年产40000吨苯酐的车间工艺设计

年产40000吨苯酐的车间工艺设计内容摘要：

kJ kmol℃ ， O的摩尔热容 / ( )kJ kmol℃ 2 ( ) ( ) 2 ( ) /( 2 28 .1 31 .0 2 46 .1 ) / 981. 83 / ( )pC C H O C O Mk J k g              酮℃ 标准生成热： 0 46 9. 8 /fq kJ m ol 汽化热利用基团贡献法估算： 通过参考文献 [14]知， CH的基团贡献值为 /kJ mol ， CO酮的基团贡献值为 /kJ mol ， O的基团贡献值为 /kJ mol 17 1000 ( )1000 [ 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 2 2 )98 /iinvHMC H C O OMk J k g                   酮 熔化热利用基团贡献法估算： 通过参考文献 [14]知， CH的基团贡献值为 /kJ mol ， CO酮的基团贡献值为 /kJ mol ， O的基团贡献值为 /kJ mol 1000 ( )1000 [ 2 ( ) 2 ( ) ( ) ]1000 ( 2 2 )98 /iinmHMC H C O OMk J k g                      酮 7． 苯甲酸： 比热容： / (pC k J k g℃ ) 标准生成热： 0 38 5. 2 /fq kJ m ol 汽化热利用基团贡献法估算： 通过参考文献 [14]知， CH的基团贡献值为 /kJ mol ， C的基团贡献值为 /kJ mol ， COOH 的基团贡献值为 /kJ mol 1000 ( )1000 [ 5 ( ) ( ) ( ) ]1000 ( 5 )122 /iinvHMC H C C O O HMk J k g                 熔化热利用基团贡献法估算： 通过参考文献 [14]知， CH的基团贡献值为 /kJ mol ， C的基团贡献值为 /kJ mol ， COOH 的基团贡献值为 /kJ mol 18 1000 ( )1000 [ 5 ( ) ( ) ( ) ]1000 ( 5 )122 /iinmHMC H C C O O HMk J k g                    8． 柠糠酐： 比热容利用 Missenard 法估算： 通过参考文献 [14]知， C的摩尔热容为 / ( )kJ kmol℃ ， 3CH 的摩尔热容 / ( )kJ kmol℃ ， O的摩尔热容 / ( )kJ kmol℃ ， CH的摩尔热容 / ( )kJ kmol℃ ， CO酮的摩尔热容 / ( )kJ kmol℃ 3( ) ( ) ( ) ( ) ( ) /( 8 .4 2 8 .1 4 8 .4 3 1 .0 2 4 6 .1 ) / 1 1 21 .8 5 8 / ( )pC C CH CH O CO Mk J k g                 酮℃ 标准燃烧热利用卡拉奇法估算 [14]： 0 n K   其中 ， n －化合物燃烧时的电子转移数；  －取代基和键的校正值 /kJ mol ； K －分子中同样取代基的数目； 0cq －标准燃烧热 /kJ mol。 通过参考文献 [14]知，羧酸酐的  值为 ，核环上的双键的  值为 0 1 0 9 .0 7 9 2 2 7 .2 4 1 .9 2 0 3 2 .3 6 /cq k J m o l      标准生成热用公式 0 0 0f c ceq q nq  转换， 其中， 0ceq －元素的标准燃烧热， /kJ mol ； n －化合物中同种元素的原子数； 0fq ， 0cq －分别为同一化合物的标准生成热和燃烧热。 通过参考文献 [14]知， C 原子的元素的标准燃烧热 /kJ mol ,H 原子的元素的标准燃烧热 /kJ mol 0 5 39 5. 15 4 14 3. 15 20 32 .3 6 51 5. 99 /fq k J m ol      19 汽化热利用基团贡献法估算： 通过参考文献 [14]知， C的基团贡献值为 /kJ mol ， 3CH 的基团贡献值为 /kJ mol ， O的基团贡献值为 /kJ mol ， CH的基团贡献值为 /kJ mol ，CO酮的基团贡献值为 /kJ mol 310 00 ( 15 .3 0 )10 00 [ 15 .3 0 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ]10 00 ( 15 .3 0 2. 54 4 3. 05 9 2 6. 64 5 4. 68 2 2. 37 3 )11236 8. 28 6 /iinvHMC H C C O O C HMk J k g                        酮 熔化热利用基团贡献法估算： 通过参考文献 [14]知， C的基团贡献值为 /kJ mol ， 3CH 的基团贡献值为 /kJ mol ， O的基团贡献值为 /kJ mol ， CH的基团贡献值为 /kJ mol ，CO酮的基团贡献值为 /kJ mol 310 00 ( 0. 88 )10 00 [ 0. 88 ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) ]10 00 ( 0. 