1物料衡算1.1總則 生產(chǎn)實力：年產(chǎn)6500噸醋酸酐 全年時間：365×24=8760小時 檢修時間：31.7×24=760小時 生產(chǎn)時間：8760－760=8000小時每小時產(chǎn)量：6500000/8000=812.50kg/h1.2物料衡算精餾工段物料衡算⑴計算依據(jù)：年產(chǎn)成品醋酸酐6500噸；成品醋酐一級品：含酐98%,酸2%；精制過程中酐損失3%（以成品純酐計，其中第一塔損失2.5%，其次塔損失0.5%）；粗酐組成含酐85%，酸15%；精餾塔塔頂出料組成酸99%，酐1%；殘液回收中，醋酐未計入計算中。⑵物料平衡圖如圖1-1所示：粗酐蒸餾塔粗酐蒸餾塔醋酐精餾塔Wt1Wt2Wp2Wb2Wb1WinWin----粗酐進(jìn)料(含酐85%，酸15%)Wt2----餾出液(含酐1%，酸99%)Wp2----采出液(含酐98%，酸2%)Wb1----蒸餾塔釜液(含酐100%)Wb2----精餾塔釜液(含酐100%)Wt1----蒸出液圖1-1精餾工段總物料平衡⑶物料平衡計算：①總物料衡算：Win=Wt2+Wp2+Wb1+Wb2②組分衡算：(a)對醋酸衡算：Win×15%=Wt2×99%+Wp2×2%(b)對醋酐衡算：Win×85%=Wt2×1%+Wp2×98%+Wb1+Wb2(c)釜液衡算：Wb1+Wb2＝3％×Wp2×98%Wb1＝2.5％×Wp2×98%；Wb2＝0.5％×Wp2×98%解上述方程(a)、(b)、(c)最終得到結(jié)果如下：Win=966.3971kg/h；Wt2＝130.00kg/h;Wp2＝812.50kg/h；Wb1＝19.9062kg/h；Wb2=3.9813kg/h物料平衡計算結(jié)果見表1-1。表1-1精餾工段總物料平衡表序號名稱酸含量（質(zhì)量，%）醋酸量（kg/h）酐含量（質(zhì)量，%）醋酐量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１粗醋酐15144.959685821.4375966.3971合計966.3971出料１餾出液99128.70011.300130.00２采出液216.2598796.250812.50３蒸餾塔釜液10019.906219.9062４精餾塔釜液1003.98133.9813合計1041.1250Wt1Win粗酐蒸餾塔Wt1Win粗酐蒸餾塔WWb1圖1-2粗酐蒸餾塔物料平衡⑷分塔物料衡算：粗酐蒸餾塔物料平衡如圖1-2所示：a.全塔物料衡算：Win=Wb1+Wt1b.對醋酸衡算：Win×15%=Wt1×αHAc解上述兩式得：Wt1＝946.4909kg/h；αHAc＝15.3155%物料平衡計算結(jié)果見表1-2。表1-2粗酐物料平衡序號名稱酸含量（質(zhì)量，%）醋酸量（kg/h）酐含量（質(zhì)量，%）醋酐量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１粗醋酐15144.959685821.4375966.3971合計966.3971出料１蒸出液15.3155144.959684.6845801.5311946.4909２蒸餾塔釜液10019.906219.9062合計966.3971②醋酐蒸餾塔物料平衡如圖1-3所示：Wt1Wt2Wt1Wt2醋酐精餾塔醋酐精餾塔WWp2WWb2圖1-3醋酐精餾塔物料平衡全塔物料衡算：Wt1＝Wt2+Wp2+Wb2表1-3醋酐物料平衡序號名稱酸含量（質(zhì)量，%）醋酸量（kg/h）酐含量（質(zhì)量，%）醋酐量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１蒸出液15.315144.959884.6845801.5311946.4909∑出料１餾出液99128.70011.300130.00２采出液216.2598796.25812.50３精餾塔釜液1003.98133.9813∑946.4813汲取工段物料衡算⑴計算依據(jù)：汲取用醋酸為一級品，含醋酸99%,水1%；第一汲取塔汲取乙烯酮90%，其次汲取塔汲取10%；裂化反應(yīng)乙烯酮選擇性為90%，這是由于副反應(yīng)生成廢氣所致。每蒸發(fā)100kg原料醋酸，就有4m3CO213.9%C2H422.7%CO46.9%CH416.5%；裂化中醋酸轉(zhuǎn)化率為80%；裂化中用醋酸濃度為95%醋酸，5%水；汲取過程中乙烯酮全部轉(zhuǎn)化為醋酐汲取反應(yīng)方程式：主反應(yīng)：CH3COOH＋CH2CO(CH3CO)2O4260102副反應(yīng)：(CH3CO)2O＋2H2O2CH3COOH第一汲取塔及其次汲取塔循環(huán)液體積均為35m3⑵物料平衡圖見圖1-4：⑶總物料衡算①總物料衡算式：(Wb1=966.3971kg/h，Wt2=130.00kg/h)WF＋Win＋Wt2＝Wb1＋Wg②對醋酸衡算：a.廢氣夾帶醋酸量的計算：第一汲取塔第一汲取塔其次汲取塔WoWgWinWRWb1WFWin----冰醋酸(含酸99%，水1%)WF----乙烯酮(不含廢氣)Wg----廢氣夾帶醋酸Wb1----粗醋酐(15%酸，85%酐)Wt2----精餾塔餾出液(99%酸，1%酐)WR----汲取液Wt2圖1-4汲取工段總物料平衡已知條件：其次汲取塔塔頂真空度0.08MPa；塔頂溫度20℃(從兩個方面考慮：一是低溫時蒸氣壓低，醋酸損失?。欢且蚁┩橙》磻?yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利20℃時，=0.001510MPa【查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》盧煥章等編著(P637)】4m3(標(biāo)準(zhǔn))廢氣裂化100kg冰醋酸f=0.84m3裂化100kg冰醋酸f=0.8乙烯酮：100乙烯酮：100×95%×80%×(42/60)×0.9=47.88 在裂化管內(nèi)每小時廢氣產(chǎn)生量V廢=WF×4/47.88(m3)設(shè)其次汲取塔汲取循環(huán)液入塔濃度為：含醋酸：91.4%酐：8.6%94.755%5.245%X=0.94755：依據(jù)公式：×X/(P－×X)＝（Wg/MHAc）/(V廢/22.4)P=0.1013－0.08=0.0213MPa:V廢=WF×4/47.88：代入上式后整理得：Wg＝0.01610WF(kg/h)b．對醋酸列物料衡算式：Wt2×99%+Win×99%=Wb1×15%+WF×(60/42)+0.01610WF－Win×0.01×(120/18)表1-4汲取總物料衡算序號名稱酸含量（質(zhì)量，%）醋酸量（kg/h）酐含量（質(zhì)量，%）醋酐量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１冰醋酸99497.9822(水：1)(水：5.3034)503.0123２乙烯酮324.8570３醋酐精餾塔餾出液99128.7011.30130.00４廢氣（裂化）36.510∑944.3793出料１粗醋酐15144.959685821.4375966.3971２廢氣（裂化）36.510３夾帶酸5.0321∑1007.9392③對醋酐物料衡算：Wt2×1%+WF×(102/42)=Wb1×85%+Win×0.01×(102/18)聯(lián)解上兩式得：WF＝324.8570kg/h；Win=503.0123kg/h；Wg＝5.0321kg/h廢氣量：V廢＝WF×4/47.88＝27.1392m3=36.510kg/h【廢氣平均分子量=28.244】物料平衡計算結(jié)果見表1-4。⑷分塔物料衡算：①第一汲取塔物料平衡見圖1-5：第一汲取塔第一汲取塔WWoWFWFWRWWb1圖1-5第一汲取塔物料平衡a.