【正文】 J/mol ——加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的能量，KJ。 ——物料離開設(shè)備所消耗的能量，KJ。 ——設(shè)備向環(huán)境散失的能量，KJ 。 (1) 各物料帶入的能量： 純化水帶入的能量Q純化水=C純化水m純化水（t進(jìn)t基）= 水合硫化鈉帶入的能量Q水合硫化鈉=C水合硫化鈉m水合硫化鈉（t進(jìn)t基）= 硫磺粉帶入的能量Q硫磺=C硫磺m硫磺（t進(jìn)t出）= 雜質(zhì)帶入的能量Q雜質(zhì)=C純化水m雜質(zhì)（t進(jìn)t基）= KJ 該過程帶入的總能量Q1=Q純化水+Q水合硫化鈉+Q硫磺+Q雜質(zhì)= KJ(2) 物料帶出的熱量Q2 Q2=Q125/60= KJ(3) Q3——過程熱效應(yīng)： 水合硫化鈉的溶解熱Q水合硫化鈉=m水合硫化鈉qf= KJ 硫磺粉的溶解熱Q硫磺=m硫磺qf= 因?yàn)樵撨^程無反應(yīng)，所以： 過程熱效應(yīng)，Q3=(Q水合硫化鈉+Q硫磺)= 而，Q2=Q4/(110%)(Q1+Q3)= 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)料溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 2. 各物質(zhì)從60℃到60℃，有反應(yīng)熱無相變熱。 (1) 各物料帶入的能量 純化水帶入的能量，Q純化水=C純化水m純化水（t入t基）= 水合硫化鈉帶入的能量，Q水合硫化鈉=C水合硫化鈉m水合硫化鈉（t入t基）= 硫磺粉帶入的能量，Q硫磺=C硫磺m硫磺（t入t基）= 二硫化鈉帶入的能量，Q4二硫化鈉=C二硫化鈉m二硫化鈉（t入t基）= 上一步雜質(zhì)帶入的能量，Q雜質(zhì)=C純化水m雜質(zhì)（t入t基）= 乙醇帶入的能量，Q乙醇=C乙醇m乙醇（t入t基）= 四丁基溴化銨帶入能量，Q四丁基溴化銨=C四丁基溴化銨m四丁基溴化銨（t入t基）= KJ 原料A帶入的能量，Q原料A=C原料Am原料A（t入t基）= 這一步加入雜質(zhì)帶入的能量，Q雜質(zhì)=C純化水m雜質(zhì)（t入t基）= 該過程帶入的總能量，Q1=Q純化水+Q水合硫化鈉+Q硫磺+Q二硫化鈉+Q上一步雜質(zhì)+Q乙醇+Q四丁基溴化銨+Q原料A+Q這一步雜質(zhì)= KJ(2) 各物料帶出的能量 上一步物質(zhì)帶出能量Q上一步=上一步物質(zhì)帶入能量之和75/60= 這步加入物質(zhì)帶出能量Q這一步=帶入能量之和75/25= KJ 該過程帶出的總能量Q4=Q上一步+Q這一步=(3) Q3——過程熱效應(yīng) 因?yàn)樵撨^程會(huì)有乙醇回流，存在汽化熱 假設(shè)乙醇回流速度為每分鐘的質(zhì)量數(shù)（kg/min） KJ 則八小時(shí)乙醇的回流量=每分鐘的回流量860= 乙醇的汽化熱Q汽化熱=qm= 所以，該過程的熱效應(yīng)Q3=Q乙醇汽化熱= 而Q2=Q4/(110%)(Q1+Q3)=使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 2. 物質(zhì)保持在75℃，不存在相變熱存在反應(yīng)熱。乙醇帶入或帶出的熱 Q3=乙醇汽化熱的負(fù)值回流液的質(zhì)量= KJ所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 帶入的總熱量Q1=上一步帶出的總熱量= KJ 帶出的總熱量Q4=Q1/(t入t基)（t出t基）= 過程熱效應(yīng)Q3=0 而，Q2=Q4/(110%)(Q1+Q3)= 查表得其平均比熱容C==(kg 乙醇帶入或帶出的熱所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 1. 各物料帶入的能量 鹽酸帶入的能量Q鹽酸=C鹽酸m鹽酸（t進(jìn)t基）= 鹽酸中水帶入的能量Q水=C純化水m純化水（t進(jìn)t基）= 該過程帶入總能量Q1=上一步帶出的總能量+Q鹽酸+Q水= KJ2. 