【正文】 、頂排帶出的熱量Q頂排的計算：1．塔頂物料量及組成見上章表2—9。2．T=109℃時的物性表，表2—19　　T0201頂排物質(zhì)物性表物質(zhì)名稱CpΔH醋酸（g）水（g）甲酸（g）乙醛（g）醋酸甲酯（g）注：查自《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》（6）按公式：Q=WCpΔt+WΔH=W(CpΔt+ΔH)計算Q乙酸=[(10525)+]=Q水=[(10525)+]= kJ/hQ甲酸=[52(10525)+]=Q乙醛=[(10525)+]=Q醋酸甲酯=[(10525)+]=塔頂排帶出的總熱量為 Q頂排=∑Qi=五、冷卻水移走的熱量Q5及其用量，最小回流比由計算機算得：Rm=所以，實際回流比為：R==所以，冷卻水帶出的熱量Q冷卻水=RQ頂排==設(shè)計冷卻水的進口溫度為t1=15℃出口溫度為65℃，則Δt=50℃設(shè)理論冷卻水的用量為W’=（50）= ，則實際用水量：W=′=六、脫低沸物塔向脫高沸物塔串料所帶的熱量Q串料的計算查得在126℃時各物質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：表1—20 各物質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組分CpΔH醋酸乙醛水39420甲酸出口溫度為129℃，按公式Q=W(CpΔt+ΔH)計算Q乙酸=（+）[(12625)+]=Q水=[(12625)+39420]=Q甲酸=[(12625)+]=Q乙醛=[(12625)+]=∴脫低沸物塔向脫高沸物塔串料所帶的熱量Q串料=∑Qi=七、熱損失Q 損的計算：Q蒸發(fā)汽+Q水蒸氣=Q底排+Q頂排+Q串料+Q冷卻水+Q損 即Q水蒸氣=(+++)/=Q損=(Q水蒸氣+Q蒸發(fā)汽)5%=八、加熱蒸汽量的計算，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》（6）得絕對壓力為9atm，水的汽化潛熱為R=(kJ/kg) 理論加熱蒸汽量：W′=Q水蒸氣 /R=,則實際加熱蒸汽量：W=′=九、脫低沸物塔熱量衡算匯總表1—21 脫低沸物塔熱量衡算表進入kJ/h放出kJ/h蒸發(fā)汽頂排加熱蒸汽底排冷卻水串料熱損失總和總和 脫高沸物塔(T0202)的熱量衡算一、 流程示意圖：二、串料帶入的熱量 Q串料= 三、底排出的熱量Q2的計算：129℃時，物性表見表6 8， =MCpΔt計算Q醋酸=(+)(12925)=Q水=(12925)=Q甲酸=(12925)=Q底排=∑Qi=四、塔頂排出熱量Q頂排的計算：醋酸出口溫度為120℃時, 表1—22　120℃塔頂各物質(zhì)物性值表 Cp（kJ/kmolK）ΔH（kJ/kmol）醋酸水甲酸乙醛按公式Q=W(CPΔT+ΔH)計算，各物質(zhì)帶出的熱量Q醋酸=[(12025)+]=Q水=[(12025)+]=Q甲酸=[(12025)+]=Q乙醛=[(12025)+]=Q出料=∑Qi=五、損失熱量Q損的計算Q損=(Q水蒸氣+ Q串料)5% 且Q水蒸氣+ Q串料=Q出料+Q底排+ Q損∴Q水蒸氣=(Q出料+Q底排)/=(+)/=加熱蒸汽同前，R=理論加熱蒸汽量： W′= Q水蒸氣/R=，則實際加熱蒸汽量：W=′=熱損失：Q損=(Q蒸發(fā)汽+ Q串料)5% =六．