全塔物料衡算：WF＋WR=Wb1＋Wo；Wo=10%WFWR=Wb1－90%WF=674.0321kg/h表5第一汲取塔物料衡算序號名稱酸含量（質(zhì)量，%）醋酸量（kg/h）酐含量（質(zhì)量，%）醋酐量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１汲取液674.0321２乙烯酮324.8570３廢氣（裂化）36.510合計1035.3991出料１粗醋酐15144.959685821.4375966.3971２廢氣（裂化）36.510３乙烯酮36.495合計1039.4021b.醋酐衡算：(假設(shè)第一汲取塔內(nèi)沒有水存在，即隨冰醋酸帶入的水全部在其次汲取塔內(nèi)反應(yīng)掉)WR×α(Ac)2O=Wb1×85%－0.9×WF×(102/42)α(Ac)2O=8.9268%αHAc=91.0732%物料平衡計算結(jié)果見表5。c.第一汲取塔循環(huán)汲取液的組成計算：依據(jù)計算機編程得：83.600%(含酐)，16.400%(含酸)汲取液溫度t=25℃，查得：ρHAc=1044kg/m3，ρ(Ac)2O=1075kg/m【查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》P636，P678】ρmix=1/(0.16400/1044+0.83600/1075)=1046.790kg/m3循環(huán)汲取液的計算：汲取液流率為：35m3則：塔頂循環(huán)液質(zhì)量流率：35×1046.790=36637.65kg塔底循環(huán)液質(zhì)量流率：73261.688－WR=36637.65－1397.570=35930.8969kg計算塔頂循環(huán)汲取液組成： 含醋酐百分比：(1397.570×8.922%＋35240.080×85%)/73261.688=83.600% 含醋酸百分比：(1397.570×91.078%＋35240.080×15%)/73261.688=16.400%其次汲取塔物料平衡如圖1-6所示：WinWoWinWoWgWWgWt2其次汲取塔其次汲取塔WWR2WRWR圖1-6其次汲取塔物料平衡a.全塔物料衡算：Wo＋Wt2＋Win＝WR＋Wgb.循環(huán)汲取液的計算：汲取液流率為：35m3/h，溫度為查得ρHAc=1044kg/m3，ρ(Ac)2O=1075kg/m3αHAc＝0.914，α(Ac)2O＝0.086【查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》P636】ρ＝1/(0.914/1044+0.086/1075)=1046.5955kg/m3質(zhì)量流率：W=1046.5955×35=36630.844kg/h WR2=W－Wt2－Win=35966.869kg物料平衡計算結(jié)果見表1-6。表1-6其次汲取塔物料衡算序號名稱酸含量（質(zhì)量，％）醋酸量（kg/h）酐含量（質(zhì)量，%）醋酐量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１精餾塔餾出液99%128.701%1.300130.00２乙烯酮32.4857３廢氣（裂化）36.510４冰醋酸503.0123∑702.008出料１去一塔汲取液91.078%8.922%674.0321２廢氣（裂化）36.510３夾帶酸5.0321∑715.5742裂化工段的物料衡算⑴計算依據(jù)：物料流率見汲取工段物料衡算；每噸成品醋酐消耗1.7kg磷酸三乙酯，催化劑0.6kg純氨。（在計算中未考慮）主反應(yīng)：CH3COOHCH2CO＋H2O副反應(yīng)：2CH3COOH(CH3)2CO+H2O+CO22CH2COC2H4+2COCH2COH2O+2C(CH3CO)2OCH2CO+CH4W2⑵物料平衡圖W2W1----醋酸（95%）；WW1----醋酸（95%）；W2----稀醋酸溶液；WF----乙烯酮；WP----廢氣；Wc----結(jié)炭量WF+WPW1分別器W1分別器裂化爐WWc圖1-7裂化工段物料平衡⑶物料平衡計算①總物料衡算：W1＝WF+WP＋W2＋Wc②對乙烯酮作物料衡算：W1×95%×0.80×(42/60)×0.9＝WFW1=678.4816kg/h③對醋酸作衡算：W2＝W1×0.95×(1－80%)+W1×5%+W1×0.95×(18/60)×0.80其中各項意義如下：W1×0.95×20%-------------未反應(yīng)醋酸W1×5%------------------------隨原料帶入水W1×0.95×(18/60)-------反應(yīng)中生成水W2＝317.5294kg/h；其中αHAc=W1×95%×0.20/W2=40.5983%④結(jié)碳量的計算：Wc＝W1－WF－WP－W2＝1.3542kg/h物料平衡計算結(jié)果見表1-7。表1-7裂化工段總物料衡算序號名稱酸含量（質(zhì)量，%）醋酸量（kg/h）水含量（質(zhì)量，%）水量（kg/h）總量（kg/h）進(jìn)料１裂化用醋酸95644.5575533.9240678.4816合計678.4816出料１乙烯酮324.8570２稀醋酸溶液317.5294３結(jié)碳量1.3542４廢氣量36.510合計680.25062熱量衡算2.1裂化工序熱量衡算2.1.1醋酸蒸發(fā)器(E0101)2.1.1.1計算依據(jù)①蒸發(fā)器內(nèi)真空度取4kPa，P絕=97.3kPa；②設(shè)兩臺蒸發(fā)器，每臺蒸發(fā)器進(jìn)料量=680.2506/2=340.1253kg/h；③蒸發(fā)器熱損失為需加熱量的5%；④醋酸入口溫度：20⑤蛇管換熱器傳熱系數(shù)k=1674kJ/(m2·h·℃)(以平均傳熱面積為基準(zhǔn))2.1.1.2熱量衡算⑴進(jìn)料液泡點計算：查“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”P988-1004，得到Antoine常數(shù)和公式Antoine公式：表2-1醋酸和水的Antoine常數(shù)ABC水18.30363816.44-46.13醋酸16.80803405.57-56.34③查Vapor－liquidequilibriumdatacollectionaqueous－organicsystem（）P109，得到；VanLoarConstantsA12=0.5491：A21=0.8950水（1）醋酸（2）查《化工熱力學(xué)》施海云編P237，得VanLoar方程式計算活度系數(shù)γ1和γ2④氣體按志向氣體，液體按非志向溶液，用下泡點計算式求泡點溫度。y1+y2=P1Sγ1X1/P+P2Sγ2X2/P=1(誤差＜0.00001)計算機編程計算（程序見附表1），得T=381.8804泡點界面如圖2-1所示圖2-1泡點界面⑤蒸發(fā)器兩臺⑵進(jìn)料液比熱的計算查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-738得到比熱數(shù)據(jù)如下：水：20℃4.1826kJ/(kg·℃)108.1℃4.2287kJ/(kg·℃)H2O=4.2057kj/(kg·℃)醋酸：20℃2.2253kJ/(kg·℃)108.1℃2.3780kJ/(kg·℃HAC=138.1020kJ/(kmol·℃)=2.3017kJ/（kg·℃）Cpm=2.3969kJ/（kg·℃）⑶醋酸蒸發(fā)器的熱量計算以20℃①.