【正文】 nCpTQ ??3 （以 0℃為基準(zhǔn)） Cp 的計(jì)算可以通過熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來計(jì)算，則出料液中各物質(zhì)的 Cp 值見下表： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 共 87 頁 表 各物質(zhì) Cp 值 單位： J∕ (mol中和釜中進(jìn)料來自縮合釜的出料，假設(shè)物料在管道中無熱損耗，并控制溫度在 29℃。 nCpTQ ??3 （以 0℃為基準(zhǔn)） ① Cp 計(jì)算 Cp 的計(jì)算可以通過熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來計(jì)算 則出料液中各物質(zhì)的 Cp 值見下表： 表 出料液中各物質(zhì)的 Cp 值 單位： J∕ (mol 一般來說 0℃時(shí)的反應(yīng)熱與 25℃時(shí)的反應(yīng)熱相差不大，在實(shí)際的熱量衡算時(shí)常用 25℃時(shí)的反應(yīng)熱。 各物質(zhì)熱力學(xué)參數(shù)（標(biāo)況下） 表 物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù) [23~24] 物質(zhì) 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(jì)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(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)算過 程 對(duì)于有傳熱要求的設(shè)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(shè)備的熱量 kJ 2Q — 過程熱效應(yīng) kJ 3Q — 物料離開設(shè)備所帶走的熱量 kJ 4Q — 加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量 kJ 5Q — 設(shè)備向環(huán)境散失的熱量 kJ （ 1） 1Q 的計(jì)算（物料帶入設(shè)備的熱量） nCpTQ ??1 （以 0℃為基準(zhǔn)） ① Cp 計(jì)算 Cp 的計(jì)算可以通過熱熔溫度關(guān)聯(lián)式來計(jì)算，則所得各物質(zhì)的 Cp 值見下表： 表 物質(zhì)的 Cp 值一覽表 單位： J / (mol 氫氧化鈉 純度 30% 1390 甲醛 純度 37% 92 乙醛 純度 98% 1 21 甲酸 純度 87% 甲酸鈉 253 360 注：以日產(chǎn)量為基準(zhǔn) 其他數(shù)據(jù) 物料比：甲醛∶乙醛∶ NaOH=∶ 1∶ （摩爾比） 損耗率： 1% 日最終生產(chǎn)季戊四醇量 = %981033 6 ?? = 6? 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 87 頁 日實(shí)際生產(chǎn)季戊四醇量 = m 57 5 ??? 反應(yīng)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 日用氫氧化鈉量 = m o l103 1 2 4 55 ???? 日甲醛用量 = m o l105 6 4 55 ???? 日乙醛用量 = m o 55 ???? 日甲酸用量 = m o l107 5 6 4 55 ???? 各工序的物料衡算 縮合 （ 1）流程示意圖 （ 2）反應(yīng)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 （ 3）計(jì)算過程 流股 1 為 30%NaOH 溶液，其中： ① NaOH： 2 4 9 o l103 1 2 55 ????? 噸 ② 水： 9 1 5 o l101 7 5 5 ?? 噸 流股 2 為 37%甲醛溶液，其中： ① 甲醛： 7 3 5 o 55 ????? 噸 ② 水： 6 8 5 o l100 4 7 5 ?? 噸 流股 3 為 98%乙醛溶液，其中： ① 乙醛： 2 2 3 o l105 4 4 55 ????? 噸 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 共 87 頁 ② 水： o 5 ?? 噸 流股 4 為混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 氫氧化 鈉： 5? ③ 甲醛： 5? ④ 雙季戊四醇： m o % 55 ???? ⑤ 甲酸鈉： 5? ⑥ 水： m 5? （ 4）物料衡算一覽表 表 縮合 工序 物料衡算一覽表 組分 進(jìn)料 （流股 1） 出料 （流股 2） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） H2O 6435 NaOH CHO CH3CHO C10H24O7 HCOONa C5H12O4 總計(jì) 100 7589 100 中和 （ 1）流程示意圖 （ 2）反應(yīng)式 H C O O H N a O H H C O O N a H 2 O 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 87 頁 （ 3）計(jì)算過程 流股 1 為縮合釜出來的混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 氫氧化鈉： 5? ③ 甲醛： 5? ④ 雙季戊四醇： m o % 55 ???? ⑤ 甲酸鈉： 5? ⑥ 水： m 5? 