【正文】 中 3Q 的計算 3Q 為進入反應(yīng)器 R2 的原料 水 從 o25C 加熱到 o90C 所需要 的熱量。 (1) ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乳腈 ? ?mQ 乳 腈 = 363283 pCdT? =（ 363283） = mol = k kmolJ (2) 取低沸點 雜質(zhì) 的平均比熱容為 ? ?pC 低 沸 點 雜 質(zhì)= ? ? .kJ kg K ? ?=kgQ 低 沸 點 雜 質(zhì) 363283 pCdT? = ? ? .kJ kg K（ 363283） K = kg ? ? ? ?4 m k gQ n Q m Q??乳 腈 低 沸 點 雜 質(zhì) = h k kmolJ + h kg = 10 kJ h? R2 中 5Q 的計算 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者： **** 第 14 頁 共 57 頁 5Q 為反應(yīng)器 R2 中的熱損失 5Q = 00 11Q = ( 10 kJ h?? ) = 10 kJ h?? 6. 反應(yīng)器 R2 中的 熱量衡算匯總 反應(yīng)器 R2 中的熱量衡算匯總見表 25 所列 。 10 kJ h? 5Q 5Q 為反應(yīng)器 R2 中的熱損失 10 kJ h?? 7. 反應(yīng)器 R2 中需要 移除 的熱量 Q 1 2 3 4Q Q Q Q Q? ? ? ?+ 5Q = 10 kJ h?? + 10 kJ h? + 10 kJ h? + 10 kJ h? 10 kJ h?? = 10 kJ h?? 酯化罐中的熱量衡算 1. 酯化罐中反應(yīng)熱 1Q 的計算 第三 步反應(yīng) 如下 ： ? ?3 C H C H O H C O O H??l + 25CHOH ??l 2470H SO oC???????? 催 化 劑 2HO ??l + ? ?3 2 5C H C H O H C O O C H??l + m,3rH?? ?? mrH = ? ???? mfi Hv = ? ?? ?KH mfi 2 9 8v 生成物，??? ? ?? ?KH mfi 2 9 8v 反應(yīng)物，??? 查物質(zhì)的標準摩爾生成焓 [27]? ?K298 分別為： 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者： **** 第 15 頁 共 57 頁 ? ?298fmH l K?? 乳 酸 ， ，= molkJ ? ?298fmH l K?? 乙 醇 ， ，= molkJ ? ?298fmH l K?? 乳 酸 乙 酯 ， ，= molkJ ? ?298fmH l K?? 水 ， ， = molkJ ? ?,3 298rmHK?? = – ( – )= molkJ 現(xiàn) 在 反應(yīng)溫度為 o70C ，根據(jù)基希霍夫定理： ? ?? ?,3 343rmHK?? =? ?? ?,3 298rmHK?? + 343298 pC dT?? ，其中： ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乳酸 ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乙醇 ? ? 11 .. 5 4 ??? Km o lJC p 乳酸乙酯 ? ? 11 ..2 9 ??? Km olJC p 水 pC? =+254. = 11.. ?? KmolJ 343298 pC dT?? =(343298)= molJ = kmolkJ ? ?? ?,3 343rmHK?? =? ?? ?,3 298rmHK?? + 343298 pC dT?? = 310 kmolkJ + kmolkJ = kmolkJ ? ?1 m ,3rH 3 4 3KQn ??? =? ?hkmol ? ? k km olJ = 10 kJ h? 2. 反應(yīng)器 R2 中 2Q 的計算 2Q 為 加入酯化罐 的原料 乙醇 從 o25C 加熱到 o70C 所需要 的熱量。 (1) ? ? 11 .. ??? Km o lJC p 乳酸 ? ?mQ 乳 酸 = 343363 pCdT? = (343363)? ?J mol = 2830J mol? = 2830k kmolJ? (2) ? ? 11 .. 8 7 ??? Km o lJC p 硫酸氫銨 ? ?mQ 硫 酸 氫 銨 = 343363 pCdT? = (343363)? ?J mol = mol? = k kmolJ? (3) 取低沸點 雜質(zhì) 的平均比熱容為 ? ?pC 低 沸 點 雜 質(zhì)= ? ? .kJ kg K ? ?=kgQ 低 沸 點 雜 質(zhì) 343363 pCdT? = ? ? .kJ kg K (343363)K= kg? ? ? ? ? ? ?3 m m k gQ n Q n Q m Q? ? ?乳 酸 硫 酸 氫 銨 低 沸 點 雜 質(zhì) = ? ? kmol h ? ?2830 k kmolJ? + ? ? kmol h ? ? k km olJ? + ? ? kg h? ? kg? = 10 kJ h?? 4. 酯化罐中 4Q 的計算 4Q 為 酯化罐 中的熱損失 。 表 26 酯化罐中的熱量衡算匯總 符號 代表項目 數(shù)值 1Q 酯化罐中反應(yīng)熱 1Q 10 kJ h? 2Q 原料乙醇從 o25C 加熱到 o70C 所需 的熱量 10 kJ h? 3Q 來自 R2 的物料從 o90C 降到 o70C 放出的熱量。 表 31 原料組成 組分 名稱 流量 摩爾分數(shù) 質(zhì)量分數(shù) kmol/h kg/h % % 乙醇 56 2580 50 乳酸 56 6615 50 總計 112 9195 100 100 設(shè)計要求：塔底乙醇的含量不大于 (摩爾分數(shù) ) 塔底難揮發(fā)組分的回收率為 操作 條件 ：常壓 ：泡點進料 ：自定待測 ： 20oC ：≤ 操作壓力 蒸餾操作 確定操作 壓力 通常可在常壓、加壓和減壓下 根據(jù) 技術(shù)上的可行性、處理物料的性質(zhì)和經(jīng)濟上的合理性 來考慮 [2325]。其中塔頂壓力為 10 Pa? ，塔底壓力 5[1 . 0 1 3 2 5 1 0 ( 2 6 5 ~ 7 0 0 ) ]N P a?? 。