醋酸預(yù)熱Q1（20℃→108.74Q1=340.1253×2.3969×(108.74-20)=7.2344×104kJ/h②醋酸的汽化熱Q2查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P716得到汽化潛熱數(shù)據(jù)如下：Tb=108.74△Hv,H2O=2227.7126kJ/kg△Hv,HAC=402.0724kJ/kgQ2=644.5575×402.0724+33.924×2227.7126=14.6641×104kJ/h③蒸發(fā)所需熱量Q=（83521.2010+193740.1562）×（1+5%）=29.1124×104kJ/h2.1.1.3熱量平衡表表2-2蒸發(fā)器熱量平衡表序號名稱熱量（kJ/h）帶出熱量1醋酸預(yù)熱，Q17.2344×1042醋酸的汽化熱，Q214.6641×1043蒸發(fā)器熱損失，Q31.3863×104合計22.9934×104帶入熱量1蒸汽帶入熱量，Q22.9934×104合計22.9934×1042.1.1.4加熱蒸汽用量計算蒸發(fā)器加熱采納低壓蒸汽（0.7Mpa）查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-716，得ts=165℃△Hv=2065.767kJ/kg所需蒸汽量：Q/△Hv=22.9934×104/2065.767=kg/h兩臺蒸發(fā)器共需蒸汽：G1=2×111.3068=222.6136kg/h裂化爐2.1.2.1①熱量平衡圖：Q5Q5GQ1-----醋酸蒸汽吸熱Q2-----裂化反應(yīng)吸熱Q3-----熱損失Q4-----煙道氣帶走熱量Q5-----循環(huán)氣帶入熱量Q6-----焦?fàn)t煤氣燃燒放熱量Q6G6Q1+QQ6G6Q1+Q2ABQQ4QQ3圖2-2裂化爐熱量平衡②裂化反應(yīng)汲取熱量CH3OOHCH2CO+H2O－146.44kJ/mol③煙道氣焓值：煙道氣入口溫度1000℃，HA=1527.16kJ/標(biāo)煙道氣出口溫度500℃，HB=715.464kJ/標(biāo)m循環(huán)氣入口溫度200℃，H5=284.512kJ/標(biāo)焦?fàn)t煤氣燃燒溫度1480℃，H6=2405.8kJ/標(biāo)m3④空氣過剩系數(shù)1.2；1m3（標(biāo)）焦?fàn)t氣產(chǎn)生煙道氣為5.570m⑤裂化熱損失Q3=8%(Q1+Q2)；⑥裂化爐兩臺⑥裂化溫度705℃，采納兩臺裂化爐，每臺裂化爐進(jìn)料量為340.1253kg/h,進(jìn)料溫度為108.2.1.2.2⑴Q1，Q2，Q3的計算氣體焓變依據(jù)△H=，Cp=A+BT+CT2+DT3帶入上式積分得：△H=［AT+B/2T2+C/3T3+D/4T4］T1T2(kJ/kg)查“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”，P1003得到熱容數(shù)據(jù)見表2-3。表2-3熱容常數(shù)ABCD醋酸1.1566.087×10-2-4.187×10-51.182×10-8水7.7014.595×10-42.521×10-6-0.859×10-9①Q(mào)1的計算(蒸發(fā)器出口溫度℃→705.15℃△HHAc=0.1338×104kJ/kg△HH2O=0.1239×104kJ/kgQ1=（0.1338×104×0.95+0.1239×104×0.05）×340.1253=45.340×104kJ/h②Q2的計算Q2=340.1253×0.95×1338.4570=82.2480×104kJ/h③Q3的計算：Q3＝8%×(82.2480×104+45.340×104)=48.570×104kJ/h裂化所需熱量：45.340×104+82.2480×104＋48.570×104＝179.955×104kJ/h⑵焦?fàn)t煤氣量的計算：(G5＋G6)×(HA－HB)＝(Q1+Q2＋Q3)G5H5+G6H5=(G5＋G6)×HA 解得：G5＝752.5021m3（標(biāo)）；G6＝1082.4203m3（標(biāo)）須要焦?fàn)t煤氣量為：G=G6/5.570=200.6926m3（標(biāo)）煙道氣帶出的熱量Q4=(752.5021＋1082.4203)×715.464=131.281×104kJ/h2.1.2.3裂化爐熱量平衡表如圖2-4所示表2-4裂化爐熱量平衡表序號名稱熱量（kJ/h）帶入熱量1燃?xì)馊紵蔁煹罋鈳氲臒崃浚琎6170.7147×1042循環(huán)煙道氣帶入熱量，Q522.4879×104合計291.4221×104帶出熱量1醋酸預(yù)熱所需的熱量，Q145.340×1042醋酸裂化所需的熱量，Q282.2480×1043煙道氣帶出的熱量，Q4131.281×1044裂化反應(yīng)熱損失，Q348.570×104合計307.4390×1042.1.3冷凝冷卻器2.1.3.1計算依據(jù)冷凝冷卻器入口溫度t=705℃，壓力P=68kPa(真空度)，P絕=33.3kPa冷凝冷卻器熱量衡算條件數(shù)據(jù)見圖2-3；水冷卻水冷卻鹽水冷凝鹽水冷卻K=251.04kJ/(m2℃K=3347.2kJ/(m2℃K=125.52kJ/(m2℃70530tt20-5-15-5圖2-3冷凝冷卻器熱量衡算條件示意裂解氣的摩爾組成及其冷凝溫度：列表計算裂解氣的摩爾組成,設(shè)只有醋酸和水冷凝裂解氣中水和醋酸的分壓：0.04667×33.3=15.542kPa水和醋酸混合物的摩爾組成：y1=0.8299(水)y2=0.1701(醋酸)查查Vapor－liquidequilibriumdatacollectionaqueous－organicsystem（）P109，得到；VanLoarConstantsA12=0.6061：A21=1.2700水（1）醋酸（2）VanLoar方程式計算活度系數(shù)γ1和γ2查《化工熱力學(xué)》施海云編P237，得VanLoar方程式計算活度系數(shù)γ1和γ2上機計算得到：醋酸水溶液露點溫度TD=108.74χ1=0.8363χ2=0.1637露點界面如圖2-4所示圖2-4露點界面④設(shè)備臺數(shù)：兩臺2.1.3.2水冷段熱量衡算⑴裂解氣降溫放熱（705℃→TD℃查“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”，P987-P1004得到氣體熱容常數(shù)數(shù)據(jù)見表2-5。①乙烯酮降溫放熱量（冷卻）Q1：Q1=－=［AT+B/2T2+C/3T3－D/4T4］=24173.91kcal/kmol=10.1211×104kJ/kmol表2-5各組分氣體熱容常數(shù)數(shù)據(jù)CH2COH20HACCOCH4CO2C2H4A1.5251.1567.7017.3734.5984.7280.909B3.913×10-26.087×10-24.595×10-4×-0.307×10-21.245×10-21.754×10-23.740×10-2C-2.590×10-5-4.187×10-52.521×10-66.662×10-62.860×10-61.338×10-5-1.994×10-5D6.445×10-81.182×10-8-0.859×10-9-3.037×10-9-2.703×-94.097×10-94.192×10-9②水降溫放熱量Q2：Q2=6879.374kcal/kmol=2.8802×104kJ/kmol③醋酸降溫放熱量Q3：Q3=1643.61kcal/kmol=6.8808×104kJ/kmol④廢氣降溫放熱量Q4：∫CpCOdT=7434.329kcal/kmol=1.9666×104kJ/kmol∫CpCO2dT=108883.61kcal/mol=4.5567×104kJ/kmol∫CpCH4dT=6919.6677kcal/kmol=2.8971