【正文】 ??苯 甲 酸 水 氧 氣 鄰 二 甲 苯二 氧 化 碳 033610001000 4 5122 10 /rfGQqMk J h??????苯 甲 酸苯 甲 酸 反應(yīng) 4： 0 0 0 0 0 04 3 3 65 1 5 .9 9 3 2 4 1 .8 2 6 3 3 9 3 .5 1 6 0 1 9 .12 4 0 2 .8 9 8 /f f f f ffq q q q q qk J m o l? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??檸 糠 酐 水 氧 氣 鄰 二 甲 苯二 氧 化 碳 044610001000 9 981120. 457 10 /rfGQqMk J h??????檸 糠 酐檸 糠 酐 則 1 2 3 466( 44. 598 11. 146 44 57 ) 1056. 745 10 /r r r r rQ Q Q Q Qk J h? ? ? ?? ? ? ? ??? 因?yàn)? 0pQ? 所以 366 5 10 0 5 10 /rpQ Q QkJ h??? ? ??? 離開(kāi)設(shè)備的物料帶走的熱量（ 4Q ） 離開(kāi)反應(yīng)器的物料主要是 未反應(yīng)的氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣、苯酐、順酐、?2 甲酸和檸糠酐。 由公式 1 4 0( ) ( )i p i pQ Q G C t t Q? ? ?? 可得。 熱平衡式： 2 4 5 6 3 1Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? 假設(shè)： 265 %10 Q ?? ； 基準(zhǔn)溫度為 25℃ 。 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， C 原子的元素的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 /kJmol ,H 原子的元素的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 /kJmol 0 5 39 5. 15 4 14 3. 15 20 32 .3 6 51 5. 99 /fq k J m ol? ? ? ? ? ? 19 汽化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， 3CH? 的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ，CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 310 00 ( 15 .3 0 )10 00 [ 15 .3 0 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ]10 00 ( 15 .3 0 2. 54 4 3. 05 9 2 6. 64 5 4. 68 2 2. 37 3 )11236 8. 28 6 /iinvHMC H C C O O C HMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ???酮 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， 3CH? 的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ，CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 310 00 ( 0. 88 )10 00 [ 0. 88 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ]10 00 ( 0. 88 1. 10 1 2. 39 4 2 3. 62 4 5. 87 9 0. 90 8 )11214 8. 66 1 /iinmHMC H C C O O C HMk J k g? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ???酮 關(guān)于熱量衡算的具體計(jì)算 在本次計(jì)算中，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行熱量衡算。 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的摩爾熱容為 / ( )kJ kmol?℃ ， CO??酮的 摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， O??的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ 2 ( ) ( ) 2 ( ) /( 2 28 .1 31 .0 2 46 .1 ) / 981. 83 / ( )pC C H O C O Mk J k g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ???酮℃ 標(biāo)準(zhǔn)生成熱： 0 46 9. 8 /fq kJ m ol? 汽化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 17 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 1000 ( )1000 [ 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 2 2 )98 /iinvHMC H C O OMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ???酮 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 1000 ( )1000 [ 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 2 2 )98 /iinmHMC H C O OMk J k g? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ???酮 7． 苯甲酸： 比熱容： / (pC k J k g??℃ ) 標(biāo)準(zhǔn)生成熱： 0 38 5. 2 /fq kJ m ol? 汽化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， COOH? 的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 1000 ( )1000 [ 5 ( ) ( ) ( ) ]1000 ( 5 )122 /iinvHMC H C C O O HMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ??? 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， COOH? 的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 18 1000 ( )1000 [ 5 ( ) ( ) ( ) ]1000 ( 5 )122 /iinmHMC H C C O O HMk J k g? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? 8． 檸糠酐： 比熱容利用 Missenard 法估算： 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]知， C??的摩爾熱容為 / ( )kJ kmol?℃ ， 3CH? 的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， O??的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， CH??