《年产45万吨乙酸乙酯计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产45万吨乙酸乙酯计算（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 热量衡算41 基本数据表 4-1气体热容温度关联式系数19-21物质Cid / J - mol-1 - K-1 = a + a T + a T2 + a T3 + a T4p0 1234aaaaa01234乙醇4.3960.6285.546-7.0242.685乙醛4.3790.0743.740-4.4771.641水4.395-4.1861.405-1.5640.632乙酸乙酯10.228-14.94813.033-15.7365.999表4-2液体热容温度关联式系数物质Cp1/ J - mol-1 - K=A + BT + CT 2 + DT 3ABCD乙醇59.34236.358
2、-12.1641.8030乙醛45.05644.853-16.6072.7000水92.053-3.9953-2.11030.53469乙酸乙酯65.83284.097-26.9983.6631表4-3物质的沸点及正常沸点下的蒸发焓物质沸点/c蒸发焓/KTmol-1乙醇78.438.93乙醛20.825.20乙酸乙酯77.0632.32水10040.73乙缩醛102.735.8342 一步缩合釜的热量衡算：该工段中反应温度为ioc物流由25c降到10C的热料衡算如下：2309.87AH （乙酸乙酯）=xj 283-15 A + BT + CT2 + DT3dT = 67661.136kJ /
3、h2 88.11 298.15420.51AH （乙醇）=xj 283.15 A + BT + CT2 + DT3dT = 14585.99kJ/h246.07298.15AH （乙醇铝）=486.48 xj283-15120dT = 5405.4kJ / h2 162.16 298.15主反应产生的热量：查表得：AfH 0=192.38kJ / molm(乙醛，l,298.15k)AfH0= 479.24KJ /molm(乙酸乙酯，1,298.15k)AfH0=277.103KJ / molm(乙醇，1,298.15k)AfH0=381.331KJ / molm(乙缩醛，1,298.15k)
4、AfH0= 285.956KJ / molm(水，1,298.15k)C= 114.943J / mol - kp, m乙缩醛C = 4.2 KJ / mol - kp, m 水,lA H0 =A H0+J298.15(2C - C)dTr m (283.15 k)rm (298.15 k)283 15P, m，乙醛p ,m，乙酸乙酯=Zv -A H0+J198-15(2C C)dTB f m (b,卩,T)283 15P，m，乙醛p ,m，乙酸乙酯=92443.29kJ / mol当反应进度为225.79xl03时，反应热为AH =-20872770.45kJ/h。 主副反应产生的热量：A
5、H 0 =A H 0r m(283.15k )r m(298.15k )=81158.44J / mol+J283.15298.15(Cp ,m，水+Cp, m，乙缩醛 2Cp ,m，乙醇Cp, m，乙醛)dT当反应进度为3.64x 103时反应热为副=295416.72kJ/h。一步缩合反应釜需要承受的热量为：AH （乙酸乙酯） + AH （乙醇） +AH （乙醇铝） + AH （乙醛）2223AH （乙酸乙酯）AH +AH 二 20665006.26kJ /h+3+ 主副反应放出的热用-5C的冷冻盐水进行冷却，进口温度为-5C，出口温度为5C。冷冻盐水的比热容为：Cp二4.0kJ /（kg
6、 -K）则单位时间内需要冷冻的量为：W二20665006.26 一 40二5.166 x 105kg/h43 二步缩合反应釜热量衡算：因为两个反应釜的温度相同，则只需要计算反应进度： 主反应的反应热：A He = 92443.29J/mol反应进度为30.40x 103mol/hrmAH = 92443.29x30.40 = 2810276.016kJ /h主副反应的反应热：A He = 81158.44J/mol反应进度为0.49x103mol/hrmAH =81158.44x0.49=39767.64kJ /h副二步缩合反应釜承受的热负荷为：AH +AH = 2810276.016 397
7、67.64 = 2770508.376kJ /h 主副反应放出的热同样用-5C的冷冻盐水进行冷却，进口温度为-5C，出口温度 为5 C。冷冻盐水的比热容为：J = 4.0 kJ /(kg - K)则单位时间内需要冷冻的量为：W = 2770508.376 一 40 = 6.926 x 104 kg/h44 单效蒸发器的热量衡算在该部分热量计算中，忽略掉进料破坏液B1所吸收的热量，忽略乙醇铝水m乙酸乙酯xM 乙酸乙酯乙醛从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q2为：f293.95CdT + A H + f363.15CdT = 196559.4587kJ / h-283.15 P液rap m 29