×104kJ/kmol∫CpC2H4dT=11258.92kcal/kmol=4.7138×104kJ/molQ4=0.4370×1.9666×104+0.2691×2.8971×104+0.0824×4.5567×104+0.2115×4.7138×104=3.0115×104kJ/kmol⑵裂解氣部分冷凝放熱（108.74℃→108.74在TD℃時△Hv,H2O=2382.2892kJ/kg△Hv,HAC=427.0536kJ/kg⑶冷凝冷卻總放熱量：冷卻：QcD=10.1211×104×189.8025+2.8802×104×109.1669+6.8808×104×74.6105+3.0115×104×19.6122=73.6229×104kJ/h冷凝：QrD=74.6105×2382.2892+109.1669×427.0536=28.6651×104kJ/h冷卻冷凝：QcD＋QrD＝102.2880×104kJ/h⑷冷卻水用量：（水20℃→30m水=Q/（△t·Cp）=102.2880×104/(10×4.1784)=24480.0479kg冷卻段：m水·Cp·△t＝QCd△t＝QcD/m水·Cp=73.6229×104/(24480.0479×4.1784)=7.1976即換熱狀況如下：t＝30－△t=℃水冷卻水冷卻鹽水冷凝鹽水冷卻K=251.04K=3347.2K=125.52527053023.820-5-15-558.1258.12圖2-5冷凝冷卻總熱量平衡圖2.1.3.3鹽冷段熱量衡算⑴裂解氣及凝液放熱計算：70.09℃→－5℃（裂解氣及冷凝液）△t＝－5℃←－15℃（冷凍鹽水）①乙烯酮降溫放熱Q1：Q1=189.8025×=18188.9179kJ/h②廢氣放熱Q2：Q2=19.6122×=0.1990×104kJ/h水放熱Q3：Q3=m·Cp·△t=109.1669×4.1826×75.09=3.4281×104kJ/h醋酸放熱：Q4=m·Cp·△t=4.6105×2.2446×750.9=1.2573×104kJ/h⑥總放熱量Q：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=6.7034×104kJ/h⑵冷凍鹽水用量：采納冷凍鹽水(8%氯化鈣)制冷，其比熱為Cp=3.7179kJ/(kg·℃)【見《化工工藝設(shè)計手冊》上P2-744】t=10℃Q=6.7034×104kJ/hm鹽=Q/（△t·Cp）=6.7034×104/(10×3.7179)=1803.01752.2汲取工序熱量衡算其次汲取塔熱量衡算.1計算依據(jù)⑴熱量平衡圖：(熱焓零點，設(shè)為0℃),如圖2-6⑵由于汲取塔內(nèi)溫度與環(huán)境溫度相差很小，設(shè)備熱損失不計熱平衡式為：Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6 Q6＋Q8＋Q9＝Q7＋Q2⑶各點溫度：t1＝30℃；t2＝25℃；t8＝25℃；t9＝20℃⑷熱熔數(shù)據(jù)：醋酸平均比熱CpHAc＝133.9357kJ/(kmol·℃)=2.3223kJ/(kg·℃)醋酐平均比熱Cp(Ac)2O=197.6588kJ/(kmol·℃)=1.9378kJ/(kg·℃)⑸汲取液循環(huán)量：35m⑹反應(yīng)熱CH3COOH＋CH2CO2(CH3CO)2O+62.76kJ/mol⑺汲取工序設(shè)備一套QQ3W5Q5t5Q9t9W4Q4t4Q2t2W1Q1t1Q6t6Q8t8Q7Q1進(jìn)料氣帶入熱量Q4去塔汲取液帶出熱量Q5廢氣及夾帶酸帶出熱量Q9冰醋酸帶入熱量Q8精餾塔餾出液帶入熱量Q6塔底汲取液帶出熱量W6Q2塔頂汲取液帶入熱量W2Q3汲取反應(yīng)放熱量Q7換熱器移出熱量圖2-6其次汲取塔熱量平衡.2熱量計算帶入熱量的計算：a.進(jìn)料氣帶入熱量：t1＝30℃；W1=34.426kg/h+35.002kg/h=69.428廢氣帶入熱量：CpCOdT=﹝7.373T+(-0.307×10-2)/2T2+(6.662E－6)/3T3－(3.037E－9)/4T4﹞=208.8806kcal/kmol＝874.5414kJ/kmolCpCO2dT=﹝4.728T+(0.817×10-2)T2－(0.446×10-5)T3+(1.0243×10-9)T4﹞=254.649kcal/kmol＝1066.1646kJ/kmolCpC2H4dT=﹝0.909T+(1.87×10-2)T2－(0.665×10-5)T3+(1.048×10-9)T4﹞=303.8777kcal/kmol＝1049.8365kJ/kmolCpCH4dT=﹝4.598T+(0.6225×10-2)T2+(0.953×10-6)T3－(0.656×10-9)T4﹞=250.8035kcal/kmol＝1272.2751kJ/kmolQ廢氣＝(0.4370×874.5414＋0.0824×1066.1646＋0.2115×1049.8365+0.2691×1272.2751）×35.002/26.01=0.1391×104kJ/h乙烯酮帶入熱量：＝﹝1.525T+(1.9565×10-2)T2－(0.8633×10-5)T3+(1.61125×10-9)T4﹞=176.4631kcal/kmol=736.8159kJ/kmolQCH2CO＝34.426/42×736.8159=603.943kJ/hQ1=Q廢氣＋QCH2CO=603.943＋1391.2309=1994.943kJ/hb.精餾塔餾出液帶入熱量：t8＝25℃；W8=129.032CpHAc=2.3223kJ/(kg·℃)Cp(Ac)2O=197.6588/102=1.9378kJ/(kg·℃)Cpmix=0.99×2.3223＋0.01×1.9378=2.3185kJ/(kg·℃)Q8=129.032×2.3185×25=0.7479×104kJ/hc.冰醋酸帶入熱量：Wg=485.009kg/hCpHAc=2.3223kJ/(kg·℃)CpH2O=4.1784kJ/(kg·℃)Cpmix=0.99×2.3223＋0.01×4.1784=2.3409kJ/(kg·℃)Q9=485.009×2.3409×20=2.2707×104kJ/hd.塔頂循環(huán)汲取液帶入熱量：t2＝25℃；W2=36634.255CpHAc=2.3223kJ/(kg·℃)Cp(Ac)2O=197.6588/102=1.9378kJ/(kg·℃)Cpmix=0.914×2.3223＋0.086×1.9378=2.2892kJ/(kg·℃)Q2=36634.255×25×2.2892=209.6578×104kJ/he.反應(yīng)放出熱量：WF=344.261kg/h，△HR=62.76kJ/molQ3=344.261×1000×(1/42)×62.76=5.1441×104kJ/h帶出熱量的計算：a.塔頂循環(huán)液帶出熱量：設(shè)t6＝25.5℃，W6=36634.255CpHAc=2.2326kJ/(kg·℃)Cp(Ac)2O=1.9386kJ/(kg·℃)Cpmix=2.2326×0.91078+1.9386×0.08922=2.2058kJ/(kg·℃)Q6=36634.255×2.2058×t6(待求)b.去塔汲取液帶出熱量：W4=642.717kg/h（組成：91.078%酸，8.922%酐）CpHAc=2.2326kJ/(kg·℃)Cp(Ac)2O=1.9386kJ/(kg·℃)Cpmix=2.2326×0.91078+1.9386×0.08922=2.2058kJ/(kg·℃)Q4=702.2953×2.2058×t4(待求)c.