【導讀】炸藥等方面具有廣泛的應用，此外，還用于醫(yī)藥、農藥等生產。對季戊四醇的車間工藝設計。干燥等工序得到季戊四醇產品。由此工藝可知，設計任務是非常龐大的，這不僅。英文文獻并翻譯等。由此可見任務極其艱巨，在設計中我多次無從下手，苦惱之。能力是無法估量的，精神上更加豐富。新戊基結構四元醇，又名四羥甲基甲烷，化學名稱為2，2—雙（羥甲基）—1，3—丙二醇，其外觀為白色粉末狀結晶、無臭，略有甜味，可燃，無毒，溶于水，油醚等有機溶劑。計算與選型，安全與環(huán)保，經濟核算。本設計所得成果主要有設計說明書，工藝。流程圖，主設備圖，車間布置圖。

　　

【正文】 晶體中的水： 假設季戊四醇中的含水量為 9%，那么 季戊四醇中的水18%)91( %95?? ???? m 5? （ 3）物料衡算一覽表 表 分離 工序物料 衡算一覽表 組分 進料（流股 1） 出料（流股 2） 出料（流股 3） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） C5H12O C10H24O7 H2O HCOONa 總計 100 100 100 干燥 （ 1）流程示意圖 （ 2）計算過程 流股 1 為產品，其中： ① 季戊四醇晶體中的季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： %50%99100 4 8 4 5 ??? m o 5?? ③ 季戊四醇晶體中的水： 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 共 87 頁 假設季戊四醇中的含水量為 9%，那么 季戊四醇中的水18%)91( %95?? ???? m 5? 流股 2 為干燥出去的物質，其中： ① 雙季戊四醇： 假設在 成品季戊四醇中雙季戊四醇占 % 則成品中的雙季戊四醇量為 雙季戊四醇 254 % 6 ??? m o l100 0 6 4 9 6 5?? 干燥出去的雙季戊四醇量為 雙季戊四醇 55 100 0 6 4 9 6 2 3 9 9 ???? m o l100 1 7 4 9 8 5?? ② 水： 假設在成品季戊四醇中水的含量占 %，則成品中的水的含量為： 水 18 % 6 ??? m 5?? 那么干燥出去的水的量為 水 55 102 7 %99107 9 4 ????? m o l1015017 5?? 流股 3 為最終成品，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： 假設在成品季戊四醇中雙季戊四醇占 %，則成品中的雙季戊四醇量為： 雙季戊四醇 254 % 6 ??? m o l100 0 6 4 9 6 5?? ③ 水： 假設在成品季戊四醇中水的含量占 % 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 22 頁 共 87 頁 則成品中的水的含量為 水18 % 6 ??? m 5?? （ 3）物料衡算一覽表 表 干燥 工序物料 衡算一覽表 組分 進料（流股 1） 出料（流股 2） 出料（流股 3） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） C5H12O C10H24O7 H2O 總計 100 100 100 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 23 頁 共 87 頁 4 熱量衡算 熱量衡算目的 熱量衡算的主要目的是為了確定設備的熱負荷，根據(jù)設備熱負荷的大小、所處理物料的性質及工藝要求在選擇傳熱面積的型式、計算傳熱面積、確定設備的主要工藝尺寸。 熱量衡算依據(jù) 熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律 [22]，以車間物料衡算的結果為基礎進行的，所以車間物料衡算表是進行車間熱量衡算的首要條件。 各物質熱力學參數(shù)（標況下） 表 物質的熱力學參數(shù) [23~24] 物質 溫度 K ?mcH? molKJ/ ?mfH? molKJ/ ?mfG? molKJ/ ?mS )/( KmolJ ? ?mCp )/( KmolJ ? 