各物料帶出的能量 中和生成的水帶出的能量Q生成水=C生成水m生產(chǎn)水（t出t基）= 生成氯化鈉帶出的能量Q氯化鈉=C氯化鈉m氯化鈉（t出t基）= KJ 未反應(yīng)的氯化氫帶出的能量Q氯化氫=C氯化氫m氯化氫（t出t基）= 生成硫辛酸帶出的能量Q硫辛酸=C硫辛酸m硫辛酸（t出t基）= 該過程帶出的總能量Q4=（上一步帶出的能量硫辛酸鈉帶出的熱量氫氧化鈉帶出的熱量）25/60+Q鹽酸+Q水+Q生成水+Q氯化鈉=3. Q3——過程熱效應(yīng) 對(duì)于中和反應(yīng) 該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱qrθ=∑σiΔHfiθ=∑（qf）產(chǎn)物∑（qf）反應(yīng)物= 該反應(yīng)在25℃下的反應(yīng)熱qrt=qrθ（2525）∑σiCpi= 對(duì)于硫辛酸鈉的酸化反應(yīng) 該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱qrθ=∑σiΔHfiθ=∑（qf）產(chǎn)物∑（qf）反應(yīng)物=該反應(yīng)在25℃下的反應(yīng)熱qrt=qrθ（2525）∑σiCpi= 實(shí)際反應(yīng)熱： 而，Q2=Q4/(110%)(Q1+Q3)= 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃，則乙二醇的循環(huán)總量： 冷凍鹽水用量： 4. 減壓濃縮釜（乙酸乙酯）對(duì)減壓濃縮物料衡算 該步驟將乙酸乙酯減壓蒸餾出去 ，物質(zhì)溫度由25℃升溫到60℃，存在相變 （1）各物料帶入的熱量 原料A帶入的能量： 四丁基溴化銨帶入的能量： 硫辛酸乙酯帶入的能量： 硫辛酸帶入的能量 ： 乙酸乙酯帶入的能量： （2）各物料帶出的能量 原料A帶出的能量： 四丁基溴化銨帶出的能量： 硫辛酸乙酯帶出的能量 ： 硫辛酸帶出的能量： 乙酸乙酯帶出的能量： （3）過程效應(yīng)熱 在這一步驟中，過程效應(yīng)熱等于乙酸乙酯的氣化熱 Q3=乙酸乙酯氣化潛熱餾出乙酸乙酯的質(zhì)量=所以： 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量：5. 冷凝器3 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變。 （1）各物料帶入的熱量 原料A帶入的能量： 四丁基溴化銨帶入的能量： 硫辛酸乙酯帶入的能量： 硫辛酸帶入的能量： 乙酸乙酯帶入的能量： （2）各物料帶出的能量 原料A帶出的能量： 四丁基溴化銨帶出的能量： 硫辛酸乙酯帶出的能量： 硫辛酸帶出的能量： 乙酸乙酯帶出的能量： （3）過程效應(yīng)熱 硫辛酸的結(jié)晶熱： Q3=硫辛酸溶解熱硫辛酸結(jié)晶質(zhì)量= 所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 7. 蒸餾釜 (對(duì)離心母液中溶劑的回收) （1）各物質(zhì)帶入的能量（25℃進(jìn)料） 乙酸乙酯帶入的熱量： 其他物質(zhì)帶入的熱量： 則各物質(zhì)帶入總能量Q1=所有進(jìn)料物質(zhì)帶入能量之和= （2）各物質(zhì)帶出的能量（77℃出料） 乙酸乙酯帶出的熱量： 其他物質(zhì)帶出的熱量： Q其他物質(zhì)=C純化水m純化水（t出t基）= 則各物質(zhì)帶出熱量之和Q4=所有物質(zhì)帶出能量之和= KJ （3）過程熱效應(yīng) 該過程只有乙酸乙酯汽化，則， Q3=Q乙酸乙酯汽化熱=乙酸乙酯汽化潛熱乙酸乙酯汽化質(zhì)量= 所以， 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 8. 冷凝器4 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變。 （1）各物質(zhì)帶熱的熱量 乙酸乙酯帶入的熱量： 硫辛酸帶入的熱量： 活性炭帶入的熱量： 雜質(zhì)帶入的能量： （2）各物質(zhì)帶出的熱量 乙酸乙酯帶出的熱量： 硫辛酸帶出的熱量： 活性炭帶出的熱量： 雜質(zhì)帶出的熱量： （3）過程效應(yīng)熱 硫辛酸溶解熱： Q溶解熱 =硫辛酸溶解熱的負(fù)值硫辛酸質(zhì)量= 假設(shè)乙酸乙酯回流速度為每分鐘的質(zhì)量數(shù)（kg/min） 則乙酸乙酯2h總回流量=乙酸乙酯每分鐘回流量260= 乙酸乙酯汽化熱Q汽化熱=乙酸乙酯回流量乙酸乙酯汽化熱= KJ所以，Q3=Q溶解熱（1）+Q汽化熱=所以： 使用乙二醇水溶液來加熱，進(jìn)入溫度為90℃，出料溫度為80℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 2. 