一硝基甲苯硝化工段 物料衡算

苯
废水 873.92
合
计 1832.88
kg/h
4、二次水洗 有机物体积为：
加入水量与有机物体积比为：1:1 水洗用清水量
废水中：
量：
硝基甲苯量：
（废水带走0.5%） 经过二次水洗后，各余量为： 甲苯余量：
二硝基甲苯量：
硝基甲苯量：
表11 二次水洗釜物料平衡表
名称
工业品 纯度 纯品量 密度 体积 备注
混酸量
三、三个硝化釜釜内情况 1.1号硝化釜 (1)釜内反映情况
主反应（甲苯转化率：84%）： 甲苯转化量：
消耗量：
硝基甲苯生成量：
的生成量： 副反应（甲苯转化率：1%，其中反应②：③=7：3）： ①
消耗量：
生成量：
生成量： ②
甲苯消耗量：
消耗量： 二硝基甲苯生成量：
生成量： ③ 甲苯消耗量：
设98%
为x，98%
为y，69%
为z 总物料衡算：
对
进行物料衡算：
对
进行物料衡算：
解得：x=354.98 y=472.65 z=887.39
故，混酸配制需要加入98%
为354.98 kg/h，98%
为472.65 kg/h，69%
为887.39 kg/h。
2、配制碱（用 配制 ，均为质量百分数）
4.33
863.03 1840.47
2、一次碱洗 碱洗用
，查得
有机物体积为：
所加 体积与有机物体积比为：1:1
加入 量为：
与 发生中和反应，
完全反应， 有剩余。
反应方程式：
消耗 量：
生成 量：
生成 量：
废水中： 量：
量：
量： 硝基甲苯量：
（废水带走0.5%） 经过一次碱洗后，各余量为： 甲苯余量： 二硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
计 5663.91
甲苯 100.54
输
3196.16
80.31
出
1435.02
硝基甲苯 838.27
二硝基甲 9.28 苯
二硝基甲 4.33 苯酚
合
计 5663.91
kg/h
2.2号硝化釜釜内剩余情况： 甲苯余量： 二硝基甲苯量： 硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
量（不变）：
余量：
量：
表6 加循环废酸2号硝化釜物料平衡表
合
计
39.02 1446.83 928.08
9.28
4.33
5663.92
3.3号硝化釜釜内剩余情况： 甲苯余量：
二硝基甲苯量：
硝基甲苯量：
二硝基甲苯酚量：
量（不变）：
余量：
量：
表7 加循环废酸3号硝化釜物料平衡表
名称
工业品 质量 kg/h
纯度 %
纯品量 kg/h
密度
体积
备注
甲苯 20.11
输
960.71
消耗量： 硝基甲苯生成量：
的生成量： (2)釜内剩余情况(1号釜进入2号釜)：
甲苯余量：
余量：
硝基甲苯量： 二硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
量： 量：
表2 2号硝化釜物料平衡表
名称 工业品 纯度 纯品量 密度 体积 备注
质量
%
kg/h
甲苯 100.54
输
960.71
62.64
418.82
硝基甲苯 838.27 入 二硝基甲 9.28
名称
工业品 质量 kg/h
纯度 %
纯品量 kg/h
密度
体积
甲苯 40.22
输
960.71
21.35
430.63
入 硝基甲苯 928.08 二硝基甲 9.28 苯
二硝基甲 4.33 苯酚
循环废酸 3269.32
合
计 5663.92
甲苯 40.22
输
3196.16
备注
出
硝基甲苯
二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
硝基甲苯 入 二硝基甲
苯
二硝基甲 苯酚
循环废酸
合
计
甲苯 输
出
硝基甲苯
二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
合
计
7.59 434.57 958.02 9.28
4.33
3269.32 5663.93 20.11 3196.16 25.26 1450.77 958.02
9.28
4.33
5663.93
经硝化分离器塔顶采出物组成： 甲苯： 二硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
量： 余量： 量：
表5 加循环废酸1号硝化釜物料平衡表
名称 工业品 纯度 纯品量 密度 体积 备注
质量
%
kg/h
甲苯 100.54
输
960.71
62.64
418.82
入 硝基甲苯 838.27 二硝基甲 9.28 苯
二硝基甲 4.33 苯酚
循环废酸 3269.32
合
质量
%
kg/h
kg/h
甲苯 20.11
输 硝基甲苯 926.57 入
二硝基甲 9.28
苯
827.70
合
计 1783.66
甲苯 20.11
输 硝基甲苯 921.94 出
二硝基甲 9.28
苯
废水 832.33
合
计 1783.66
七、辅助工序 1、混酸配制（用98%
、98%
、69%
，均为质量百分数） 需要混酸量为：1715.56 kg/h
苯
二硝基甲 4.33 苯酚
合
计 2394.59
甲苯 40.22
输
960.71
21.35
430.63 出
硝基甲苯 928.08
二硝基甲 9.28 苯
二硝基甲 4.33 苯酚
合
计 2394.60
kg/h
3.3号硝化釜 (1)釜内反应情况
甲苯转化量：
消耗量： 硝基甲苯生成量：
的生成量： (2)釜内剩余情况(2号釜进入3号釜)
硝基甲苯量：
量： 六、提纯除杂工段（塔顶流出物） 1、一次水洗釜
有机物比重（密度）为：
有机物体积为：
加入水量与有机物体积比为：1:1 水洗用清水量 含酸废水中： 量：
量：
（废水带走70%） 硝基甲苯量：
（废水带走0.5%） 经过一次水洗后，各余量为： 甲苯余量：
二硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
硝基甲苯量：
需要 量（一次碱洗+二次碱洗）：
设 为x，加入 量为y
对 衡算：
对 衡算：
解得：x=123.86
y=1610.13 故，配制 需要加入 123.86 kg/h， 1610.13 kg/h。
化工设计物料计算
一、设计规模计算 年产量：6500 吨/年 年工作日：300 天 产品（一硝基甲苯）流量： 产品纯度：99.5% 车间总产（收）率：90% 生产硝基甲苯的实际量： 一硝基甲苯的相对分子质量： 一硝基甲苯摩尔流量：
甲苯相对分子质量：
硝酸相对分子质量：
硝酸相对分子质量：
水相对分子质量： 相对分子质量：
硝基甲苯量：
名称
甲苯 输
硝基甲苯 入 二硝基甲
苯
二硝基甲 苯酚
合
计
甲苯 输 硝基甲苯
出 二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
废水
合
计
表9 一次碱洗釜物料平衡表
工业品 质量 kg/h
纯度 %
纯品量 kg/h
密度
20.11
4.79
938.93
9.28
4.33
869.07 1846.51 20.11 934.24
量：
表8 一次水洗釜物料平衡表
名称
工业品 质量 kg/h
纯度 %
纯品量 kg/h
密度
体积
备注
甲苯 输
20.11 15.98
846.21
入 硝基甲苯 943.65
二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
合
计
甲苯 输
硝基甲苯
出 二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
废水
合
计
9.28
4.33
1839.56 20.11 4.79 938.93 9.28
9.28
4.33
878.55 1846.51
体积
备注
3、二次碱洗（脱酚） 碱洗用
，查得
有机物体积为：
所加 体积与有机物体积比为：1:1
加入 量为：
反应方程式为：
需反应的二硝基甲苯酚量：
wenku.baidu.com消耗 量：
生成二硝基甲苯酚钠量： 生成
量： 废水中：
量：
二硝基甲苯酚钠量：
量：
硝基甲苯量：
（废水带走0.5%） 经过二次碱洗后，各余量为： 甲苯余量：
838.27
9.28
4.33
2394.59 20.11 960.71 7.59 434.57 958.02 9.28
4.33
2394.61
体积
备注
四、经过硝化分离器后 硝基甲苯收率为：98.5% 硝基甲苯量：
混酸质量：
混酸密度：
混酸体积： m/ρ
被有机物带走的 量：
废酸中 量：
废酸（）量为： 废酸中 的质量分数： 废酸中 的质量分数： 废酸中 的质量分数：
二硝基甲
出
苯
二硝基甲 苯酚
合
计
960.71 463.20 305.33 2399.51 100.54 960.71 62.64 418.82 838.27 9.28
4.33
3.97 1.00 0.02 2399.58
2.2号硝化釜(甲苯转化量为投入1号中总甲苯量的9%)
(1)釜内反应情况 甲苯转化量：
废酸中各组分质量分数
废酸的密度近似为 的密度，并查的 的密度约为
。 混酸体积:循环废酸体积=1:2 循环废酸总质量
废酸中 的质量：
废酸中 的质量：
废酸中
的质量： 循环废酸总质量
表4 硝化分离器物料平衡表
名称
工业品 质量 kg/h
纯度 %
纯品量 kg/h
密度
甲苯 20.11
输
960.71
7.59
434.57 入
甲苯余量：
余量： 硝基甲苯量：
二硝基甲苯量： 二硝基甲苯酚量：
量： 量：
名称
甲苯 输
入 硝基甲苯
二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
合
计
甲苯 输
出 硝基甲苯
二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
合
计
表3 3号硝化釜物料平衡表
工业品 质量 kg/h
纯度 %
纯品量 kg/h
密度
100.54
960.71
62.64
418.82
硝基甲苯 958.02
二硝基甲 9.28
体积
备注
苯
二硝基甲 苯酚
合
计
甲苯 输 废酸
出 硝基甲苯 二硝基甲 苯
二硝基甲 苯酚
合
计
4.33
2394.61 40.22 1398.07 943.65 9.28
4.33
2395.55
五、加循环废酸的物料计算 1.1号硝化釜釜内剩余情况：
甲苯余量：
二硝基甲苯量：
二硝基甲苯量：
硝基甲苯量：
表10 二次碱洗釜物料平衡表
名称 工业品 纯度 纯品量 密度 体积 备注
质量
%
kg/h
甲苯 20.11 输 硝基甲苯 934.24
入 二硝基甲 9.28 苯
二硝基甲 4.33 苯酚
864.92
合
计 1832.88
甲苯 20.11
输 硝基甲苯 929.57 出
二硝基甲 9.28
二硝基甲苯相对分子质量： 二硝基甲苯酚相对分子质量： 相对分子质量：
相对分子质量：
二、物料进料情况 需要纯甲苯的量：
工业甲苯的量：
（甲苯纯度为98%） 所以，工业甲苯
中：甲苯
，
硝酸与甲苯体积比为：1.01：1，且硝酸占混酸的27%。 需要硝酸的量：
需要混酸的量： 因为混酸中，硫酸占56%，水占17%
消耗量： 二硝基甲苯酚生成量：
生成量：
生成量：
生成量： （2）釜内剩余情况： 甲苯余量：
余量：
硝基甲苯量： 二硝基甲苯量：
二硝基甲苯酚量：
量(不变)：
量：
表1 1号硝化釜物料平衡表
名称
工业品 质量 kg/h
纯度 纯品量 密度
%
kg/h
体积
备注
输 甲苯 670.27 98%
入
合
计
甲苯 输
硝基甲苯