流股 2 為 85%甲酸溶液，其中： ① 甲酸： m o l107 5 6 4 55 ???? ② 水： ? ? %85 %851 5? ??? m 5?? 流股 3 為中和釜出來的混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 甲醛： 5? ③ 雙季戊四醇： m o 5? ④ 甲酸鈉： m o l102 4 6 9 7 4 9 555 ????? ⑤ 水： m 5? （ 4）物料衡算一覽表 表 中 和 工序 物料衡算一覽表 組分 進(jìn)料（流股 1） 進(jìn)料（流股 2） 出料（流股 3） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） NaOH HCOOH C5H12O 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 87 頁 續(xù)表 組分 進(jìn)料（流股 1） 進(jìn)料（流股 2） 出料（流股 3） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） C10H24O7 CHO H2O HCOONa 總計(jì) 100 100 7547 100 脫醛 （ 1）流程示意圖 （ 2）計(jì)算過程 流股 1 為中和釜出來的混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 甲醛： 5? ③ 雙季戊四醇： m o 5? ④ 甲酸鈉： m o l102 4 6 9 7 4 9 555 ????? ⑤ 水： m 5? 流股 2 為輕組分，其中： 甲醛： 5? 由于甲醛沸點(diǎn)低常溫下就為氣體，故假設(shè)其完全脫除 流股 3 為脫醛塔出來的混合液，其中： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 87 頁 ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： m 5? ③ 甲酸鈉： 5? ④ 水： 5? （ 3）物料衡算一覽表 表 脫醛 工序 物料衡算一覽表 組分 進(jìn)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 CHO 100 H2O HCOONa 總計(jì) 7547 100 100 100 蒸發(fā) （ 1）流程示意圖 （ 2）計(jì)算過程 流股 1 為脫醛塔出來的混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： m 5? ③ 甲酸鈉： 5? 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 87 頁 ④ 水： m 5? 流股 2 為蒸發(fā)出去的水，其中： 水： 55 ????? 2541004 55 ?????? ?? ? 噸 m o 5?? 流股 3 為蒸發(fā)后的混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： m 5? ③ 甲酸鈉： 5? ④ 水： 55 105 5 5 9 8 ??? ? （ 3）物料衡算一覽表 表 蒸發(fā) 工序 物料衡算一覽表 組分 進(jìn)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 100 HCOONa 總計(jì) 100 100 100 結(jié)晶 （ 1）流程示意圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 87 頁 （ 2）計(jì)算過程 流股 1 為蒸發(fā)后的 混合液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： m 5? ③ 甲酸鈉： 5? ④ 水： 55 105 5 5 9 8 ??? ? 流股 2 為結(jié)晶后的混合晶液 ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： m 5? ③ 甲酸鈉： 5? ④ 水： m 5? （ 3）物料衡算一覽表 表 結(jié)晶 工序 物料衡算一覽表 組分 進(jìn)料（流股 1） 出料（流股 2） kmol/d %（ mol） kmol/d %（ mol） C5H12O C10H24O7 H2O HCOONa 總計(jì) 100 100 分離 （ 1）流程示意圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 87 頁 （ 2）計(jì)算過程 流股 1 為結(jié)晶后的混合晶液，其中： ① 季戊四醇： 5? ② 雙季戊四醇： m 5? ③ 甲酸鈉： 5? ④ 水： m 5? 流股 2 為廢液，其中： ① 甲酸鈉： 5? ② 水：假設(shè)季戊四醇中的含水量為 9%，那么 季戊四醇中的水18%)91( %95?? ???? m o 5?? 廢液中的水 55 % ????? m o 5?? ③ 雙季戊四醇：假設(shè)廢液中的雙季戊四醇占總量的 50% 那么 廢液中雙季戊四醇為 雙季戊四醇 %50%99100 4 8 4 5 ???? m o 5?? 流股 3 為產(chǎn)品，其中 ： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 共 87 頁 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： 假設(shè)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(jìn)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(jì) 100 100 100 干燥 （ 1）流程示意圖 （ 2）計(jì)算過程