88 1. 10 1 2. 39 4 2 3. 62 4 5. 87 9 0. 90 8 )11214 8. 66 1 /iinmHMC H C C O O C HMk J k g                           酮 关于热量衡算的具体计算 在本次计算中，对反应釜进行热量衡算。 由该反应工艺要求可知，该反应过程可以分二个阶段进行热量衡算：升温至 360℃ 的预热阶段， 360℃ 380℃ 之间的反应阶段（以 kg/h 为基准）。 热平衡式： 2 4 5 6 3 1Q Q Q Q Q Q     假设： 265 %10 Q  ； 基准温度为 25℃。 热平衡式可写成： 2 4 2 3 110%Q Q Q Q Q    即 4 3 12 Q  20 预热阶段的热量衡算（ 1Q ） 由生产工艺知，该阶段是在 0t = 25℃ 的情况下，将 4700kg 邻二甲苯， 44650kg 空气通过换热器预热到 360℃ ，以达到反应所需的温度。 由公式 1 4 0( ) ( )i p i pQ Q G C t t Q   可得。 05 6 66()4700 .4 4700 347 4700 57 54 10 31 10 10 9 10 /PpQ G C t t Qk J h                  邻 二 甲 苯 邻 二 甲 苯 邻 二 甲 苯（ 144 25 ） （ 360 ） 00666( ) ( )44 65 0 21 % 19 ( 36 0 25 ) 44 65 0 79 % 39 ( 36 0 25 ) 87 10 12 .27 7 1015 .16 4 10 /ppQ G C t t G C t tk J h                   空 气 氧 气 氧 气 氮 气 氧 气 则 16663. 89 10 15 .1 64 1019 .0 54 10 /Q Q Qk J h   邻 二 甲 苯 空 气 反应阶段的热量衡算（ 3Q ） 该过程为预热到 360℃ 的邻二甲苯和空气混合均匀后，通过装有催化剂的固定床反应器，在 360℃ 380℃ 之间迅速反应。 反应 1： 0 0 0 0 01 33460 .1 3 241 .82 6 3 0 19. 1 /f f f f fq q q q qk J m ol          苯 酐 水 氧 气 邻 二 甲 苯 01161000100 0 565 148 98 10 /rfGQqMk J h苯 酐苯 酐 反应 2： 0 0 0 0 0 021544215469 .8 4 241 .826 4 393 .5 1 0 2299 44 /f f f f ffq q q q q qk J m ol              顺 酐 水 氧 气 邻 二 甲 苯二 氧 化 碳 21 022610001000 449811. 146 10 /rfGQqMk J h顺 酐顺 酐 反应 3： 0 0 0 0 0 03132 5 2 22132 385 .2 5 241 .826 2 393 .5 1 0 2 2272 5 /f f f f ffq q q q q qk J m ol                  苯 甲 酸 水 氧 气 邻 二 甲 苯二 氧 化 碳 03361000100 0 24. 3 4 272 5122 44 10 /rfGQqMk J h苯 甲 酸苯 甲 酸 反应 4： 0 0 0 0 0 04 3 3 65 1 5 .9 9 3 2 4 1 .8 2 6 3 3 9 3 .5 1 6 0 1 9 .12 4 0 2 .8 9 8 /f f f f ffq q q q q qk J m o l              柠 糠 酐 水 氧 气 邻 二 甲 苯二 氧 化 碳 04461000100 0 9 240 981120. 457 10 /rfGQqMk J h柠 糠 酐柠 糠 酐 则 1 2 3 466( 44. 598 11. 146 44 57 ) 1056. 745 10 /r r r r rQ Q Q Q Qk J h        因为 0pQ 所以 366 10 0 10 /rpQ Q QkJ h   离开设备的物料带走的热量（ 4Q ） 离开反应器的物料主要是 未反应的氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气、苯酐、顺酐、苯22 甲酸和柠糠酐。 假设：离开反应器的气体的温度为 380℃ ； 基准温度为 25℃。 由公式 1 4 0( ) ( )i p i pQ Q G C t t Q   可得。 06()( 446 50 21% 462 2) 19 ( 380 25 ) 51 10 /pQ G C t tk J h        未 反 应 氧 气 未 反 应 氧 气 未 反 应 氧 气 06()446 50 79% 39 ( 380 25 ) 10 10 /pQ G C t tk J h       氮 气 氮 气 氮 气 06()6 8 9 .4 9 0 .8 4 3 ( 3 8 0 2 5 )0 .2 0 6 1 0 /pQ G C t tk J h      二 氧 化 碳 二 氧 化 碳 二 氧 化 碳 06666() 1. 867 ( 380 100) ( 100 25 ) 2 2260 1。