年产4万吨邻苯二甲酸酐计算过程,毕业设计

设计评述

2.2工艺计算

2.2.1物料衡算

1）：物料衡算的原理､方法､步骤

(1):原理

对于连续稳定过程,物料衡算的方程是:

ΣMλ=ΣM出 (2-1)

即: 初始输入量=最终输出量

对不连续过程,物料衡算的方程为:

ΣMλ=ΣM出+M累积(2-2)

即:初始输入量+生成输入量=最终输出量+消耗量

(2)：方法

本设计属于间歇式反应,采用第二种计算方法

(3)：步骤:

a:收集数据:

①:原理,产品规格｡

②:过程单位时间的物流量｡

③:有关消耗定额｡

④:有关转化率､选择性､单程收率｡

b:画物料流程图,确定衡算对象,根据题目要求它可以是总物料某个组分某个元素等;

c:确定衡算范围,根据题目要求它可以是一个系统一个车间某个设备,某个设备的局部等;

d:确定衡算基准: 根据题目要求它可以是单位质量单位时间等;

e:列出输入输出物料平衡表;

2）：物料衡算过程

(1):收集数据

表2-1 原料性质

原料名称

密度

(Kg/m3)

摩尔质量

(g/mol)

沸点(℃) 含量(%)

比热容

kJ/(kg.℃)

邻二甲苯100 2.406 氧气（空气）36（29）184.4 20 1.0121 (2):确定单位时间内物流量:

已知: 40000t/a 年工作天数:365-(t1+t2) 选择不连续工作制度:

t1=52+1+1+2+3=59(其中对于工厂,星期六照常上班,故只有星期天休息,一年52周共52天,再加上劳动节1天,元旦1天,国庆节2天,春节3天)

t1---设备大､中､小修及正常检修总天数,反应釜取6天/年｡ 故年工作天数

=365-(52+7+6)=300d/a

∴苯酐日产量:

40000 t/a÷300d/a=133.333t/d

以单位时间为基准，按年工作300天，每天24小时，硝酸小时生产量

3

4000010555630024

⨯=⨯Kg/h

1． 计算依据

● 苯酐产量5556Kg/h. 即37.5Kmol/h. ● 原料组成邻二甲苯：空气=1:19 ● 操作压力 0.08MPa （表压）

● 反应器进口气体温度 145℃,出口温度360℃ 2． 物料衡算

苯酐

副产物

水

假设循环气不参与反应，只起带走热量的作用。 (3):由已知消耗定额(以每吨产品计，原料利用率取90%)

消耗定额是指生产每吨合格产品需要的原料､辅料及试剂等的消耗量｡

表2-2 消耗定额

原料名称 消耗量 邻二甲苯 796kg/t 氧气

2162kg/t

设计评述

(4):原料日净耗量:

邻二甲苯：

796kg/t×133.333t/d=106130.7kg/d

氧气：

2162kg/t×133.333t/d=288260kg/d

原料年净耗量:

邻二甲苯：

106130.7kg/d÷1000kg/t×300d/a=31839t/a

氧气：

288260kg/d÷1000kg/t×300d/a=86478t/a

原料在厂内贮存及运输损失率为1%,则硝酸工厂的原料年入厂量：

邻二甲苯：

31839t/a÷(1-0.01)=32161 t/a

氧气：

86478t/a÷(1-0.01)= 87352t/a

又由于原料厂外运输损失率为1%,则硝酸工厂的原料年外购量：

邻二甲苯：

32161 t/a÷(1-0.01)= 32486t/a

氧气：

87352t/a÷(1-0.01)= 88234t/a

在整个苯酐生产工艺中：

产品为：苯酐

年产4万吨，

产品中苯酐产量为5.56t/h，吸收塔钟，尾气及其原料损耗为5%，氧化塔中，原料损耗为5%。

(5):衡算结果

表2-3 物料衡算表

原料消耗定额

(Kg/t) 转化率

(%)

日净耗量

(Kg/d)

年净耗量

(t/a)

厂内储量

(t/a)

订货量

(t/a)

邻二甲苯796 95 106130.7 31839 32486 32486 氧气2162 40 288260 86478

(7):确定衡算范围,并进行深入计算:

①: 空气和原料的混合器:

每小时进（出）料量为:

物料衡算表

组分混合器进口混合器出口

Kmol/h 组成%(mol) Kg/h Kmol/h 组成%(mol) Kg/h

邻二甲苯37.5 5 3975 37.5 5 3975

空气712.5 95 20663 712.5 95 20663

总计750 100 24638 750 100 24638

②: 反应器:

每小时进（出）料量为:

物料衡算表

组分反应器进口反应器出口

Kmol/h 组成%(mol) Kg/h Kmol/h 组成%(mol) Kg/h

37.5 5 3975 0 0 0

邻二甲

苯

空气712.5 95 20663 570 79 15390

苯酐0 0 35.7 5 5283.6

Ｈ２Ｏ0 0 112.5 15.6 2025

副产物 1.8 0.25 1939.4

总计750 100 24638 721.8 100 24638

③:冷凝回收:

每小时进（出）料量为:

物料衡算表

组分反应器进口反应器出口

Kmol/h 组成%(mol) Kg/h Kmol/h 组成%(mol) Kg/h

邻二甲

- - - - - - 苯

空气570 79 15390 排空

苯酐35.7 5 5283.6 35.7 23.52 5283.6

Ｈ２Ｏ112.5 15.6 2025 112.5 74.21 2025

副产物 1.8 0.25 1939.4 1.8 1.27 1939.4

总计721.8 100 24638 151.8 100 9248

2.2.2热量衡算

（一）热量衡算的基本原理

化工生产过程往往伴随着能量的变化，尤其是反应过程，为维持在一定温度下进行