廢氣及夾帶酸帶出熱量：t5＝30W5=廢氣36.510kg/h+夾帶酸5.0321kg/h廢氣帶出熱量：Q廢氣=1391.2586kJ/h夾帶酸帶出熱量：CpdT=﹝1.156T+(3.0435×10-2)T2－(1.3957×10-5)T3+(0.2955×10-8T4﹞=457.3328kcal/kmol＝1914.7608kJ/kmolQ酸=5.0321×（1/60）×1914.7608=176.892kJ/hQ5=176.892＋1391.2586=1568.1506kJ/h總熱量衡算：a.Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6即1994.943＋209.6578×104＋5.1441×104＝642.717×2.2058×t4＋1568.1506＋36634.255×2.2058×t6t4＝t6＝26.62得：Q4=37126.7876kJ/h；Q6=211.1916×104kJ/hb.Q6＋Q8＋Q9＝Q7＋Q2Q7=Q6＋Q8＋Q9－Q2=2111916.863＋0.7479×104＋2.2707×104－2096413.423=5.0369×104kJ/h.3熱量平衡表其次汲取塔熱量衡算表如圖2-6所示表2-6其次汲取塔熱量衡算表序號名稱熱量（kJ/h）帶入熱量1進(jìn)料氣帶入熱量，Q11994.9432精餾塔餾出液帶入熱量，Q80.7479×1043冰醋酸帶入熱量，Q92.2707×1044汲取反應(yīng)放熱，Q35.1441×104合計5.5092×104帶出熱量1去塔汲取液帶出熱量，Q43.7126×1042廢氣及夾帶酸的熱量，Q51.567×1043換熱器移出的熱量，Q75.0369×104合計8.7961×104.4換熱器冷卻水用量的計算進(jìn)：20℃→出：25℃，△m水==5.0369×104/(5×4.1784)=2410.9228kg/h第一汲取塔熱量衡算.1計算依據(jù)⑴熱量平衡圖如土2-7所示⑵熱平衡式：Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6Q6＋Q8＝Q7＋Q2⑶已知各點溫度：t1＝－5℃；t2＝25℃；t8＝25.84℃⑷塔頂循環(huán)汲取液流量：35m.2熱量計算熱平衡式為：Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6Q6＋Q8＝Q7＋Q2b.已知條件各點溫度：t1＝－5℃；t2＝25℃；t8＝25.84℃；tc.塔頂循環(huán)汲取液流量：35mQQ1進(jìn)料氣帶入熱量Q2塔頂汲取液帶入熱量Q3汲取反應(yīng)放熱量Q4粗醋酐帶走熱量Q5塔頂氣體帶出熱量Q6循環(huán)汲取液帶出熱量Q7換熱器移走熱量W2Q8二塔去一塔汲取液帶入熱量：第一汲取塔W5Q5t5W1Q1t1W7W4Q4t4W6Q6t6W8Q8t8W2Q2t2圖2-7第一汲取塔熱量平衡②熱量衡算帶入熱量的計算：a.進(jìn)料氣帶入熱量：廢氣帶入熱量：t1＝－5℃；W=344.261CpCOdT=145.9018kJ/kmol；CpCO2dT=179.5366kJ/kmolCpC2H4dT=202.0913kJ/kmol；CpCH4dT＝170.0576kJ/kmolQ廢氣＝-(0.4370×145.9018+179.5366×0.0824+202.0913×0.2115+0.2691×170.0576)×344.261/26.01=－2211.1284kJ/h乙烯酮帶入熱量：CpCH2COdT＝2270.9894kJ/kmolQCH2CO=－2270.9894×344.261/42=-1.8614×104kJ/hQ1=Q廢氣+QCH2CO=－(2211.1284＋1.8614×104)=－2.0825×104kJ/hb.汲取反應(yīng)放熱量：Q3=m△H=344.261/42×1000×62.76×90%=46.2981×104kJ/hc.汲取劑帶入熱量：Q8=0.7479×104kJ/hd.塔頂循環(huán)汲取液帶入熱量：t2＝25℃；W2=36634.255CpHAc=2.2253kJ/(kg·℃)Cp(Ac)2O=1.9300kJ/(kg·℃)Cpmix=2.2253×0.164+1.9300×0.836=1.9784kJ/(kg·℃)Q2=mCp△t=36634.255×1.9784×25=181.1930×104kJ/h帶出熱量的計算：a.廢氣及未反應(yīng)乙烯酮帶出熱量：Q5=466.9920kJ/hb.塔頂循環(huán)汲取液帶出熱量：W6=36634.255kg/h初設(shè)t6＝25.5℃CpHAc=2.2326kJ/(kg·℃Cp(Ac)2O=1.9386kJ/(kg·℃)Cpmix=2.2326×0.15+1.9386×0.85=1.9827kJ/(kg·℃)Q6=36634.255×1.9827×t6(待求)c.粗醋酐帶走熱量：W4=642.717kg/hQ4=1040.7396×1.9827×t4(待求)總熱量衡算：a.Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6即－2.0825×104＋181.1930×104＋46.2981×104=642.717×1.9827×t4＋466.992＋36634.255×1.9827×t6t4＝t6＝30.49℃得：Q4=3.8853×104kJ/h；Q6=221.4633×104kJ/hb.Q6＋Q8＝Q7＋Q2Q7=Q6＋Q8－Q2=221.4633×104＋7479－181.1930×104=41.0182×104kJ/h表2-7第一汲取塔熱量衡算表序號名稱熱量（kJ/h）帶入熱量1進(jìn)料氣帶入熱量，Q1-2.0825×1042塔汲取液帶入熱量，Q874793汲取反應(yīng)放熱，Q346.2981×104合計44.9635×104帶出熱量1粗醋酐帶出熱量，Q43.8853×1042塔頂氣體帶出熱量，Q5466.9923換熱器移出的熱量，Q741.0182×104合計44.9501×1042.3精餾工序熱量衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)氣液平衡數(shù)據(jù)（HAc-C4H6O3）見表2-8。由此數(shù)據(jù)回來VanLoarConstantA12=0.1154A21=0.1495表2-8氣液平衡數(shù)據(jù)（HAc-C4H6O3）χyt(℃)P(mmHg柱)r1r201020304050607080909597.5100.00.0018.033.046.056.666.674.081.588.094.097.098.0100.0139.5136.3133.3130.6128.3126.2124.5122.6121.0119.3118.5118.2118.1760-1.121.091.071.051.0251.0201.0151.0101.0051.0021.0011.000-1.0051.0101.0201.0251.051.071.031.141.14⑵蒸汽壓數(shù)據(jù)：純物質(zhì)飽和蒸汽壓采納Antoine公式計算。表2-9Antoine常數(shù)ABC醋酸16.80803405.57-56.34醋酐16.39823287.56-75.11⑶操作壓力P=101.325×103Pa⑷以25℃為基準(zhǔn)。⑷泡露點計算①粗酐蒸餾塔(T0301)塔釜泡點的計算：進(jìn)料：85%醋酐χ2=0.7692(P=101.325×103Pa)15%醋酸χ1=0.2308計算機計算結(jié)果如下：TW=404.8914K塔釜溫度計算結(jié)果見表2-10。表2-10塔釜溫度計算結(jié)果組分xiyiKiαijHAc0.23080.37171.61052.0409(Ac)2O0.76920.62830.7891②醋酐精餾塔(T0302)a.