脫高沸物塔熱量衡算匯總：　 表 1—23　 脫高沸物塔熱量衡算表進入（kJ/h）放出（kJ/h）串料成品醋酸加熱蒸汽底排熱損失總和總和 尾氣冷凝器（E0104）的熱量衡算一、進氣帶入的熱量Q1的計算：Q1=二、損失熱量Q2的計算：Q2=Q15%=三、帶出熱量Q3的計算： Q3=0 (溫度為25℃)四、冷卻水帶出的熱量Q4的計算則Q4=Q1Q2Q3= kJ/h五、冷卻水的用量：設(shè)出水溫度為30℃,則Δt=15℃理論加水：=（15）= kJ/h,則實際加水量W=′== kg/h 成品冷凝器熱量衡算一、進氣帶入熱量Q1 =(成品醋酸)二、損失的熱量Q2的計算，Q2=Q15%=5%=三、冷卻水移走的熱量Q3，Q3=Q1Q2== kJ/h四、冷卻水用量W，設(shè)計冷卻水的進口溫度為15℃,出口溫度為65℃,Δt=50℃理論冷卻水的用量 =（50）=，則實際冷卻水用量W=′=第3章 設(shè)備計算 乙醛貯罐的設(shè)計計算一、 由物料衡算可知： ， 乙醛加入量按8小時計算 則乙醛貯量：W=8=二、 查得25℃下 ρ乙醛=，ρ水=，ρ丁烯醛= kg/m3， ρ三聚乙醛= kg/m3 = kg/m3 所以乙醛的體積為： 設(shè)計貯罐的裝料系數(shù)為80% ∴乙醛罐的實際體積： 三、乙醛貯罐選用球體，則體積： V2=4/3πR3 ∴R= 　　乙醛貯罐 D=2R=四、材料16MnR 鋼 緩沖罐的設(shè)計計算一．氮氣緩沖罐 V0102的設(shè)計計算：1． 該罐取圓柱體： 柱高H=, 直徑D= 2．選封頭：由D=，查《化工工藝設(shè)計手冊》，則封頭 hb=，VB= 3．緩沖罐的總體積， V總=(π/4)D2H+2VB =+2 = 4．氮氣緩沖罐的設(shè)計結(jié)果： 直徑：D=，柱高：，體積： m3 ，材料 ：A3F二．氧氣緩沖罐(V0103)的設(shè)計計算： 1. 該罐選用圓柱體： 柱高H=，直徑D= 2. 選封頭 由D=，查《化工工藝設(shè)計手冊》得：hB=，VB= 3．緩沖罐的總體積V 　　　　V=VA+2VB=（π/4）D2H+2VB=+2= 4．設(shè)計結(jié)果： 直徑：D =，柱高：H=，體積：V=，材料：A3F 氧化塔（R0101）的設(shè)計計算 設(shè)計條件：進料溫度及壓力： P1=，T1=25℃ 塔頂溫度及壓力： P2=，T2=70℃ 塔底壓力： P3= 選取直徑： D= 工業(yè)氧用量： 工業(yè)乙醛量： 設(shè)計要求 ：塔高H一、 空塔氣速： 1．進料氣體的總體積：∵ P1V1=nRT1∴ V1=298/= 塔內(nèi)平均壓力： P平=atmV平P平=P1V12. 尾氣的總體積：V2 尾氣的總摩爾數(shù):V2P2=n2RT23. 塔內(nèi)平均體積流量： 　　4. 塔截面積： 　　5. 空塔氣速： 　　 二、 空塔液速１． T=70 ℃，氧化液的物性表及組成：表31 70 ℃時氧化液中個物質(zhì)物性數(shù)據(jù)表物質(zhì)名稱組成Wt%密度kg/m3醋酸990水甲酸1149醋酸甲酯丁烯酸838二醋酸酯838醋酸錳838乙醛三聚乙醛1140注：密度查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》 以丁烯酸代替二醋酸酯和醋酸錳 混合液密度：ρm 100/ρm= =++++++++ ρm=混合液的體積：VL VL=M/ρm=2．空塔氣速V0LV0L=VL/（3600A）=（3600）=三、 氣泡的平均直徑dh及浮升速度μf 1． 孔面積 S0=（π/4）d02=π/4=105m2 設(shè)計開孔率為10% 開孔數(shù)： 氣體上升速度U0 　　　　　　 尾氣體積平均分子量：= =28+32+44+ = 　　　　　　　 表32　物質(zhì)的物性表物質(zhì)181。i(kg/)物質(zhì)181。i(kg/)N2103CO2103O2103AA103 181。G平均=103+103+103+103=103kg/ms ∵200〈Re〈1000∴氣泡直徑公式: db=101d01/2Re1/3 =101 1/2 2．