生產(chǎn)中進料狀態(tài)有多種， 該設(shè)計 將料液預(yù)熱到泡點才送入塔中， 因為 此時塔的操作 不致受季節(jié)氣溫的影響，比較容易控制 。 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者： **** 第 19 頁 共 57 頁 加熱方式 因為 塔釜中液體不能由 蒸汽 直接加 熱， 所以 采取間接加熱。 精餾塔的物料衡算 原料液及 塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 乙醇的摩爾質(zhì)量 4 6 . 0 7 / 4 6 . 0 7 /AM g m o l k g k m o l?? 乳酸的摩爾質(zhì)量 1 1 8 . 1 3 / 1 1 8 . 1 3 /BM g m o l k g k m o l?? 由條件知 ? , ? 物料衡算 原料處理量 112F kmol h? 總物料衡算 F D W?? 易揮發(fā)組分物料衡算 F D WF D Wx x x?? ? ?? ? 0 01 9 9 .1 2 51 WFWxFx ????塔 底 易 揮 發(fā) 組 分 回 收 率 聯(lián)立解得 ： /D kmol h? kmol h? , ? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 0 . 5 0 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 5 0 ) 1 1 8 . 1 3 8 2 . 1 0 / 8 2 . 1 0 /FM g m o l k g k m o l? ? ? ? ? ? ? 0 . 9 9 1 3 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 9 9 1 3 ) 1 1 8 . 1 3 4 6 . 7 0 / 4 6 . 7 0 /DM g m o l k g k m o l? ? ? ? ? ? ? 0 . 0 0 3 0 5 4 6 . 0 7 ( 1 0 . 0 0 3 0 5 ) 1 1 8 . 1 3 1 1 7 . 9 1 / 1 1 7 . 9 1/WM g m o l k g k m o l? ? ? ? ? ? ? 乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者： **** 第 20 頁 共 57 頁 精餾塔的塔板計算 理論板數(shù) TN 的求取 1. 相對揮發(fā)度的求取 乙醇的沸點為 ，乳酸沸點為 o122C ，查 手冊 [2728]得： 乙醇的安托因方程為 ： 0 25 51 .0 95lg 8. 04 49 441 5. 70 2AP t?? ? 乳酸的安托因方程為 ： 0 03 t?? ? 其中 0AP ， 0BP 的單位為 mmHg ， t 的單位為 oC 。 1 4 8 . 3 5 1 1 1 2 2 6 0 . 3 5 /L L q F k m o l h? ? ? ? ? ? 39。 39。 39。39。 39。1 39。 1 . 2 7 2 0 . 0 0 0 8m m w mLWy x x xVV? ? ? ? ? 計算過程如下： 1122330 . 9 9 1 3 0 . 9 7 7 40 . 9 8 1 6 0 . 9 5 2 90 . 9 6 3 9 0 . 9 1 0 2===Dy x xyx?????????????????? ?????????????? ??????相 平 衡 方 程精 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程精 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程乳酸生產(chǎn)工藝流程設(shè)計 作者： **** 第 22 頁 共 57 頁 44556677f0 .9 3 2 9 0 .8 4 0 70 .8 8 2 5 0 .7 4 0 40 .8 0 9 8 0 .6 1 7 80 .7 2 0 9 0 .4 9 5 10 .5 0====yxyxyxyxx????????? ??????? ?????????? ??????? ?????????? ??????? ?????????? ??????? ???精 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程精 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程精 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程精 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操889910 1011 110 .6 2 9 0 0 .3 9 1 60 .4 9 7 3 0 .2 7 3 00 .3 4 6 5 0 .1 6 7 60 .2 1 2 4 0 .0 9 2 9====yxyxyxyx????????? ??????? ?????????? ??????? ?????????? ??????? ?????????? ??????? ???? ?作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程12 1213 1314 1415 150 .1 1 7 4 0 .0 4 8 10 .0 6 0 4 0 .0 2 3 80 .0 2 9 5 0 .0 1 1 40 .0 1 3 7 0 .0 0 5 2====yxyxyxyx????? ??????? ?????????? ??????? ?????????? ??????? ?????????? ??????? ???????? ?相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程 相 平 衡 方 程提 餾 段 操 作 線 方 程16 160 .0 0 5 8 0 .0 0 2 20 .0 0 3 0 5=wyxx? ??????? ???相 平 衡 方 程 總理論板數(shù)為 16（包括再沸器），精餾段理論板數(shù)為 7，第 8 塊板為進料板，提餾段理論板數(shù)為 8（包括再沸器） 。 再由公式 0000 yBAABP P PxxP P P???? 和 計算出不同溫度下的氣液組成 [28