8、3.95 p气-解的反应热，和留在蒸发器中 B2 物料的热量。 乙酸乙酯从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q1为：f350-21CdT + A H + f363.15CdT = 12213429.67kJ / h-283.15 p，液rap m 350.21 p，气 -m乙醛xM 乙醛m乙醇 xM乙醇乙缩醛从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q4为为：438.3n x f 363.15CdT =x 80 x 114.943 = 34106.468kJ/h乙缩醛 283.15 P,m，液118.17乙醇从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q3为： f351.55C dT + A H + f36
9、3.15CdT = 459438.7518kJ /h-283.15 P液rap m 351.55 P气 -则蒸发器总共需外界提供的热量 Q=(Q +Q +Q +Q )/0.99=13033873.08kJ/h 1234为单效蒸发器提供热量的是 100 摄氏度的饱和水蒸气，且出口为 100 摄氏度 的液态水，一直水的汽化热为 2262.78kJ/h。则单位时间内需要饱和水蒸气的质量为：W = 13033873.08 = 5760.115kg / h。2262.7845 冷凝器的热量衡算进入脱乙醛塔的温度为 20.8 摄氏度，所以个股物料在冷凝器中的温度要从 90摄氏度降至 20.8 摄氏度。乙酸
10、乙酯从90摄氏度降至20.8摄氏度放出的热量Q为：乙酸乙酯 x|735.21CdT-A H +293.95 CdT| = 11712457.64kJ/hML 363.15 P气rap m 350.21 P液 -乙酸乙酯乙醛从90摄氏度降至20.8摄氏度放出的热量Q2为：m乙醛 x f 293.95C dT-A H=188546.5568kJ/hM- 363 15 P，气体rap m -乙醛乙醇从90摄氏度降至20.8摄氏度放出的热量Q3为：m乙醇 x f351.55CdT-A H + f293.95CdT = 448110.9147kJ/hM乙醇 L 36345 P气raP m355 P液-乙
11、缩醛从90摄氏度降至20.8摄氏度放出的热量Q4为：438.3n x f 293.95cdT 二x (-6932) x 114.943 二-29502.095kJ/h乙缩醛 363.15 P，液118.17则冷凝总共放出热量为：Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = -12378617.21kJ /h该冷凝器仍采用冷却盐水将一釜和二釜的出口盐水用于该冷凝器的进口冷 却盐水。则进口温度五5摄氏度并用该冷凝器中出口盐水的温度控制在10摄 氏度。则需要冰盐水的量为：W = 12378617.21 = 6.1893x 105kg/h4x546 脱乙醛塔的热量衡算在设备衡算中确定了脱乙醛塔的最小回流比为
12、R= 2.81min取 R = 1.4 R= 3.934min则上升蒸汽流量为 V = (R +1) D = 3.934 x 308.18 = 1212.38kg / h461 再沸器的热负荷(1) 塔顶上升混合气带出的热量在塔顶回流液温度为20.8C,与进料的温度相同，则塔顶上升气带出的热量 为：Q 二 1212.38 xlOOOj 299.35(a + aT 1 + a T2 + aT3 + a T4) + 1212.38 x25.2D 44.05293.950123444.05=1134926.148kJ / h(2) 塔釜残液带出的热量：Q = 24203.34 f350-35( A
13、+ BT + CT 2 + DT 3)dT + 453.81 xJ350.35( A + BT + CT 2 + DT 3)dT18.13 x10344.05x293.95W 88.11293.9546.07293.95+ a T + a T 2 + a T 3 + a T 4 )dT1234+ 7 Xj：( A + BT + CT 2 + DT 3)dT + WlX 114943二2852024838kJ/h则再沸器的热负荷为：Q 二 Q + Q 二 2853159764kJ / h1 D W 加热介质采用饱和水蒸气。即为，进口为 100 摄氏度水蒸气，出口为 1002853159764摄氏
14、度的液态水，则需水蒸气的量为：W = 1260909.043kg/h2262.78Q 二411.578xf2462 冷凝器的冷凝量293.95(a + aT + a T2 + a T3 + a T4)dT-411.578x25.2299.35 0 1 2 3 4= -16971.76085kJ / h该冷凝器采用进口温度为了-5C，出口温度为5C的冷冻盐水，则需冰冻盐水的质量为：16971.760854x10=424.29kg / h。47 脱乙醇塔的热量衡算由以上对精馏一塔物料衡算得： F=418575kg/h， D=42043kg/h用解析法计算最小回流比：R =-丄min a -1 x 1 一 xFF代入数据求得：R 二2.76，取R二1.1R 二3.036 minmin则上升蒸气的质量流量为： V=(R+1)D=1276.43kg/h 471 再沸器的热负荷(1)塔顶上升混合气带出的热量
