化工物料平衡

物料平衡

1．1物料衡算简化流程图及说明

6、环己酮精馏塔；

7、环己醇精馏塔；

8、环己醇脱氢反应系统

1．2物料衡算过程

物料组成及相关参数：

F0—含环己酮，环己醇，环己烷，轻质油，X油，其中酮醇比例为1：2（摩尔），X油与轻质油质量比为1.867

D—含环己酮，环己醇，环己烷，轻质油。D=5万吨/年，环己酮质量分数99.5％，环己醇质量分数为0.2％。

B—含环己醇，环己酮，X油。

M—含环己酮，环己醇，X油。设定M=0.999B，M中环己醇质量分数为95%，

环己酮质量分数为4.2%。

N —含X 油，环己醇。设定N=0.001B ，X 中环己醇质量分数为5%。

R —含环己酮，环己醇。X 油。

H —氢气。

1．2环己酮精馏系统衡算过程

M 中的环己醇在脱氢反应系统中发生脱氢反应生成环己酮，反应方程式如下：

D=5万吨/年=6313.131kg/h

整个环己酮精馏系统做衡算可知

F 0=D+N+H

衡算时不考虑本反应的副反应所以平衡转化率为94.5%

其中脱氢反应所放出的氢气的质量流量：

0.018B =100.16

2.01

×94.5%×95%×0.999B =H

脱氢反应生成环己酮的质量流量为：

0.8789B =100.16

98.15

×94.5%×95%×0.999B

R 中环己醇的质量流量为：0.05219B =5.5%×95%×0.999B

R 中环己酮的质量流量为：0.92B =4.2%×0.999B +0.879

R 中X 油的质量流量为：0.00799B =0.8%×0.99B

故

0.0189B +6313.131=0.018B +0.001B +6313.131=H +N +D =F0 ①

对环己醇做物料衡算可得

0.90B 12.63=0.052B 5%×0.001B +95%×0.999B +0.2%D =1.2X ×F0－－②

对环己酮做物料衡算可得

0.878B －6281.570.92B －4.2%×0.999B +99.5%×D =X F 0 ③

将①②③联立可得

h 6386.07kg/=F0

3859.1kg/h =B 45.31%=X 从而得到

h 3855.24kg/=0.999B =M

3.86kg/h =0.001B =N

所以F0中的环己酮的质量分数为：45.31%

F0中的环己醇的质量分数为：54.37%=1.2×45.31%

环己烷与轻质油的质量分数为：

0.198%=6386.07

0.2%

×6313.131 X 油质量分数为：0.122%=0.198%－54.37%－45.31%－1

轻质油的质量分数为：0.0653%=670.122%/1.8

环己烷的质量分数为：0.1327%=0.0653%－0.198%

可以得到环己酮精馏系统中F 0的组分及流量，如表1

表1 物流F 0组分和流量

环己醇 环己酮 环己烷 X 油 轻质油 总流量 摩尔流量（Kmol/h ） 34.67

29.48

0.1

0.036

0.05

64.336

质量流量（Kg/h ）

3472.23

2893.93

8.47

6.37

4.17

6386.07

1．3物料衡算结果

1．3．1环己酮精馏塔

环己酮精馏塔的塔顶产品即环己酮，产量为6313.131kg/h即5万吨/年，环己酮精馏塔的物料平衡见表2

表2 环己酮精馏塔物料平衡

组分质量流量

（kg/h）质量分数

(%)

摩尔流量

(Kmol/h)

摩尔组成

（%）

进料环己酮6444.302 63.43 65.66 63.93 环己醇3673.64 36.16 36.68 35.72

环己烷8.47 0.083 0.10 0.09737

X油37.21 0.37 0.21 0.204

轻质油 4.17 0.042 0.05 0.0487

共计10159.322 100 102.7 100 塔顶出料环己酮6280.6185 99.5 63.99 99.58 环己烷8.47 0.083 0.10 0.156

环己醇12.02 0.19 0.12 0.187

轻质油 4.17 0.041 0.05 0.0778

共计6313.131 100 64.26 100 塔釜出料环己醇3661.356 94.80 36.56 95.10 环己酮163.91 4.243 1.67 4.34

X油37.21 0.96 0.21 0.55

共计3862.97 100 38.44 100 1．3．2环己醇精馏塔

环己酮精馏塔的塔釜出料作为环己醇精馏塔的进料，环己醇精馏塔的物料平衡见表3

表3环己醇精馏塔物料平衡

组分质量流量

（kg/h）质量分数

(%)

摩尔流量

(Kmol/h)

摩尔组成

（%）

进料环己醇3661.356 94.80 36.56 95.10 环己酮163.91 4.243 1.67 4.34

X油37.21 0.96 0.21 0.55

共计3862.97 100 38.44 100

塔顶出料环己醇3661.168 94.89 36.55 95.160 环己酮163.91 4.25 1.67 4.350

X油33.254 0.862 0.188 0.489

共计3858.332 100 38.418 100

塔釜出料X油 3.892 95.39 0.022 10.476 环己醇0.188 4.61 0.00188 89.530

共计 4.08 100 0.21 100 1．3．3环己醇脱氢反应系统

环己醇精馏塔的塔顶出料作为环己醇脱氢反应器的进料。脱氢反应器物料平衡见表4

表4脱氢反应器物料平衡