進(jìn)料板溫度(露點)進(jìn)料(氣相)84.68%醋酐y2=0.764815.32%醋酸y1=0.2352計算機計算得到：TD=407.4324K塔頂蒸汽為飽和蒸汽，以流出液組成為yi計算露點溫度和平衡的xi，計算結(jié)果見表2-11。表2-11進(jìn)料溫度計算結(jié)果組分xiyiKiαijHAc0.23520.13561.73451.9603(Ac)2O0.76480.86440.8848b.塔頂（氣相）露點溫度：氣相組成99%醋酸y1=0.9941(P=101.325×103Pa)1%醋酐y2=0.0059計算機計算得到：TD=388.77K表2-12塔頂溫度計算結(jié)果組分xiyiKiαijHAc0.99410.98800.99612.0358(Ac)2O0.00590.01200.4917c.塔頂回流液泡點溫度： 進(jìn)料X1=0.9941(P=101.325×103Pa)X2=0.0059計算機計算得到：TD=388.6686K回流液溫度計算結(jié)果見表2-13。表2-13回流液溫度計算結(jié)果組分xiyiKiαijHAc0.99410.99711.00302.0465(Ac)2O0.00590.00290.4915d.側(cè)線采出露點溫度： 出料：98%醋酐y2=0.9665(P=101.325×103Pa)2%醋酸y1=0.0335計算機計算得到：TD=411.0318K側(cè)線采出溫度計算結(jié)果見表2-14。表2-14側(cè)線采出溫度計算結(jié)果組分yixiKiαijHAc0.03350.01751.91431.9460(Ac)2O0.96650.98250.9837e.精餾塔塔釜泡點計算： 料液：98%醋酐y2=0.9665(P=101.325×103Pa)2%醋酸y1=0.0335 計算機計算得到： TW=410.5234K精餾塔塔釜溫度計算結(jié)果見表2-15表2-15精餾塔塔釜溫度計算結(jié)果組分xiyiKiαijHAc0.01670.03352.00602.0409(Ac)2O0.98330.96650.9829熱量衡算.1預(yù)熱器⑴熱量平衡圖如土2-8所示25℃Q2Q19825Q2Q198圖2-8預(yù)熱器熱量平衡圖⑵預(yù)熱物料量：1019.3021kg/h⑶25℃和98℃時液體熱容表2-16液體的熱容組分Cp（cal/mol℃），25Cp（cal/mol℃），98Cp（cal/mol℃）醋酸31.98533.77232.879醋酐47.2150.58448.897⑷預(yù)熱需熱量：Q2=15.5760×104kJ/h⑸加熱蒸汽及用量采納蒸汽加熱；蒸汽來自冷凝回水器（V3008）查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-716，得蒸汽壓力：2.9424×105Pa蒸汽溫度：132.66蒸汽冷凝熱：510.4kcal/kg須要蒸汽量：G=72.8893.2粗酐蒸餾塔⑴熱量平衡圖，如圖2-9所示⑵25℃和（計算TW）℃時液體熱容Q1Q2Q3Q1Q2Q3Q4Q1----進(jìn)料帶入熱量：Q2----再沸器供熱量Q3----釜液帶走熱量Q4----蒸出液帶走熱量表2-17液體的熱容組分△Hv（cal/mol）Cp（cal/mol℃），25Cp（cal/mol℃），TW/℃Cp（cal/mol℃）醋酸384.667531.98534.8533.418醋酐381.014247.2152.8349.87⑷熱量計算.Q1=14.8574×104kJ/hQ4的計算：（t=131.74Q4=∑(mCp△t+m△Hv)Q4=22.7461×104+37.9257×104=60.6718×104kJ/hQ3的計算：（t3=131.74Q3=∑(mCp△t)=20.3802×49.87/102×(137.74-25)=4324.0320kJ/hQ1＋Q2=Q3＋Q4Q2=Q3＋Q4－Q1=60.6718×104+4324.0320-14.8574×104=46.2468×104KJ/h設(shè)再沸器熱損失為5%再沸器熱負(fù)荷：Qw=Q2/0.95=46.5324×104/0.95=48.9815×104kJ/h⑸熱量平衡表見表2-18表2-18熱量平衡表序號名稱熱量（kJ/h）帶入熱量1進(jìn)料帶入熱量，Q114.8574×1042再沸器供熱量，Q246.2468×104合計61.1042×104帶出熱量1釜液帶走熱量，Q34324.03202蒸出液帶走熱量，Q460.6718×104合計61.1042×104⑹加熱蒸汽量加熱蒸汽采納中壓蒸汽加熱：蒸汽壓力：9.807×105Pa查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-716，得蒸汽溫度：178.93℃蒸汽潛熱：482.17kcal/kg所需加熱蒸汽量：G1=48.9815×104/(482.17×4.1868)=230.5012.3醋酐精餾塔⑴熱量平衡圖,見圖2-10⑶25℃和（計算TW）℃時液體熱容表2-17液體的熱容組分△Hv（cal/mol）Cp（cal/mol℃），25Cp（cal/mol℃），TW℃Cp（cal/mol℃）醋酸5447.41831.98535.0633.523醋酐9156.1747.2152.9250.065QQ1QwQ4Q1----進(jìn)料帶入熱量：Q2----回流液帶入熱量Q3----餾出液帶出熱量Q4----釜液帶出熱量Q5----產(chǎn)品帶出熱量Q6----塔頂蒸汽帶出熱量QDQPQ7Q5Q6Q3Q2圖2-10醋酐精餾塔熱量衡算⑷熱量計算t=134.2824Q1=∑(mCp△t+m△Hv)=233758.6182+383757.4766=61.7516×104kJ/hQ2的計算：t=115.51Q2=∑(mCp△t+m△Hv)=（12×140.40×0.99×2.3392+12×140.40×0.01×2.0550）×90.51=45.1616×104kJ/hQ3的計算：Q3=（140.40×0.99×2.3392+140.40×0.01×2.0550）×90.51=3.5187×104kJ/hQ4的計算：t=137.37Q4=4.2875×2.0550×112.37=971.1228kJ/hQ5的計算：t=137.88Q5=∑(mCp△t+m△Hv)=199657.0969+328929.6397=52.8586×104kJ/hQ6的計算：t=11.62Q6=∑(mCp△t+m△Hv)=394009.369+689776.1313=108.3785×104kJ/h再沸器熱負(fù)荷Qw的計算：Q1＋Q2＋Qw=Q4＋Q5＋Q6Qw=Q4＋Q5＋Q6―Q2―Q1=971.1228+52.8586×104+108.3785×104-45.1616×104-61.7516×104=63.2957×104kJ/h冷凝器熱負(fù)荷QD的計算：QD=Q6―Q2―Q3=108.3785×104－45.1616×104－3.5187×104=68.9776×104kJ/h⑸熱量平衡表見表2-20。