【正文】 一器一段循環(huán)冷卻器 E101 熱量衡算 一器一段循環(huán)冷卻器 E101 的簡圖如下： Q3Q1 Q2 設(shè)計要求 E101 物料出口溫度為 055C 原料帶進的熱量為： 001 1 1 1Q = G Cp t = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 2 .4 4 9 1 k J k g ( 1 0 C 2 5 C) = 8 0 6 5 1 2 .0 2 k J h? ? ? ? ? ? ? 回流液帶進的熱量為： 002 2 2Q = G Cp t 2 = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 0 .8 2 .6 7 6 3 K J k g c ( 7 6 2 5 ) c = 2 3 9 7 2 2 0 .7 2 k J h? ? ? ? ? ? 混合液帶出的熱量為： 3 3 3 3 00Q = G C p t = 2 1 9 5 3 . 9 7 k g h 1 . 8 2 . 5 6 2 4 k J k g c ( 5 5 2 5 ) c = 3 0 3 7 7 6 2 . 0 5 k J h? ? ? ? ? ? 由熱量守衡原則： 3 1 2Q =Q (Q Q )? 所以水蒸汽帶進的熱量為 : 3 2 1Q =Q Q Q = 144 705 kJ h?? 查得 29kg cm 的水蒸汽的汽化潛熱為 v= 203 0 kJ kg 24 所需水蒸汽的量為4 Q 1 4 4 7 0 5 3 . 3 5 k J hG = = = 7 1 0 . 0 0 k g hv 2 0 3 8 . 1 0 k J k g 一器一段熱量衡算 101R 一段簡圖如下： Q3Q2Q4Q5 已知： a b c 異丁烯 ?? 10?? 甲醇 ? 0 MTBE ?? 0 設(shè)反應(yīng)溫度為 073C （ 346k） MTBE 比熱容： 2Cp = a bt c t = Cp Cp? ? ? ? ? ? 反生 成 物 2 4 2= 1 4 .9 6 7 1 9 .8 4 7 6 1 7 .3 3 4 7 0 .1 9 8 1 0 .0 9 6 7 1 .2 8 8 1 0 t ( 1 .1 5 0 4 1 0 ) t??? ? ? ? ?（ ） （ ） MTBE 生成焓： 346298 298h = h Cpdt? ? ? ?? 3 4 6 4 2298= 9 0 0 0 ( 2 2 .4 5 4 2 0 .0 8 8 5 2 t 1 .1 5 0 4 1 1 0 t ) d t?? ? ? ? ? ?? = 9 0 0 0 1 0 7 7 .8 0 1 6 1 3 6 8 .1 6 5 1 2 5 1 3 .5 9 4 9 6 9 2 8 3 .2 3 1 4 k c a l k m o l? ? ? ? ? ? = 388 1 kJ km ol? 由物料衡算可知 R101 一段 MTBE 產(chǎn)量為 , q = 440 .20 kJ kg? 生成 MTBE 產(chǎn)生的熱： 25 Q = 4 4 0 .2 0 k J k g 5 4 9 7 .9 2 k g h = 2 4 2 1 5 7 5 .3 6 k J h? ? ?生 由 E101 熱量衡算可知 ： 3 = 303 776 kJ h 帶進的熱量為： 3Q =Q Q = 545 933 1 kJ h?入 生 帶出的熱量為： 4 4 4 4Q = Q = G Cp t? ? ?出 00 = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 1 .8 ( 7 6 C 2 5 C) = 5 3 9 3 7 4 6 .6 3 k J h? ? ? 出 進等 于 ， 符 合 熱 量 平 衡 守 恒 5 4 2Q Q Q 299 652 539 1 kJ h??? T101B 塔底出料換熱器 E104 的熱量衡算 換熱器 E104 的簡圖如下： Q4Q1 Q2Q3 T101B塔釜出料與 T101A塔頂進料換熱 , 已知 T101B塔釜出料溫度為 ，降為 60 0C 塔進料帶進的熱量 : 01 1 1 1Q = G Cp t = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 2 .2 7 5 6 k J k g ( 4 9 2 5 ) c = 1 3 5 7 0 7 1 .4 8 k J h? ? ? ? ? 塔底出料帶進熱量： 002 2 2 2Q = G Cp t = 6 8 7 9 .3 8 k g h 2 .4 9 4 8 k J k g ( 1 5 9 .7 C 2 5 C) = 2 3 1 1 8 1 2 .6 2 k J h? ? ? ? ? ?塔底出料帶出熱量： 03 3 3 3Q = G Cp t = 6 8 7 9 .3 8 k g h 2 .2 4 ( 6 0 2 5 ) C = 5 3 9 3 4 3 .3 9 k Jh? ? ? ? ? ? 塔進料帶出的熱量： 004 1 4 4Q = G Cp t = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 2 .5 5 6 k J k g ( 8 0 C 2 5 C) = 3 0 8 6 2 8 9 .1 0 k J h? ? ? ? ? ? 12= + = 3 6 6 8 8 8 4 .1 0Q Q Q kJ h進 26 34= + = 3 6 0 5 6 3 2 .4 4Q Q Q kJ h出 出 進等 于 ， 符 合 熱 量 平 衡 守 恒 T101 進料換熱器熱量衡算 管線說明： T101 進料經(jīng)過 E105 后從 0080 C 89. 8 C升 到 01 1 1 1Q = G Cp t = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 2 .4 5 1 8 0 2 5 C = 2 9 5 9 5 0 4 .9 3 k Jh? ? ? ? ? ?