氣泡浮升速度：《化學(xué)反應(yīng)工程》（陳甘棠）P259公式（8—2—28） 混合液用醋酸代替： 則表面張力為：σ=103，ρ= 　　　 r0=1/2db=1/2= =四、 比相界面積 查《化學(xué)反應(yīng)工程》P277公式（8—4—5） 查《化學(xué)反應(yīng)工程》動態(tài)氣含率εG(m3/m3) 　　　　　　　= 　　　 ∴　= 五、液相傳質(zhì)系數(shù) 1．氣泡與液體間的相對滑升速度 UG 查《化學(xué)反應(yīng)工程》 　　 （２）液膜傳質(zhì)系數(shù)由公式： 　　　 　　　　= 　　　 　　 = 　 　　 ∴ 　=104m/s KLa=Kla=104=六、塔內(nèi)所有的液層高度 1．設(shè)此反應(yīng)為擬一級反應(yīng)，則 K1=∴ ∴屬于快反應(yīng)2． 進料乙醛的濃度很大，用純乙醛的濃度代替混合液即工業(yè)乙醛的密度 ρ=《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》 　　　 ∴進料AA的體積 進料乙醛的初始濃度3． 亨利系數(shù)H= ∴反應(yīng)速度 rb=KLaCAtr = =104m/s七、塔高 1．降液的體積 充氣液體的體積 2．冷卻水管的體積V2 移走熱量 ：Q=,進口溫度15℃，出口溫度65℃ 氧化液：T=70℃ △t1=TT1=7015=55℃ △t2=TT2=7065=5℃ R=500 3。選用Φ57，則管長：　　　　 冷卻水管的體積V2， V2=1/4πd2L =1/4=1． 反應(yīng)器的體積V V=V1+V2=+=反應(yīng)器的高度：由《化工工藝設(shè)計手冊》查得 　　　　霧沫夾帶器的高度為 ：，內(nèi)徑為：選用橢圓形封頭，，， 總塔高為：H=+++10+= 脫低沸物塔(T0201)的設(shè)計計算一、　　 頂溫 105 ℃ 頂壓 912mmHg底溫 129 ℃ 底壓 1064mmHg二、精餾段1． V=L+D L=RD== R=L/D V=L+D=+=2．精餾段平均溫度 　　℃=+18+46+44+74=表33　 116℃時精餾段各物質(zhì)的物理性質(zhì)物質(zhì)μ（Cp）Δ(達因/cm)醋酸甲酸水乙醛乙酸甲酯3．混合液密度 　　　　　　4．混合液 VG’5．下降液體密度 ρL 　　　　 　 解得： ρL=6．混合液的體積7．塔頂液相濃度μm=Σxiμi=++++=8．液相表面張力δm=∑xiδi=++++=三、理論級數(shù)1．選擇輕組分為水，重組分為醋酸℃計算得此溫度下相對揮發(fā)度 α=《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》得117℃下組分粘度為 μa=103（Kg/）μb=103(Kg/)μ平=103%+103%=103(kg/)α平μ平=103=103 　　　 查《化學(xué)工程手冊》得ET=2．全塔理論板數(shù) Nm由《化工原理》公式：=由詰利蘭關(guān)聯(lián)式Y(jié)=（）=（ ）= 　　　　　　　　N=實際級數(shù)：取全塔理論級數(shù)為52塊3．精餾段理論板數(shù)= 　　　　　　　實際板數(shù) =取為33塊四、設(shè)計浮閥塔（一） 精餾段1．初估塔徑D允許的空塔氣速 ：，板上清夜原高度：HL=則分離空間：HTHL==動能系數(shù)：查《基礎(chǔ)化學(xué)工程》得：C=校正　 W===2．塔徑D的設(shè)計計算 　　　　　　　要取D=，按標準塔徑圓，整取塔徑D=實際氣速：3．溢流裝置