的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ ， CO??酮的摩爾熱容 / ( )kJ kmol?℃ 3( ) ( ) ( ) ( ) ( ) /( 8 .4 2 8 .1 4 8 .4 3 1 .0 2 4 6 .1 ) / 1 1 21 .8 5 8 / ( )pC C CH CH O CO Mk J k g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ???酮℃ 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱利用卡拉奇法估算 [14]： 0 n K? ? ?? 其中 ， n －化合物燃燒時(shí)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)； ?－取代基和鍵的校正值 /kJmol ； K－分子中同樣取代基的數(shù)目； 0cq －標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 /kJmol 。 通過(guò)參考文獻(xiàn) [14]可知， CH??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， C??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， CO??酮的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol ， O??的基團(tuán)貢獻(xiàn)值為 /kJmol 16 1000 ( )1000 [ 4 ( ) 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 4 2 2 )148 /iinvHMC H C C O OMk J k g? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ???酮 熔化熱利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法估算 [14]： 1 0 0 0 ( 0 .8 8 )iinmHM? ? ? ? ??? 其中 ， in －分子中 i 種基團(tuán)的個(gè)數(shù) ； i? － i 種基團(tuán)的貢獻(xiàn)值， /kJmol ； M －化合物的摩爾質(zhì)量， /kg kmol 。 所需數(shù)據(jù) 熱量衡算所需數(shù)據(jù)如下 [5,8,1214]： 1． 空氣： 空氣的組成比較復(fù)雜，為方便計(jì)算，把空氣的組成近似為 21%氧氣和 79%氮?dú)狻＜兾锢磉^(guò)程無(wú)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，但物料經(jīng)歷化學(xué)變化過(guò)程，除化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)外，往往伴隨物料狀態(tài)變化熱效應(yīng)，則兩者應(yīng)結(jié)合在一起考慮，可用下式計(jì)算： 3 r pQ Q Q＝＋ 式中， rQ — 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) kJ； pQ — 物理過(guò)程熱效應(yīng) kJ。 1Q 與 4Q 的計(jì)算 1Q 與 4Q 均可用下式計(jì)算： 1 4 0( ) ( )i p iQ Q G C t t??? 式中， iG — i 物料質(zhì)量 kg ； piC — i 物料平均等壓比熱容 /kJ kg℃ ； t — 物料的溫度 ℃ ； 14 0t — 計(jì)算基準(zhǔn)溫度 ℃ 。但不管是間歇還是連續(xù)生產(chǎn)，計(jì)算傳熱面積的熱負(fù)荷，必須以每小時(shí)作基準(zhǔn)，而該時(shí)間必須是穩(wěn)定傳熱時(shí)間。 熱量衡算的時(shí)間基準(zhǔn)可與物料 衡算相同，即對(duì)間歇生產(chǎn)可以每日或每批處理物料作基準(zhǔn)。112318= kg/h 總共生成水 的量 +++=反應(yīng)后空氣的量 +=物料衡算表如表 34 所示。1225247。106318= kg/h 反應(yīng) 2 247。12244= kg/h 反應(yīng) 4 247。112632= kg/h 總共消耗氧氣的量 +++= kg/h 生成二氧化碳的量： 反應(yīng) 2 247。12213247。9815247。93%%=消耗氧氣的量： 反應(yīng) 1 247。93%%=生成苯甲酸的量 247。 原料中含雜質(zhì)的量 47004%=188 kg/h 參與主反應(yīng)的鄰二甲苯的量 470096%%=生成苯酐的量 247。由所查文獻(xiàn)可知：主反應(yīng)為反應(yīng) 1，副反應(yīng)為反應(yīng) 4，反應(yīng) 7 可忽略。h/t 14202000kW 表 32 反應(yīng)器出口氣體組成 產(chǎn)物名稱 出口氣體組成（質(zhì)量） 苯 酐 ～ % 苯 酞 ～ % 馬來(lái)酸酐 ～ % 檸糠酐 ～ % 苯甲酸 ～ % 11 原材料和動(dòng)力的消耗定額和消耗量 原料及動(dòng)力消耗量見(jiàn)表 33[4]。 反應(yīng)過(guò)程中涉及的反應(yīng)方程見(jiàn)表 31[4,910]。 計(jì)算任務(wù) 生產(chǎn)任務(wù)和涉及的主要反應(yīng)方程 年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸的苯酐工廠。根據(jù)需要有時(shí)也采用每噸產(chǎn)品或原料作為計(jì)算基準(zhǔn)，或者用每千摩爾（ kmol）的投料量作為計(jì)算基準(zhǔn)。例如分批操作可以分批投料量或每晝夜的處理量作為計(jì)算基準(zhǔn)。對(duì)分批操作 ，可從開(kāi)始加料到最終出料作為計(jì)算范圍，有時(shí)也取整個(gè)過(guò)程中的某一階段作為物料衡算的范圍。 物料衡算的計(jì)算范圍和計(jì)算基準(zhǔn) 作物料衡算時(shí)需要確定一個(gè)計(jì)算范圍，即從哪里開(kāi)始作為進(jìn)料，從哪里作為出料。對(duì)于液體及處于恒溫、恒壓下的理想氣體還可用體積衡量。若過(guò)程中有物料累積，則屬于非定態(tài)過(guò)程，一般間歇操作（即分批操作）屬于非定態(tài)過(guò)程， 在設(shè)備的同一位置上諸參數(shù)隨時(shí)間而變。當(dāng)過(guò)程沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它也適用于物料中任一組分的衡算；但有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它適用于任一元素的衡算。 物料衡算的計(jì)算依據(jù) [6] 物料衡算為質(zhì)量守恒定律的一種表現(xiàn)形式，即 I O AG G G??? ? ? 式中 ， IG? —輸入物料的總和； OG? —輸出物料的總和； AG? —累計(jì)的物料量。 ⑴ 對(duì)某個(gè)操作過(guò)程作物料衡算； ⑵ 對(duì)已有的設(shè)備：一個(gè)設(shè)備、一套設(shè)備或整個(gè)車間作物料衡算； ⑶ 設(shè)計(jì)一套新的裝置或一個(gè)新的車間時(shí)，一般均需做出 全面的物料衡算。 7 生產(chǎn)流程 成品鄰二甲苯空氣催化氧化冷凝 結(jié)晶 刮片減壓精餾 8 第三章 物料衡算 物料衡算概述 為了弄清生產(chǎn)過(guò)程中原料、成品以及損失的物料數(shù)量，必須要進(jìn)行物料衡算。 精制部分 粗品苯酐經(jīng)高壓蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入第一精餾塔，順酐及少量的苯甲酸作為塔頂餾出