表2-20熱量平衡表序號名稱熱量（kJ/h）帶入熱量1進(jìn)料帶入熱量，Q161.7516×1042再沸器帶入熱量，QW63.2957×104合計124.0473×104帶出熱量1產(chǎn)品帶出熱量，Q552.8586×1042餾出液帶出熱量，Q33.5187×1043換熱器移出的熱量，QD68.9776×1044釜液帶出熱量,Q4971.1228合計124.0473×104⑹再沸器加熱蒸汽量加熱蒸汽采納中壓蒸汽加熱：蒸汽壓力：9.807×105Pa查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-716，得蒸汽溫度：178.93蒸汽潛熱：482.17kcal/kg設(shè)再沸器熱損失為5%：再沸器熱負(fù)荷：Qw=632957.6684/0.95=66.6271×104kJ/h所需加熱蒸汽量：G2=Qw/γ=632957.6684/（482.17×4.1868）=330.0416⑺產(chǎn)品冷凝冷卻器冷卻水量QP=Q5=52.8586×104kJ/hG3=QP/Cp△t=528586.7366/（10×0.997×4.1868）=12663.0665kg/ht進(jìn)，水=25℃t進(jìn)，水=35℃⑻塔頂冷卻器冷卻水量QD=Q6－Q2－Q3=1083785.50－451616.0555－35187.1143=68.9776×104kJ/hG4=QD/Cp△t=689776.1313/(10×0.997×4.1868)=16524.5936kg/h3設(shè)備工藝計算3.1裂化工序設(shè)備工藝計算醋酸高位槽(V0101)⑴用途：穩(wěn)定冰醋酸加料量，使裂化正常操作。⑵設(shè)計依據(jù)：①進(jìn)料量W1＝392.6997kg/h(貯量=進(jìn)料量)；組成為：95%醋酸，5%水②混合物密度：進(jìn)料溫度20℃，P=101.325×103Pa；查“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”，P637得到：ρHAc=1050kg/m3，ρH2O=998.2kgρmix=1/（0.95/1050+0.5/998.2）=1047.2716kg/m③裝料系數(shù)為0.8；④一臺裂解爐設(shè)一臺高位槽。⑶設(shè)備工藝計算及選型①高位槽容積：V=340.1253/（1047.2716×0.8）=0.4059m3②采納無封頭盆底蓋貯罐，高位槽的直徑/高取1/2，則(π/4)d2h=Vd=h/2解出d=0.6684h=1.3368查“《化工工藝設(shè)計手冊》”下P5-243,取V=0.5m3，D=700mm，筒體長度外形尺寸：600×1800設(shè)備數(shù)量：2臺；材質(zhì)：不銹鋼。醋酸蒸發(fā)器(E0101)⑴用途：蒸發(fā)醋酸，除去不揮發(fā)物。⑵設(shè)計依據(jù)①每臺蒸發(fā)器進(jìn)料量：680.2506/2=340.1253kg/h；②蛇管換熱器傳熱系數(shù)k=1673.6kJ/(m2·h·℃)(以平均傳熱面積為基準(zhǔn))⑶設(shè)備工藝計算①傳熱溫差的計算：20℃→108.74加熱飽和蒸汽溫度℃→加熱飽和液體溫度℃△t1=145℃△t2=56.26℃△tm=(△t1－△t2)/㏑(△t1/△t2)=93.73℃②傳熱面積的計算Am=291124.4250/1673.6/93.73=1.8615③加熱蛇管選取加熱蛇管采納規(guī)格：φ45/3.5r2=22.5，r1=19Lm=Am/(2π（r2－r1）/㏑（r2/r1）)=1.8615/(0.0225-0.019)/ln(0.02525/0.019)Lm=14.069m，取L=15m盤管直徑取1m；蛇管之間間距為0.2m盤管圈數(shù)：14.069/(3.14×1)=4.56（圈），其余長度0.680作為接管用盤管高度：0.2×4=0.8m加熱蛇管外形尺寸φ1000×1000；材質(zhì)：不銹鋼醋酸蒸發(fā)器外形尺寸：φ1200×2400×8材質(zhì)：不銹鋼1Cr17Ni13Mo3Ti；臺數(shù)：23.2汲取工段設(shè)備工藝計算（兩臺裂解爐設(shè)一套汲取系統(tǒng)）第一汲取塔(T0201)⑴設(shè)計依據(jù)①操作條件的確定：塔內(nèi)平均操作溫度：（T頂+T釜）/2=30.63℃=303.78塔內(nèi)平均操作壓力：塔頂23.998kPa（絕壓）塔底24.931kPa（絕壓）全塔操作壓力：P=（23.998＋24.931）/2=24.465kPa表3-1填料主要性能參數(shù)公稱尺寸d（mm）外徑×高×厚d×h×σ（mm）比表面（m2/m-3）空隙率ε（m3/m3）個數(shù)N（m-3）積累密度rp（kg/m3）干填料因子a/ε（m-1）濕填料因子φ（m-1）2525×25×2.51900.7849000575400450②填料塔填料的選擇（拉西環(huán)，亂堆）選擇25×25×2.5的拉西環(huán)（亂堆）填料，查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-140，得到的填料主要性能參數(shù)見表3-1。③依據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)取填料層高度：H=4000mm④流量：液相取進(jìn)口速率：L=36637.65kg/h（35m3氣相取進(jìn)口速率：G=324.8570＋36.510=361.367kg/h⑤物性數(shù)據(jù)液相黏度的計算：查“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”P636，平均溫度下的純物質(zhì)黏度如下：a純物質(zhì)黏度：醋酸1.061×10-3(Pa·S)；醋酐0.803×10-3(Pa·S)液相組成：醋酸：（質(zhì)量）16.4%（摩爾）0.2501醋酐：（質(zhì)量）83.6%（摩爾）0.7499㏒μm=∑χi㏒μi=0.2501×lg(1.061×10-3)+0.7499×lg(0.803×10-3)μm=0.8609×10-3(Pa·S)b液相密度計算：查“石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊”P636-679，得到平均溫度下的純物質(zhì)密度如下： ρHAc=1038.756kg/m3ρ(Ac)2O=1069.756kg/m3ρmix=1/(0.164/1038.756+0.836/1069.756)=1064.5658kg/mc氣相平均相對分子質(zhì)量的計算：氣相進(jìn)料組成：乙烯酮324.8570kg/h=7.6534kmol/h廢氣36.510kg/h=1.3210kmol/h進(jìn)料摩爾數(shù)：乙烯酮摩爾數(shù)+廢氣摩爾數(shù)=7.6534+1.3210=8.9744kmol/h平均相對分子質(zhì)量為：＝(324.8570+36.510)/8.9744=40.2664kg/kmold氣相密度計算：P均=24.465kPa，T均=303.78KρG=m/v=PM/RT=24.465×40.2664/8.315/303.78=0.3900kg/m3⑥氣體流量的計算V=n進(jìn)RT/P=8.9744×8.315×303.78/24.465=926.5773m3/h⑵氣速的確定：泛點速度的計算：查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-145，用下式計算返點速度：㏒〔(W/g)·（a/ε3）·（rG/rL）·μ〕=0.022－1.75（L/G）1/4（rG/rL）1/8L/G=36637.65/415.6614=88.1375rG/rL=0.3843/1064.5658=3.6099×10-4a/ε3=400μL=0.8609×10-3(Pa·S)代入上述數(shù)據(jù)：解得：WF=0.756m/s⑶操作氣速：u=0.756×0.75=0.567m/s⑷塔徑確定：DT==0.6670m圓整，取塔徑DT=800mm修正操作氣速：u=854.531/(3600×0.785×0.82)=0.472m/s液泛分率：0.472/0.756=0.624⑸壓力降的計算：查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-145，用下式計算： （L/G）·（rG/rL）1/2=89.131×(3.6099×10-4)1/2=1.693液相密度校正系數(shù)￠=rW/rL=1000/1054.2058=0.9485（W2/g）·φ·￠·（rG/rL）·μ=0.59812/9.81×450×0.9485×0.0003610×0.86092=0.004424 