年产4.5万吨乙酸乙酯计算---热量和设备计算

第四章 热量衡算

4．1 基本数据

表4-1 气体热容温度关联式系数[19-21]

物质 443322101

1/T a T a T a T a a K

mol J C id p ++++=⋅⋅-- 0a

1a

2a

3a

4a

乙醇 4.396

0.628 5.546 -7.024 2.685 乙醛 4.379 0.074 3.740 -4.477 1.641 水 4.395 -4.186 1.405 -1.564 0.632 乙酸乙酯 10.228

-14.948

13.033

-15.736

5.999

表4-2 液体热容温度关联式系数

物质 3211/DT CT BT A K mol J C p +++=⋅⋅-

A B C D 乙醇 59.342 36.358 -12.164 1.8030 乙醛 45.056 44.853 -16.607 2.7000 水 92.053 -3.9953 -2.1103 0.53469 乙酸乙酯 65.832

84.097

-26.998

3.6631

表4-3 物质的沸点及正常沸点下的蒸发焓

物质 沸点/℃ 蒸发焓/KJ·mol -1

乙醇 78.4 38.93 乙醛 20.8 25.20 乙酸乙酯 77.06 32.32 水 100 40.73 乙缩醛

102.7

35.83

4．2 一步缩合釜的热量衡算：

该工段中反应温度为10℃

物流由25℃降到10℃的热料衡算如下：

⎰-=+++⨯=

∆15

.28315.298322/136.6766111

.8887.2309)(h kJ dT DT CT BT A H 乙酸乙酯 ⎰-=+++⨯=

∆15

.28315

.298322/99.1458507.4651.420)(h kJ dT DT CT BT A H 乙醇 ⎰-=⨯=

∆15

.28315.2982/4.540512016.16248.486)(h kJ dT H 乙醇铝

主反应产生的热量： 查表得：

mol kJ fH k l m /38.192)

15.298,(-=∆乙醛，θ mol /24.479k 15.298l KJ fH m -=∆），（乙酸乙酯，θ

mol KJ fH m /103.277k 15.298l -=∆）

，（乙醇，θ mol KJ fH m /331.381k 15.298l -=∆）

，（乙缩醛，θ

mol KJ fH m /956.285k 15.298l -=∆）

，（水，θ

k mol J C m p ⋅=/943.114,乙缩醛

k

mol KJ C l m p ⋅=/2.4,,水

⎰

-+

∆=∆15

.29815

.283,,,,)15.298()15.283()2(dT C C H H m p m p k m r k m r 乙酸乙酯乙醛θ

θ

=T C C H m p m p T b m f B d )2(15

.19815

.283,,,,),,(⎰

-+∆⋅∑乙酸乙酯乙醛βθ

ν

mol kJ /29.92443-=

当反应进度为31079.225⨯时，反应热为h J H /k 45.20872770-=∆主。 副反应产生的热量：

mol

J dT

C C C C H H m p m p m p m p k m r k m r /44.81158)2(15

.28315

.298,,,,,,,,)15.298()15.283(=--++∆=∆⎰乙醛乙醇乙缩醛水θ

θ 当反应进度为31064.3⨯时，反应热为h J H /k 72.295416=∆副。

一步缩合反应釜需要承受的热量为：

)(2乙酸乙酯H ∆+)(2乙醇H ∆+)(2乙醇铝H ∆+)(3乙醛H ∆

+

)(3乙酸乙酯H ∆+h J H H /k 26.20665006=∆+∆副主

反应放出的热用-5℃的冷冻盐水进行冷却，进口温度为-5℃，出口温度为5℃。冷冻盐水的比热容为： 4.0/()P C kJ kg K =⋅

则单位时间内需要冷冻的量为：kg/h 10166.54026.206650065

⨯=÷=W

4．3 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：

mol J H m r /29.92443-=∆θ

反应进度为h mol /1040.303⨯

h kJ H /016.281027640.3029.92443-=⨯-=∆主

副反应的反应热：

mol J H m r /44.81158=∆θ

反应进度为h mol /1049.03⨯

h kJ H /64.3976749.044.81158=⨯=∆副

二步缩合反应釜承受的热负荷为：

主H ∆+h kJ H /376.277050864.39767016.2810276=-=∆副

反应放出的热同样用-5℃的冷冻盐水进行冷却，进口温度为-5℃，出口温度为5℃。冷冻盐水的比热容为： 4.0/()P C kJ kg K =⋅

则单位时间内需要冷冻的量为：kg/h 10926.640376.27705084

⨯=÷=W

4．4 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Q 1为：

h kJ dT C H dT C M m /67.1221342915.36321.350p m rap 21

.35015.283p =⎥⎦⎤⎢

⎣⎡+∆+⨯⎰⎰，气，液乙酸乙酯乙酸乙酯

乙醛从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q 2为：

h kJ dT C H dT C M m /4587.19655915.36395.293p m rap 95

.29315.283p =⎥⎦⎤⎢

⎣⎡+∆+⨯⎰⎰，气，液乙醛乙醛

乙醇从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q 3为：

h kJ dT C H dT C M m /7518.45943815.36355.351p m rap 55

.35115.283p =⎥⎦⎤⎢

⎣⎡+∆+⨯⎰⎰，气，液乙醇乙醇

乙缩醛从10摄氏度到90摄氏度所吸收的热量Q 4为为：

kJ/h 468.34106943.1148017

.1183

.438d n 15

.36315.283,,=⨯⨯=

⨯⎰T C m p 液乙缩醛