醋酸生產(chǎn)的熱量衡算計(jì)算過(guò)程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u24495醋酸生產(chǎn)的熱量衡算計(jì)算過(guò)程案例 1316191.1氧化塔熱量衡算 1106361.2蒸發(fā)器熱量衡算 6210121.3脫低沸物塔熱量衡算 8232961.4脫高沸物塔熱量衡算 10105911.5成品醋酸冷凝器熱量衡算 121.1氧化塔熱量衡算設(shè)計(jì)條件為：進(jìn)料的工業(yè)乙醛為13000kg/h，工作時(shí)間8000h/年，生產(chǎn)工業(yè)醋酸13萬(wàn)噸/年。已知w乙醛=99.3%，計(jì)算基準(zhǔn)T=25℃（298K）。表1.1氣體熱力學(xué)數(shù)據(jù)表名稱氣體CP，kJ/(kmol?k)或kJ/molkJ/molO2N2CO2H2O(g)CH3CHO(g)CH3COOH(g)a36.16227.86528.6630.02131.07521.772b×10-30.8454.26835.70210.719117.273191.272C×10-6-36.577-76.831C’×10-5-4.3130.335-391.51-241.81-166.79-432.54-1192.48表1.2液體熱力學(xué)數(shù)據(jù)表名稱液體CPkJ/(kmol?k)kJ/molkJ/molCH3COOHH2OHCOOHCH3CHO(CH3CHO)3Mn(Ac)2CH3COOCH3CH3CH(OOCCH3)2121.96175.366101.30996.276237.926398.393145.201271.6-484.30-285.83-425.0-192.2-409.680-806.0-874.37-254.68-1165.791.1.1工業(yè)氧氣、氮?dú)鈳肟偀崃吭O(shè)進(jìn)塔氣溫度為20℃。(1)已知每小時(shí)工業(yè)氧氣中氧氣質(zhì)量流量為5097.51kg/h，則氧氣的摩爾數(shù)：5097.51÷32=159.297kmol/h(2)純氧氣帶入熱量：(3)工業(yè)氧氣中氮?dú)獾馁|(zhì)量流量為104.03kg/h,氮?dú)獾那枖?shù)：104.03÷28=1.715kmol/h(4)氮?dú)鈳霟崃浚?5)氧氮總帶入熱量：1.1.2工業(yè)乙醛帶入熱量：則進(jìn)料工業(yè)乙醛總帶入的熱量為：Q3=-142580.53kJ/h1.1.1.循環(huán)催化劑進(jìn)料帶入熱量Q4設(shè)醋酸錳物料溫度為40℃1.1.4.氧化液帶出熱量Q5

設(shè)氧化液帶出口的溫度為70℃，則?t=70?25=45℃1.1.5.氧化塔中反應(yīng)熱的計(jì)算一定的溫度，壓力下，熱量的變化等于焓變，根據(jù)公式已知主副反應(yīng)中，以一小時(shí)進(jìn)料乙醛在各反應(yīng)中的分配率不同所得的的質(zhì)量流量為基準(zhǔn)，主副反應(yīng)中其他物質(zhì)的質(zhì)量流量及其焓值如下表所示：表1.4各物質(zhì)的在主副反應(yīng)中的質(zhì)量流量和焓值CH3CHOCH3COOHHCOOHCO2H2OC6H10O4CH3COOCH3主（96%）kg/h副1（1.4%）kg/h副2（0.25%）kg/h副3（0.95%）kg/h副4（1.4%）kg/hΔHkJ/h12330.68179.8232.11122.02179.82-484.3016814.56161.47-192.262.66-42559.9461.01359.64-391.5124.524.3824.96147.13-285.8335.52-806102.61-409.6801.1.6.塔頂尾氣帶出熱量Q6設(shè)尾氣溫度為70℃，T=343K，按公式得：

所以尾氣帶走的總熱量Q6=49112.762kJ/h.1.1.7熱損失的計(jì)算設(shè)熱損失為總帶入熱量的5%，則1.1.8循環(huán)水帶出熱量Q71.5氧化塔熱量衡算表項(xiàng)目輸入（）項(xiàng)目輸出（）Q1Q2Q3Q反Q4總和-29001.205-541.220-142580.53-4.897×10114255.062-4.897×1011Q5Q6Q損Q7總和1.637×10649112.762-2.448×1010-4.652×1011-4.897×10111.2蒸發(fā)器熱量衡算（1）氧化液帶入熱量Q1Q1=1.637×106kJ/h（2）設(shè)蒸發(fā)器出口處溫度為125℃且催化劑各物質(zhì)比值不變，已知催化液殘液L=152kg/h則