查“《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上）”P2-147圖填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖得：△P’=50（毫米水柱/米填料）填料壓力降＝50×4=200mmH2O第一汲取塔冷卻器(E2001)⑴設(shè)計依據(jù)：①查《化工設(shè)計》黃璐編P230,傳熱系數(shù)K=426.768kJ/（m2·h·℃）②采納列管式換熱器③設(shè)備材質(zhì):⑵傳熱溫差計算：①循環(huán)液進(jìn)冷卻器前的溫度計算混合的兩種溶液分別為：35991.538×104kg/h（85%酐，15%酸）；t=31.25℃Q1＝0.6329kJ/h642.717kg/h（8.922%酐，91.078%酸）；t=25.84℃Q2＝209.6578×104kJ/h混合后溶液：設(shè)混和后溫度t=27℃則CpHAc=2.2385kJ/(kg·℃)Cp(Ac)2O=1.9456kJ/(kg·℃)Cpmix=2.2385×0.164+1.9456×0.836=2.0100kJ/(kg·℃)Q3=36637.65×1.948×tQ1＋Q2=Q3t=（35991.538×104＋209.6578×104）/（36637.65×2.0100）=28.55℃②傳熱溫差計算20℃→25℃25℃←28.55℃△t1=5℃△t2=3.55℃△tm=(△t2－△t1)/㏑(△t2/△t1)=4.23℃⑶傳熱面積的計算Q=K·A·△tmA=Q/（K·△tm）=462186.112/（426.768×4.23）=256.0263m2⑷換熱器的選定：F=256.0263m2，一臺汲取塔選用兩臺換熱器，每臺換熱器換熱面積F=128.0131m2換熱器選型：表3-2列管式固定管板熱交換器基本參數(shù)（換熱面積按管外徑）公稱直徑mm管程數(shù)N管數(shù)n換熱面積（m2）管邊流通截面積不銹鋼管φ25×2公稱壓力PgMPa管長ι(mm)80024507790.63000第一汲取塔汲取液輸送泵(P2001)⑴計算依據(jù)：①汲取液流量Q=35m3②Z2－Z1=15m③管邊上有9個標(biāo)準(zhǔn)彎頭，1個球心閥（標(biāo)準(zhǔn)），1個孔板流量計，總管長19m④阻力系數(shù)查“《化學(xué)工程手冊》其次版上、下卷”P3-25，把局部阻力系數(shù)列于表3-3。表3-3阻力系數(shù)阻力系數(shù)ξ當(dāng)量長度/管徑(ιc/d)標(biāo)準(zhǔn)彎頭（90°）0.7535標(biāo)準(zhǔn)閥（全開）6.0300孔板流量計(dA/dB)2=0.61.8⑤φ110×5（不銹鋼）中間有兩個換熱器⑵設(shè)備工藝計算：①流淌型態(tài)確定物性：tm=（25+28.55）/2=26.775℃ ρHAc=1040.466αHAc=0.164χHAc=0.2525 ρ(Ac)2O=1071.466α(Ac)2O=0.836χ(Ac)2O=0.7475ρm=1/（0.164/1040.466+0.8365/1071.466）=1066.307kgμHAc=1.085×10-3(Pa·S)μ(Ac)2O=0.8188×10-3(Pa·S)lgμm=∑χi·lgμi=0.2525×lg(1.085×10-3)＋0.7475×lg(0.8188×10-3)μm=0.8621×10-3(Pa·S)流速：u=Q/A=35/（3600×0.12×π/4）=1.2305m/s流淌形態(tài)：Re=duρ/μ=0.1×1.2385×1066.307/0.8791×10-3=149253.2315流體流淌處于湍流區(qū)域阻力系數(shù)的計算：查“《化工原理》”夏青、陳常貴編，P53，采納顧毓珍等公式： λ＝0.0056+0.5/Re0.32=0.01663③所需泵揚程計算：列柏努力方程：P1/ρg＋Z1+H＝P2/ρg＋Z2+∑hf0分項計算：a(P1－P2)/ρg=800×102/（1068.0588×9.81）=7.6bZ2－Z1=15m c∑hf0計算：（u2/2g=0.0771m）進(jìn)口阻力：0.5×u2/2g=0.0385m；出口阻力：1×u2/2g=0.0771m標(biāo)準(zhǔn)彎頭阻力損失：9×0.75×u2/2g=0.5204m孔板阻力損失：1.8×u2/2g=0.1387m球心閥阻力損失：（標(biāo)準(zhǔn)）6×u2/2g=0.4626m管路阻力損失：0.01663×19/0.1×u2/2g=0.2436m列管固定管板換熱器阻力損失：單根管計算：Q=35m3/h，A=0.2494，u=35/(3600×0.2494)=0.0389Re=0.021×0.0389×1066.307/0.8621×10-3=985.413；λ＝64/Re=0.04347阻力損失：進(jìn)出口：1.5×u2/2g=0.11561m管子：λ·ι/d·u2/2g=0.04347×3/0.021×0.0771=0.4789m∑0.5945m兩個換熱器：0.5945×2=1.189m總阻力損失：∑hf0=2.0754mH=（Z2－Z1）－(P1－P2)/ρg+∑hf0=15-7.648+2.0754=9.9274m④泵的選擇：流量：Q=35m3/h揚程：H=8.65---泵吸入口直徑F---懸臂式耐腐蝕離心泵25---基本轉(zhuǎn)速時泵設(shè)計點揚程值A(chǔ)---泵葉輪直徑經(jīng)第一次切割表3-4泵的基本參數(shù)泵型號流量Q(m3/h)揚程H(m)轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/分)功率（千瓦）效率允許吸上真空高度(m)葉輪直徑D2(mm)泵重(公斤)軸功率電機功率65F16.232.437.823.018.516.529601.882.682.864.054.061.04.513543【查《化工工藝設(shè)計手冊》第一冊P1-70】3.3精餾工段設(shè)備工藝計算預(yù)熱器①換熱量：Q=14.857×1044kJ/h②平均溫差：25℃→132.66℃←132.66℃△t1=132.66－25=107.66℃；△t2=132.66－98=34.66△tm=(△t2－△t1)/㏑(△t2/△t1)=64.41③傳熱系數(shù)選?。汗軆?nèi)液體：tm=（98+25）/2=61.5μHAc=0.682×10-3(Pa·S)χHAc=0.2352μ(Ac)2O=0.557×10-3(Pa·S)χ(Ac)2O=0.7648μm=0.583×10-3(Pa·S)管內(nèi)管間K（kJ/℃·h·m2）有機物μ＝0.5~1×10-3(Pa·S)水汽1046~2092查《化工設(shè)計》黃璐編P229，取K=1046kJ/(℃·h·m2）④傳熱面積的計算：A=Q/（K△tm）=303672.3308/（1046×62.66）=2.3119⑤選型見表3-53.3.2①換熱量：Q=689776.1313kJ/h②平均溫差：20℃→115.62℃←115.62℃△t1=115.62－20=95.62℃；△t2=115.62△tm=(△t2－△t1)/㏑(△t2/△t1)=93.10③傳熱系數(shù)選?。汗軆?nèi)（管方）管間（殼方）K（kJ/℃·h·m2）水或鹽水飽和有機溶劑蒸汽（常壓，有不凝氣）836.8~1673.6查《化工設(shè)計》黃璐編P229，取K=836.8kJ/(℃·h·m2）