【正文】 2666Pa下塔頂及塔釜正丁醇和檸檬酸三丁酯的飽和蒸汽壓及相對揮發(fā)度列于表 12。 由文獻 [24]查得正丁醇的安托因常數(shù)為 A=， B=， C=－ 。 理論塔板數(shù)的確定 TBC的沸點如下： 170℃ （ ， 1mmHg） 225℃ （ ,5mmHg） 233℃ （ ， 22mmHg） 純液體的飽和蒸汽壓可由安托因方程 lnp = A－ BT+C 式中： p—— 在溫度 T下的蒸汽壓， mmHg； T—— 溫度， K。 ⑧ 脫醇塔 進入脫醇塔物料如下： 檸檬酸 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 28 頁 共 47 頁 正丁醇 氨基磺酸 水 檸檬酸三丁酯 雜質 合計 密度近似取為 1000 kg/m3，裝料系數(shù)取 ，則脫醇塔釜體積為： 1 9 8 0 .8 21 0 0 0 10 .7 5 = 2 .6 4 m 3 因物料具有腐蝕性，由文獻 [23]，塔釜選搪玻璃系列公稱容積為 3000L的蒸餾罐。 脫醇塔回收含正丁醇 %的溶液 ，其中正丁醇 ，水 。 泵為動設備，需選擇 2臺，一開一備。 ⑤ 酯化回流罐 酯化液最大流量： 正丁醇： ： 平均密度 ρ = 按貯存 1小時的量計，裝料系數(shù)取 ，所需回流罐容積為 1 3 9 . 4 8 + 1 0 2 . 6 78 8 0 . 9 9 10 . 7 5 = 0 . 3 7 m 3 由文獻 [23]查得，選擇公稱容積 。 ④ 酯化釜第二冷凝器 由熱量衡算知，酯化釜第二冷凝器所需傳熱面積為 m2。 ③ 酯化釜第一冷凝器 由熱量衡算知，酯化釜第一冷凝器所需傳熱面積為 。 ② 酯化釜 進入酯化釜總物料為 ，固液混合物的密度取 1000 kg/m3，則進入酯化釜物料的總體積為： 2 0 4 0 .9 61 0 0 0 = 2 .0 4 1 m 3 裝料系數(shù)取 ，則需要酯化釜的容積為 2 .0 4 10 .7 5 = 2 .7 2 m 3 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 27 頁 共 47 頁 由文獻 [23]查得選擇規(guī)格為 3000L的搪玻璃 K型反應罐。 表 11 熱量衡算結果匯總表 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 26 頁 共 47 頁 換 熱 過 程 換 熱 面 積 （ m2） 蒸 汽 最 大 流 量 （ k g / h ） 冷 卻 水 最 大 流 量 （ k g / h ）酯 化 釜酯 化 釜 第 一 冷 凝 器酯 化 釜 第 二 冷 凝 器5 . 1 21 5 . 0 11 . 1 71 7 7 . 4 81 2 8 . 5 21 2 0 . 7 86 7 . 6 56 1 9 25 1 7 . 3 3脫 醇 塔脫 醇 塔 頂 冷 凝 器乙 酰 化 釜1 . 2 21 3 . 2 53 . 5 97 6 2 4 ( 冷 凍 水 )2 0 1 0 63 8 3 9 . 5 8 ( 冷 凍 水 )乙 酰 化 冷 凝 器脫 酸 塔 塔 釜脫 酸 塔 頂 冷 凝 器2 2 . 7 21 . 5 56 . 6 8 5 設備 設計與選型 ① 正丁醇原料貯槽 需加入 98%（質量分數(shù)）正丁醇 ，水和正丁醇的密度分別為，則物料平均密度可由下式求得： 1ρ =∑ wiρi 式中： wi—— 質量分數(shù)； ρi—— 密度， kg/m3。 ③ 升溫過程吸熱 Q=△ t∑Cpini 2 0 7 . 6 06 0（ 1 3 3 . 8 8 8 + 1 3 5 . 4 8 1 2 8 2 . 3 41 0 2 )= 4 8 1 3 0 k J / hQ = ( 3 8 － 2 5 ) + 7 1 1 . 2 8 1 5 2 34 0 2 加上 5%熱損失，取 Q1=50537kJ/h ④ 汽化過程吸熱 Q2=∑△ Hini Q 2 = 4 5 6 0 6 1 7 6 . 4 61 0 2 + 1 2 9 . 