(chǎn)批次批根據(jù)實際情況，選用日新生產(chǎn)批次批（每個反應(yīng)釜均日生產(chǎn)批次均為單批生產(chǎn)）由計算可知，還原釜的進料組成，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： 則進料總體積：對于不起泡的物理或化學過程，（）；對于沸騰的或有泡沫產(chǎn)生的物理或化學過程，（）；流體的計量及儲存設(shè)備，（）。設(shè)填料系數(shù) 查找《化工工藝設(shè)計手冊》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：《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680P700頁、環(huán)合反應(yīng)釜的選型環(huán)合反應(yīng)時間：8h ，原料A滴加時間：1h ，水解反應(yīng)時間：3h ， 減壓濃縮時間：2h，調(diào)節(jié)PH時間：2h ，萃取時間： ，輔助時間：則反應(yīng)周期t=17h根據(jù)實際情況，選用日生產(chǎn)批次n=1由計算可知，水解釜的進料組成，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）： 由計算可知，環(huán)合釜的進料組成，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)計手冊》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T5000L三個同時使用。 每個反應(yīng)釜換熱面積：㎡ 傳熱模系數(shù)： KJ/(m2h℃)【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：選擇換熱最大值 Q2= 換熱面積： ＜綜上設(shè)計符合要求，所以設(shè)計合理。 綜上可知：硫化反應(yīng)釜可以選擇HG/T5000L的搪玻璃開式攪拌釜 參考文獻：《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680P700頁 3. 對初次結(jié)晶釜的選型計算減壓濃縮時間為2h，結(jié)晶時間為4h，輔助時間為1h，該過程反應(yīng)周期t3=先計算有機相體積：初次結(jié)晶釜的進料量和性質(zhì)，見表227。表54 初次結(jié)晶各投入物料的質(zhì)量及密度 原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）原料A 四丁基溴化銨 硫辛酸 乙酸乙酯 原料A的體積： 四丁基溴化銨的體積： L 硫辛酸的體積： 乙酸乙酯的體積： 水的體積： 無水硫酸鎂的體積： L 減壓濃縮前總體積：設(shè)填料系數(shù) 查找《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T5000L二個同時使用。 每個反應(yīng)釜換熱面積： 傳熱模系數(shù)： KJ/(m2h℃)【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：選擇換熱最大值 Q2= 換熱面積： ＜，所以設(shè)計合理。 綜上可知：初次結(jié)晶反應(yīng)釜可以選擇兩個HG/T5000L的搪玻璃開式攪拌釜 參考文獻：《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680P700頁。4. 對潔凈區(qū)脫色釜的設(shè)備選型 加熱回流時間為2h，該過程反應(yīng)周期t3=。 初次結(jié)晶釜的進料組成，見表228。表55 初次結(jié)晶各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）硫辛酸乙酸乙酯 離心機進料總體積： 乙酸乙酯體積： 脫色釜中溶液總體積： 硫辛酸體積： 乙酸乙酯的體積： L 加料后總體積： L設(shè)填料系數(shù) 查找《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T2000L兩個使用， KJ/(m2h℃)【核算】： 物料的初、末溫分別為 25℃、77 ℃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：選擇換熱最大值 Q2= 51 換熱面積： ＜ 綜上設(shè)計符合要求，所以設(shè)備選型合理。 綜上可知：初次結(jié)晶反應(yīng)釜可以選擇兩個HG/T2000L的搪玻璃開式攪拌釜 （參考文獻：《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680P700頁）。5. 對潔凈區(qū)結(jié)晶釜的設(shè)備選型 轉(zhuǎn)至結(jié)晶釜 冷卻結(jié)晶時間為4h，過程反應(yīng)周期t4= 潔凈區(qū)結(jié)晶釜的進料組成，見表229。表56 潔凈區(qū)結(jié)晶各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）硫辛酸乙酸乙酯 硫辛酸體積： L 乙酸乙酯的體積： 濾液總體積： L設(shè)填料系數(shù) 查找《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T1500L兩個使用 ， KJ/(m2h℃)【核算】： 物料的初，末溫分別為 77℃、10℃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：選擇換熱最大值 Q2= 換熱面積： ＜ 結(jié)果顯示符合要求。綜上可知：初次結(jié)晶反應(yīng)釜可以選擇兩個HG/T1500L的搪玻璃開式攪拌釜（參考文獻：《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680P700頁）。 1. 對配液罐的選型 氫氧化鈉、鹽酸、食鹽水的配液罐的選型： ① 配制20%氫氧化鈉所需體積的計算 氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉體積： 氫氧化鈉溶液中水的體積： 氫氧化鈉溶液的總體積： ② 配制2mol/L鹽酸所需體積的計算 鹽酸溶液中36%鹽酸的體積： 鹽酸溶液中水的體積： L 鹽酸溶液的總體積： ③ 配制食鹽水所需的體積計算 食鹽水中氯化鈉的體積： 食鹽水中水的體積： 食鹽水的總體積： 綜合考慮，由于這三種溶液不是同時使用可以讓這三種溶液共用一個配液罐來配制相應(yīng)溶液，則配液釜需滿足體積最大者： 填料系數(shù) 單批生產(chǎn)需釜體積=V總/填料系數(shù)= 查找《化工工藝設(shè)計手冊》第四版（下）P680頁，選擇搪玻璃開式攪拌釜HG/T1500L兩個綜合使用。， (m2h℃) 2. 對冷凝器的物料衡算 對冷凝器的物料衡算： ① 乙醇需要的換熱器 操作條件下乙醇蒸汽方面的數(shù)據(jù)： 質(zhì)量流量 密度 導(dǎo)熱系數(shù) 進口溫度 允許壓降 相對分子質(zhì)量 黏度 比熱容 出口溫度 操作條件下冷卻介質(zhì)的數(shù)據(jù)： 乙二醇 48%濃度的乙二醇水溶液 全年最高溫度 a、 根據(jù)任務(wù)要求，確定設(shè)計方案 ①、換熱器類型的選擇 根據(jù)設(shè)計要求，采用螺旋板式換熱器 ②、流動路徑的選擇 由于乙醇