則循環(huán)錳帶出的熱量為：Q2=Q循環(huán)錳=45027.745kJ/h（3）蒸發(fā)器帶出的熱量當(dāng)T=125℃時(shí)，各物質(zhì)的?H和CP數(shù)值如下：表1.6物質(zhì)數(shù)值表物質(zhì)名稱焓值熱容數(shù)值水醋酸甲酸乙酸甲酯乙醛高沸物39475.823386.4920928.7225115.7218784.9823386.4934.2481.8361.93101.2165.9881.83注：高沸物以醋酸計(jì)按公式：,已知從蒸發(fā)器去脫低沸物塔的蒸汽量為W=17219.37kg/h。去脫低沸物塔的蒸汽帶出的熱量為：Q3=Q蒸發(fā)汽=9.538×106kJ/h（4）（5）加熱蒸汽帶入熱量Q4表1.7蒸發(fā)器熱量衡算結(jié)果項(xiàng)目輸入（kJ/h）項(xiàng)目輸出（kJ/h）Q1Q4總和1.637×1067.946×1069.583×106Q2Q3總和45027.7459.538×1069.583×1061.3脫低沸物塔熱量衡算（1）蒸發(fā)汽帶入的熱量Q蒸汽（2）塔頂物料帶出熱量Q頂排的計(jì)算設(shè)塔頂溫度為105℃，此時(shí)各物質(zhì)的參數(shù)如下：表1.8塔頂排出物質(zhì)物性表物質(zhì)名稱CP?H醋酸（g）水（g）甲酸（g）乙醛（g）乙酸甲酯（g）78.7334.1052.1361.4796.7924669.8040419.021764.0320842.8726759.12由精餾塔Ⅰ物料衡算知：塔頂流出物D=597.76kg/h,其中流出液中醋酸含量為3%，則q醋酸=3%D=3%×597.76=17.933kg/h，已知q甲酸=62.66kg/h,q乙醛=59.76kg/h,q乙酸甲酯=102.61kg/h故q水=354.797kg/h。按公式所以塔頂流出液帶走的總熱量為：Q頂排=978097.577kJ/h（3）冷卻水移走的熱量Q3及其用量據(jù)計(jì)算回流比R=25設(shè)計(jì)冷卻水的進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為65℃，則Δt=50℃；設(shè)理論冷卻水的用量為W,（4）脫低沸物塔向脫高沸物塔串料所帶熱量Q串料的計(jì)算查得在T=126℃時(shí),各個(gè)物質(zhì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：表1.9各個(gè)物質(zhì)的數(shù)據(jù)物質(zhì)CP?HkJ/kmol醋酸水亞乙基二乙酸酯81.9034.26271.623341.6939420\由精餾塔Ⅰ的物料衡算知：塔底釜液W=16619.74kg/h其中釜液中醋酸的回收率為98%，則q醋酸=16592.484kg/h,已知q亞乙基二乙酸酯=35.52kg/h,故q水=27.256kg/h,按公式所以脫低沸物塔向脫高沸物塔串料所帶出熱量：Q串料=8.814×106kJ/h（5）熱損失Q損的計(jì)算（6）加熱蒸汽量的計(jì)算當(dāng)絕對(duì)壓力為時(shí)，水的汽化潛熱,理論加熱蒸汽量為取安全系數(shù)為1.1，則實(shí)際加熱蒸汽量為表1.10脫低沸物塔熱量衡算結(jié)果項(xiàng)目輸入（kJ/h）項(xiàng)目輸出（kJ/h）Q蒸發(fā)器Q水蒸汽總和9.538×1062.651×1071.605×107Q頂排Q冷卻水Q串料Q損總和978097.5772.445×1078.814×1061.802×1061.605×1071.4脫高沸物塔熱量衡算（1）串料帶入熱量Q1Q1=Q串料=8.814×106kJ/h（2）塔頂排出熱量Q頂排設(shè)醋酸出口溫度為120℃表1.11120℃塔頂各物質(zhì)物性值表物質(zhì)比熱容生產(chǎn)焓H2OCH3COOH34.2180.9039694.4023611.40由精餾塔Ⅱ物料算知：塔底餾出液L=331.85kg/h;其中醋酸含量為10%（3）塔底釜液成品酸帶出熱量Q出的計(jì)算由精餾塔Ⅱ物料衡算知：釜液W=16321.41kg/h,其中成品醋酸含量為99.8%。（4）損失熱量Q損的計(jì)算表1.12脫高沸物塔熱量衡算表進(jìn)入（kJ/h）放出（kJ/h）Q串料Q水蒸氣總和8.814×1061.062×1069.876×106Q出Q損Q頂排總和8.648×106493800734248.299.876×1061.5成品醋酸冷凝器熱量衡算進(jìn)氣帶入熱量：Q1=8.648×106kJ/h損失的熱量