7 56 0 2 6 6 9 4= 1 3 6 6 2 4 k J / h 加上 5%熱損失， Q2=143455kJ/h ⑤ 換熱面積估算 Q取最大熱量 143455kJ/h，則 △ t = ( 1 5 0 － 2 5 ) ( 1 5 0 － 3 8 )2 = 1 1 8 . 5 ℃＋ A = QK △ t = 1 4 3 4 5 58 9 5 . 3 7 6 1 1 8 . 5 = 1 . 3 5 m 2 取 A＇ === ⑥ 蒸汽量計算 Q=Q1+4Q2=50537+4143455=624357kJ 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁 共 47 頁 W = Q△ H = 6 2 4 3 5 73 8 1 6 9 1 8 = 2 9 4 . 4 4 k g / h 蒸汽最大流量由 Q2計算，則 W 1 = Q 2△ H = 1 4 3 4 5 53 8 1 6 9 1 8 = 6 7 . 6 5 k g / h 脫酸酐塔頂冷凝器 ① 上升氣體中 醋酸酐： 醋酸： 冷凍水由 0℃ 升 至 10℃ ；物料由 38℃ 降至 12℃ ，平均溫度 26℃ 。Cp△ t Q = 2 5 3 2 8 1 5 2 9 . 7 26 0 + 1 5 2 9 . 7 26 0 1 3 5 . 4 8 1 ( 8 5 － 4 0 )= 8 0 1 1 8 2 k J / h 加上 5%熱損失， Q=841241kJ/h A = 8 4 1 2 4 11 4 6 4 . 4 2 9 . 0 7 = 1 9 . 7 6 m 2 取 A＇ === ③ 冷卻水最大流量 W = 8 4 1 2 4 17 5 . 3 1 2 ( 3 5 － 2 5 ) = 1 1 1 7 . 0 0 k m o l / h = 2 0 1 0 6 k g / h 脫酸塔釜 ① 物料量 醋酸： 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁 共 47 頁 醋酸酐： 其余按乙酰檸檬酸三丁酯（ ATBC）計算為： 1523kg 設升溫時間為 1小時，操作時間為 4小時，回流比 R=，則上升氣體中： 醋酸酐為： 醋酸為： 脫醋酸為減壓操作，絕壓 2666Pa，醋酸酐的沸點為 47℃ ，醋酸的沸點為 29℃ ，取平均值 38℃ 作為計算 依據(jù)。 l n△ t m = ( 8 5 － 3 5 ) － ( 4 0 － 2 5 )8 5 － 3 54 0 － 2 5= 2 9 . 0 7 ℃ Q=nA ③ 第一階段：升溫吸熱 溫度由 25℃ 升至 85℃ ，平均溫度 55℃ ?！?H+n Q取最大熱量 272534kJ/h A = 2 7 2 5 3 4 1 . 5 1 0 33 . 5 5 6 ( 1 5 0 － 4 2 ) = 1 . 0 6 m 2 A＇ === ⑥ 蒸汽計 算 Q=Q1+4Q2=70244+4272534=1160380kJ W = Q△ H = 1 1 6 0 3 8 03 8 1 6 9 1 8 = 5 4 7 . 2 2 k g / h 最大蒸汽流量由 Q2計算 W 1 = Q 2△ H = 2 7 2 5 3 43 8 1 6 9 1 8 = 1 2 8 . 5 2 k g / h 脫醇塔頂冷凝器 ① 上升氣量 正丁醇 冷凍水由 0℃ 升至 10℃ ，物料由 42℃ 降至 10℃ ，平均溫度 26℃ 。 ③ 升溫過程吸熱 Q1=△ t∑Cpini 1 3 3 8 . 1 63 6 0（ 6 6 9 . 4 4 0 + 1 8 0 . 3 3 0 6 4 2 . 6 67 4 )= 6 6 8 9 9 k J / hQ 1 = ( 4 0 － 2 5 ) 加上 5%熱損失，取 Q1=70244kJ/h ④ 汽化過程吸熱 Q = n Cp△ t Q = 5 1 2 0 8 1 3 9 . 4 87 4 2 0 % + 1 3 9 . 4 87 4 1 7 3 . 