甲醛 298 乙醛 298 氫氧化鈉 298 甲酸 298 季戊四醇 298 雙季戊四醇 298 甲酸鈉 298 水 298 各工段的熱量衡算 縮合 計算條件 （ 1）流程示意圖 （ 2）衡算數(shù)據(jù) 流股 1 為 30%NaOH 溶液，其中 NaOH 的量為 2 4 9 o l103 1 2 5 ?? 噸，中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 共 87 頁 水的量為 9 1 5 o l101 7 5 5 ?? 噸 流股 2 為 37%甲醛溶液，其中甲醛的量為 7 3 5 o l105 6 5 ?? 噸，水的量為 6 8 5 o l100 4 7 5 ?? 噸 流股 3 為 98%乙醛溶液，其中乙醛的量為 o 5 ?? 噸，水的量為 o 5 ?? 噸 流股 4 為混合液，其中季戊四醇的量為 5? ，氫氧化鈉的量為 5? ，甲醛的量為 5? ，雙季戊四醇的量為m o 5? ，甲酸鈉的量為 5? ，水的量為 m 5? 計算過 程 對于有傳熱要求的設備，其熱平衡方程式為： Q 1 Q 5Q 3Q 2 = Q 4 式中： 1Q — 物料帶入設備的熱量 kJ 2Q — 過程熱效應 kJ 3Q — 物料離開設備所帶走的熱量 kJ 4Q — 加熱或冷卻設備所消耗的熱量 kJ 5Q — 設備向環(huán)境散失的熱量 kJ （ 1） 1Q 的計算（物料帶入設備的熱量） nCpTQ ??1 （以 0℃為基準） ① Cp 計算 Cp 的計算可以通過熱熔溫度關聯(lián)式來計算，則所得各物質的 Cp 值見下表： 表 物質的 Cp 值一覽表 單位： J / (mol K) 溫度 A （ NaOH） B （甲醛） C （乙醛） D （水） 25℃ 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 共 87 頁 ② 各物質的 1Q ： 951 108 7 7 9 1 2 ??????? AQ J 951 104 6 6 9 6 ??????? BQ J 951 102 0 0 ??????? CQ J )( 51 ??????? DQ 2 9 82 9 5 ???? ?? J DCBA Q ???? ???? 11111 910)3 8 0 4 42 0 0 6 6 7 7 ( ????? J ?? J 其中雜質的 1Q 忽略不計 （ 2） 2Q 的計算（過程熱效應） 2Q 為縮合釜中的過程反應熱，作為反應器設計時常以 0℃作為基準來進行熱量衡算，在縮合反應中由副反應的發(fā)生，但發(fā)生的量少，反應熱較小，故可以忽略不計，只以主反應來計算。 一般來說 0℃時的反應熱與 25℃時的反應熱相差不大，在實際的熱量衡算時常用 25℃時的反應熱。 據(jù)化學工程手冊得 25℃時的各物 質的生成熱如下表所示： 表 25℃下各物質的生成焓 單位： kJ / mol 溫度 A （ NaOH） B （甲醛） C （乙醛） D （季戊四醇） E （甲酸鈉） 25℃ 反應式： 4 C H 2 O C H 3 C H O N a O H C C H 2 O H 4 H C O O N a 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 共 87 頁 計算式： )( ????????? kJ / mol 其副反應忽略不計，縮合釜中總的反應熱為： ? kJ / mol 752 103 0 6 8 9105 2 2 ?????Q kJ （ 3） 3Q 的計算（物料離開設備所帶走的熱量） 縮合釜內反應生成季戊四醇，最終還有甲醛及氫氧化鈉剩余，反應為放熱反應但釜內溫度保持在 29℃作用，并假設雙季戊四醇的 Cp 值與季戊四醇的相等。 nCpTQ ??3 （以 0℃為基準） ① Cp 計算 Cp 的計算可以通過熱熔溫度關聯(lián)式來計算 則出料液中各物質的 Cp 值見下表： 表 出料液中各物質的 Cp 值 單位： J∕ (mol K) 溫度 A （季戊四醇） B （ NaOH） C （甲醛） D （雙季戊四醇） E （甲酸鈉） F （水） 25℃ ② 各物質的 3Q 853 ??????? AQ J 853 ??????? BQ J 853 ??????? CQ J 853 ??????? DQ J 853 ??????? EQ J 853 101 2 8 4 4 93 0 22 9 3 1 ??????? FQ J FEDCBA Q ?????? ?????? 