冷凝器5 該過程將乙酸乙酯氣體液化，物質(zhì)溫度不變，存在相變，乙酸乙酯帶入或帶出的熱： Q3=乙酸乙酯汽化熱的負(fù)值溜出乙酸乙酯的質(zhì)量=所以： 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量： 3. 結(jié)晶釜 該步驟將過濾出的物質(zhì)冷卻結(jié)晶，物質(zhì)溫度由77℃降溫到10℃，存在相變。 乙酸乙酯帶入或帶出的熱： Q3=乙酸乙酯汽化熱的負(fù)值溜出乙酸乙酯的質(zhì)量= 使用乙二醇水溶液來降溫，進(jìn)入溫度為0℃，出料溫度為20℃,則乙二醇的循環(huán)總量第五章 工藝設(shè)備計(jì)算及選型、依據(jù)及基準(zhǔn) 化工生產(chǎn)是原料通過一系列的化學(xué)、物理變化的過程，其變化的條件是化工設(shè)備提供的。 設(shè)備的選擇是根據(jù)物料衡算、熱量衡算的結(jié)果進(jìn)行的，根據(jù)物料衡算的數(shù)據(jù)可以從《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》上查取并選擇所需的設(shè)備型號(hào)，在根據(jù)其所對(duì)應(yīng)的參數(shù)結(jié)合熱量衡算的數(shù)據(jù)對(duì)所選設(shè)備進(jìn)行校核，使其經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上先進(jìn)，投資少，加工方便，采購容易，水電汽消耗少，操作清洗方便，耐用易維修。 1. 硫化反應(yīng)釜的選型及核算 硫化反應(yīng)時(shí)間：，輔助時(shí)間：則反應(yīng)周期t=2h理論最大生產(chǎn)批次批根據(jù)實(shí)際情況，選用日新生產(chǎn)批次批（每個(gè)反應(yīng)釜均日生產(chǎn)批次均為單批生產(chǎn)）由計(jì)算可知，還原釜的進(jìn)料組成，見表51表51硫化反應(yīng)各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）純化水 水合硫化鈉 硫磺粉 水的體積： 水合硫化鈉的體積： 硫磺粉的體積： 則進(jìn)料總體積：對(duì)于不起泡的物理或化學(xué)過程，（）；對(duì)于沸騰的或有泡沫產(chǎn)生的物理或化學(xué)過程，（）；流體的計(jì)量及儲(chǔ)存設(shè)備，（）。換熱面積A=，傳熱模系數(shù)K= KJ/(m2?h?℃)【核算】 物料的初，末溫分別為 25 ℃,60 ℃乙二醇的初，末溫分別是 90 ℃, 80 ℃根據(jù)設(shè)備的熱量平衡方程式： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 式中 Q1——物料帶入到設(shè)備的熱量，KJ； Q2——加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的熱量，KJ； Q3——過程熱效益，KJ； Q4——物料離開設(shè)備所帶走的熱量，KJ； Q5——加熱或冷卻設(shè)備所消耗的熱量，KJ； Q6——設(shè)備向環(huán)境散失的熱量，KJ； 由前述能量衡算可知：該階段換熱量 Q2= ℃ 換熱面積： ＜，所以設(shè)計(jì)合理。表52 水解反應(yīng)各投入物料的質(zhì)量及密度原料名稱質(zhì)量/kg密度（g/ml）環(huán)合液氫氧化鈉 水 環(huán)合液的體積： L氫氧化鈉體積：氫氧化鈉中水的體積： L溜出乙醇的體積：加氫氧化鈉后的反應(yīng)液體積：即溜出乙醇前的體積： L設(shè)填料系數(shù)濃縮液體積：（即溜出乙醇后的體積）： 由計(jì)算可知，環(huán)合釜的進(jìn)料組成，見表226。 每個(gè)反應(yīng)釜換熱面積：㎡ 傳熱模系數(shù)： KJ/(m2℃)【核算】：