（ ） 02 2 2 2Q = G Cp t = 2 1 9 5 3 .9 7 k g h 2 .7 1 6 5 8 9 .8 8 0 C = 3 8 6 4 5 3 9 . 7 8 k J h? ? ? ? ? ?（ ） 21Q =Q Q =9 050 kJ h 所需 29kg cm 的水蒸汽的量為 Q 9 0 5 0 3 4 . 8 5 k J hm = = = 4 4 4 . 0 6 k g hv 2 0 3 8 . 1 0 k J k g T101 熱量衡算（包括 T101B 塔底再沸器 E106， T101A 塔頂冷凝器 E107） T101 及周圍換熱器的見圖如下： Q VQ CQ NQ RQ MQ 進Q WQ B 已知 T101 進料經(jīng)過 E105 后從 0080 C 89. 8 C升 到 根據(jù)設(shè)計要求設(shè)回流比為 對 E107 進行熱量衡算（ 已知塔頂采出量為 ） 27 v v v v m v v00Q = G Cp t = G ( 1 .2 + 1 ) Cp t = 1 5 0 7 4 .6 4 k g h 2 .2 2 .7 1 6 5 k J k g ( 8 9 .8 C 2 5 C) = 5 8 3 7 8 6 9 .0 0 k J h? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? N N N N m N N00Q = G Cp t = G ( 1 .2 + 1 ) Cp t = 1 5 0 7 4 .6 4 k g h 2 .2 2 .8 1 4 k J k g ( 7 8 .6 C 2 5 C) = 5 0 0 2 1 7 0 .7 6 k J h? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? RN 1 .2Q = Q = 2 7 2 8 4 5 6 .7 8 k J h2 .2 MN 1Q = Q = 2 2 7 3 7 1 3 .9 8 k J h2 .2 通過以上計算已知塔底出料帶出熱量： W2Q =( 3. Q ) =231 181 kJ h中 的 Q入 = （ 中的） 2Q =3 864 539 .78 kJ h B W V RQ = Q Q Q Q = 1 5 5 6 6 8 5 .0 6 k J h? ? ?入 所需 29kg cm 的水蒸汽的量為： BB Q 1556685. 06 kJ hm = = = 7 6 3 .7 9 k g hv 2 0 3 8 .1 0 k J k g C N VQ =Q Q = 835 698 .24 kJ h?? 根據(jù)設(shè)計要求冷卻水進口溫度為 025C ，出口溫度為 035C 已知 025C 水的比熱容為 ， 035C 水的比熱容為 ， 則平均比熱容為 ： C 4 . 1 7 k J k g + 4 . 1 7 8 5 k J k gC p = = 4 . 1 7 6 3 k J k g2 所需冷卻水的量為： CC 00C2Q 8 3 5 6 9 8 . 2 4 k J hm = = = 2 0 0 1 0 . 4 9 k g hC p t 4 . 1 7 6 3 k J k g C 2 5 3 5 C?? ? ? ?（ ） E108 熱量衡算 管線說明： T101 塔底成品由 0060 C 35 C冷 卻 到 02 2 2 2Q = G Cp t = 6 8 7 9 .3 8 k g h 2 .2 4 6 0 2 5 C = 5 3 9 3 4 3 .3 9 k J h? ? ? ? ? ?（ ） 03 3 3 3Q = G Cp t = 6 8 7 9 .3 8 k g h 2 .1 3 4 6 3 5 2 5 C = 1 4 6 8 4 7 .2 5 k J h? ? ? ? ? ?（ ） 1 3 2Q =Q Q = 392 496 .14 kJ h?? 根據(jù)設(shè)計要求冷卻水進口溫度為 025C ，出口溫度為 035C 28 11 0011Q 3 9 2 4 9 6 . 1 4 k J hm = = = 9 3 9 8 . 1 8 k g hC p t 4 . 1 7 6 3 k J k g C 2 5 3 5 C?? ? ? ?（ ） 表 26 各組分在不同溫度下的比熱容（單位 0kJ kg C ） 溫 度 組分 100C 250C 490C 550C 600C 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 水 TBA MTBE 溫度 組分 760C 800C 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 丁二烯 異丁烯 甲醇 溫 度 組 溫 度 組 29 水 TBA MTBE 表 27 與 025C 的平均值 溫度 組分 10 0C 350C 490C 550C 600C 760C 丙 烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 。 250C 下的比熱容分別取平均值。在某一溫度下 某處的全部物料比熱容可以以平均植代替。所以取循環(huán)物料的循環(huán)比為 ,設(shè)循環(huán)循環(huán)物料中含異丁烯的量為 x,則 x x 1 1 .9 2=8 5 .1 3 0 .8 8 5 .1 3 (1 0 .8 )?? ? ? 解得 x= h 17 同理可得循環(huán)物料中含 MTBE 的量為 h 含甲醇的量為 kmol h 表 17 則反應(yīng)器二段循環(huán)物料的組成及流量： 組分 摩爾流量 kmol/h 摩爾分數(shù) kmol/kmol 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì)量分數(shù) kg/kg 丙烯 丙烷 異丁烷 正丁烯 正丁烷 反丁烯 順丁烯 正戊烷 丙二烯 1， 3丁二烯 異丁烯 甲醇 MTBE TBA 二 .三異丁烯 ∑ 反應(yīng)器三段出口物料組成及流量 到三段時異丁烯反應(yīng)轉(zhuǎn)換率達到 93% 反應(yīng)的異丁烯的量 85 .1 3 km ol / h 0. 93 = 79 .1 7 km ol / h? MTBE