3333333 ????? ( 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 共 87 頁 810)1 2 8 4 4 99 0 9 ?? ?? J （ 4） 54 ? 的計算 有熱平衡方程式可得： 因為 Q 1 Q 5Q 3Q 2 = Q 4 所以 32154 Q ???? 由以上數(shù)據(jù)可得 954 10)2 2 7 7 60 6 2 4 7 1( ????? ?? J 中和 計算條件 （ 1）流程示意圖 （ 2）衡算數(shù)據(jù) 流股 1 為縮合釜出來的混合液，其中季戊四醇的量為 5? ，氫氧化鈉的量為 5? ，甲醛的量為 5? ，雙季戊四醇的量為m 5? ，甲酸鈉的量為 5? ，水的量為 m 5? 流股 2 為 85%甲酸溶液，其中甲酸的量為 5? ，水的量為 5? 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 28 頁 共 87 頁 流股 3 為中和釜出來的混合液，其中季戊四醇的量為 5? ，甲醛的量為 5? ，雙季戊四醇的量為 m o 5? ，甲酸鈉的量為 5? ，水的量為 m 5? 計算過程 對于有傳熱要求的設備，其熱平衡方程式為： Q 1 Q 5Q 3Q 2 = Q 4 式中： 1Q — 物料帶入設備的熱量 kJ 2Q — 過程熱效應 kJ 3Q — 物料離開設備所帶走的熱量 kJ 4Q — 加熱或冷卻設備所消耗的 熱量 kJ 5Q — 設備向環(huán)境散失的熱量 kJ （ 1） 1Q 的計算（物料帶入設備的熱量） 中和釜中主要是除去氫氧化鈉剩余物質，本設計假設其完全中和。中和釜中進料來自縮合釜的出料，假設物料在管道中無熱損耗，并控制溫度在 29℃。 那么 91 ??Q J 即： 851 ??????? AQ J 852 106 0 8 0 5 6 ??????? BQ J 851 106 7 6 0 0 6 ??????? CQ J 851 ??????? DQ J 851 ??????? EQ J 851 101 2 8 4 4 93 0 22 9 3 1 ??????? FQ J FEDCBA Q ?????? ?????? 1111111 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 29 頁 共 87 頁 ????? ( 810)1 2 8 4 4 99 0 9 ?? ?? J 其中雜質的 1Q 忽略不計 （ 2） 2Q 的計算（過程熱效應） 2Q 為中和釜中的反應熱，反應溫度保持在 29℃， 29℃下反應物的生成熱即生成焓 ?mfH? 如下表： 表 29℃下各物質生成焓 單位： kJ / mol 溫度 A （甲酸） B （ NaOH） C （甲酸鈉） D （水） 29℃ 反應式 H C O O H N a O H H C O O N a H 2 O 計算式 3 9) 2 2 4( 8 2 4 ?????? kJ / mol 甲酸鈉的量為： 5? 8352 107 1 5 0 3 9107 4 9 ??????Q J （ 3） 3Q 的計算 ① Cp 計算 中和釜中用甲酸與氫氧化鈉反應完全中和堿，最終得到甲酸鈉，假設 29℃下Cp 近似取 25℃下的 Cp 值。 nCpTQ ??3 （以 0℃為基準） Cp 的計算可以通過熱熔溫度關聯(lián)式來計算，則出料液中各物質的 Cp 值見下表： 中北大學 2020 屆畢業(yè)設計說明書 第 30 頁 共 87 頁 表 各物質 Cp 值 單位： J∕ (mol K) 溫度 A （季戊四醇） B （甲 醛） C （雙季戊四醇） D （甲酸鈉） E （水） 25℃ ② 各物質的 3Q 853 ??????? AQ J 853 ??????? BQ J 853 108 7 2 4 9 9 4 5 ??????? CQ J 853 ??????? DQ J 853 103 2 5 4 4 23 0 22 9 3 2 ??????? EQ J EDCBA ????? ????? 333333