7 2 0 2 0 % ( 3 0 － 1 0 )= 2 0 6 1 4 k J / h 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 20 頁 共 47 頁 加上 5%熱損失，取 Q=21645kJ/h l n△ t m= ( 2 0 － 0 ) － ( 2 0 － 1 0 )2 0 － 02 0 － 1 0= 1 4 . 4 3 ℃ A = QK △ t = 2 1 6 4 51 4 6 4 . 4 1 4 . 4 3 = 1 . 0 2 m 2 取 A＇ === ③ 冷卻水最大流量 = 2 1 6 4 57 5 . 3 1 2 （ 1 0 － 0 ） = 2 8 . 7 4 k m o l / h = 5 1 7 . 3 3 k g / hW = QC p △ t 脫醇釜 ① 物料量 脫醇以 4小時計，將水和正丁醇全部按正丁醇計算，則正丁醇質量為，平均每小時 ，取回流比 R=，則上升汽量為正丁醇的 ，即 =其余按檸檬酸三丁酯計算為： 脫醇為減壓操作，絕壓 2666Pa，正丁醇沸點 42℃ 。 ② 傳熱面積估算 Q=n W= QCp△ t W = 3 8 8 5 9 87 5 . 3 1 2 （ 4 0 － 2 5 ） = 3 4 3 . 9 9 k m o l / h = 6 1 9 2 k g / h 酯化釜第二冷凝器 ① 假設經(jīng)第一冷凝器后仍有 20%的正丁醇未 被冷凝，用 0℃ 的 鹽 水進行冷凝。 l n△ t m = ( 1 5 0 － 2 5 ) － ( 1 5 0 － 9 2 . 6 )1 5 0 － 2 51 5 0 － 9 2 . 6= 8 6 . 8 8 ℃ A = QK △ t = 3 5 0 4 2 48 9 5 . 3 7 6 8 6 . 8 8 = 4 . 5 0 m 2 取 A＇ === ⑦ 酯化釜加熱所需蒸汽量 Q總 =Q1+Q2+Q3＇ =350424+336414+837684=1524522kJ W = 1 5 2 4 5 2 23 8 1 6 9 1 8 = 7 1 8 . 9 4 k g 蒸汽流量由 Q1計算，則 W 1 = △ H 1 8 = 1 6 5 . 2 6 k g / hQ 1 = 3 5 0 4 2 43 8 1 6 9 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 共 47 頁 酯化釜第一冷凝器 ① 上升氣體的最大流量在酯化反應的蒸發(fā)階段，即 正丁醇： ： 假設全部冷凝 冷卻水溫度由 25℃ 升至 40℃ 物料由 ℃ 降至 30℃ ，平均溫度 ℃ ，換熱器材質為不銹鋼。℃ )； A= QK△ t Q取 Q Q Q3中的最大值，即 Q=350424kJ/h?！?t 式中： K—— 搪瓷的傳熱系數(shù)， kJ/(h Q3＇ =∑△ Hini Q 3 ＇ = 4 5 4 3 3 4 5 2 . 9 97 4 + 4 1 1 5 8 1 0 2 . 6 71 8 7 7 8 2 2 7 0 2 . 9 41 9 2+= 7 9 7 7 9 5 k J 淮海工學院 二 〇〇 九屆本科畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁 共 47 頁 加上 5%熱損失，取 Q3＇ =837684kJ 以每小時計， Q3=335073kJ/h ⑥ 酯化釜傳熱面積估算（材質為搪瓷） Q=K ④ 第二階段：蒸發(fā)吸熱 物料中 ，以共沸物組成正丁醇質量分數(shù) %計，正丁醇汽化量為 1 0 2 . 6 71 0 . 5 7 6－ － 1 0 2 . 6 7 = 1 3 9 . 4 8 k g 則： Q2=∑△ Hini 式中： △ Hi—— 對應物質的汽化熱， kJ/mol； Q 2 = 4 5 4 3 3 1 3 9 . 4 87 4 + 4 1 1 5 8 1 0 2 . 6 71 8 = 3 2 0 3 9 5 k J / h 加上 5%熱損失，取 Q2=336414kJ/h?！?)； ni—— 對應物質的物質的量， mol。 ③ 第一階段：升溫吸熱 溫度由 25℃ 升至 ℃ ，平均溫度取 ℃ 。 表 9 不同物料在不