30kta鄰苯二甲酸酐車(chē)間氧化工段初步設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)

1、學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：4 HEBEI UNITED UNIVERSITY 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說(shuō)說(shuō)明明書(shū)書(shū) GRADUATE DESIGN 題目：題目：30kt/a30kt/a 鄰苯二甲酸酐車(chē)間氧化工段初步設(shè)計(jì)鄰苯二甲酸酐車(chē)間氧化工段初步設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院：院： 化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)：業(yè)： 化學(xué)工程與工藝化學(xué)工程與工藝 班班 級(jí)：級(jí)： 化工化工 2 2 班班 姓姓 名：名： 唐亮唐亮 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 陳紅萍陳紅萍 2014 年年 6 月月 6 日日 摘 要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 30kt/a 鄰苯二甲酸酐氧化工段的設(shè)計(jì)。從原料角度看，工業(yè) 上生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐的工藝主要有萘催化氧化法和鄰二甲苯氧化法

2、。隨著石油 化工的高速發(fā)展,鄰二甲苯的產(chǎn)量越來(lái)越高，價(jià)格也越來(lái)越便宜。所以，鄰二甲 苯逐漸取代了萘。 通過(guò)各種工藝的比較，本設(shè)計(jì)選擇國(guó)際先進(jìn)的 BASF 苯酐生產(chǎn)工藝，列管 式固定床反應(yīng)器，選用 BC-239 型催化劑，反應(yīng)管規(guī)格為：323.5，長(zhǎng) 3m，裝 催化劑高度為 2.5m。并計(jì)算得出列管式固定床反應(yīng)器的內(nèi)徑 Di=5000mm，實(shí)際 裝催化劑的管根數(shù)為：12340 根。通過(guò)能量衡算計(jì)算出設(shè)備的熱負(fù)荷，并對(duì)其 進(jìn)行了計(jì)算選型，對(duì)車(chē)間布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)。確定了非工藝條件。利用 AutoCAD 繪制完成了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖以及車(chē)間平面布置圖。 關(guān)鍵詞: 苯酐；BASF；固定床反

3、應(yīng)器；流程圖 ABSTRACT This paper mainly introduce the design of phthalic anhydride oxidation section, whose annual production is 30kt/a. In the view of raw material, there are two methods for the production of phthalic anhydride in industry, oxidation of naphthalene and oxidation of o-xylene oxidation. Fo

4、r this reason, it provide the prerequisites of the production of phthalic anhydride by oxidation of o-xylene. By comparing each craft, this design chosen international advanced BASF (benzene bitter wine technique of production), arranges in order the tubular fixed bed reactor, selected the BC-239 ca

5、talyst,the specification of the reaction tube is: 323.5, length 3m, the height for installng the catalyst is 2.5mso we calculated the inside diameter of row tubular fixed bed reactor Di=5000 mm, the actual number of attire catalysts tube is 12340Figures out equipments heat load according to the law

6、of energy conservation, also calculated and chosen the type of it, and designed the layout of the workshop. Has determined the non-technological conditions and completed the belt control point flow chart using the AutoCAD plan, the reactor structure drawing as well as the workshop floor-plan. Keywor

7、ds：pothalic anhydride；BASF；process；fixed bed reactor 目錄 摘 要 .I ABSTRACT .I 引言.1 第一章 綜 述.3 1.1 苯酐的基本性質(zhì).3 1.2 苯酐的用途及其應(yīng)用前景.3 1.3 苯酐的生產(chǎn)發(fā)展歷程.4 1.4 苯酐市場(chǎng)需求狀況.5 1.5 苯酐技術(shù)的進(jìn)展及發(fā)展方向.5 1.6 苯酐工藝概述.5 1.6.1 萘氧化法.5 1.6.2 鄰二甲苯法.6 1.7 設(shè)計(jì)方案的選擇.6 1.7.1 原料的選擇.6 1.7.2 流程的選擇.7 1.7.3 反應(yīng)器的比較與選擇.7 1.7.4 催化劑的選擇.7 1.8 物料特性.7 1.

8、8.1 主要物料.8 1.8.2 輔助物料.8 1.9 原料和產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo).8 第 2 章 物料衡算.9 2.1 基準(zhǔn)物料衡算 .9 2.2 實(shí)際物料衡算 .12 第 3 章 能量衡算.16 3.1 原料預(yù)熱設(shè)備的能量衡算 .16 3.2 對(duì)反應(yīng)器的能量衡算 .17 3.3 鹽冷器的能量衡算 .18 3.4 汽體冷卻器的能量衡算 .19 3.5 后冷器的能量衡算 .23 3.6 切換冷凝器的能量衡算 .26 第 4 章 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算.28 4.1 列管數(shù)的計(jì)算： .28 4.2 阻力降的計(jì)算與校核 .28 4.3 換熱面的校核: .29 4.4 反應(yīng)器床層溫度分布 .30 第 5 章

9、 反應(yīng)器機(jī)械設(shè)計(jì).33 5.1 反應(yīng)器壁厚的計(jì)算： .33 5.2 封頭的計(jì)算 .33 5.3 反應(yīng)器高度的計(jì)算： .34 5.4 管口直徑的計(jì)算 .34 5.5 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算 .35 5.6 反應(yīng)器質(zhì)量的計(jì)算： .35 5.7 反應(yīng)器水壓試驗(yàn) .37 第 6 章 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型.39 第 7 章 非工藝設(shè)計(jì)條件.45 7.1 土建設(shè)計(jì)條件 .45 7.1.1 建筑物的結(jié)構(gòu)形式 .45 7.1.2 加工車(chē)間的布置 .45 7.1.3 流程及人員.45 7.2 供電照明設(shè)計(jì)條件 .46 7.2.1 供電 .46 7.2.2 避雷要求： .47 7.3 儀表控制設(shè)計(jì)條件 .47 7.4 采

10、暖通風(fēng)設(shè)計(jì)條件 .47 7.5 供汽設(shè)計(jì)條件 .48 7.6 給排水設(shè)計(jì)條件 .49 7.7 分析化驗(yàn)設(shè)計(jì)條件 .50 7.8 設(shè)計(jì)與施工中所遵循的規(guī)范準(zhǔn)則 .50 7.8.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) .50 7.8.2 施工標(biāo)準(zhǔn) .50 結(jié) 論.51 參考文獻(xiàn).52 謝 辭.54 引言 苯酐是重要的基本有機(jī)化工原料之一，苯酐的用途十分廣泛，是重要的有 機(jī)化工原料之一，用于生產(chǎn)增塑劑、醇酸樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、染料及顏料、 醫(yī)藥及農(nóng)藥等。合成樹(shù)脂工業(yè)用于不飽和聚脂樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等；染料工業(yè)用 于制備合成蒽醌、酞菁藍(lán)等染料；塑料工業(yè)用于制備鄰苯二甲酸二丁脂、鄰苯 二甲酸二辛酯和其它芳香酯等增塑劑。 2001年

11、15個(gè)最大的生產(chǎn)商僅占全球總生產(chǎn)能力的45%。由于20世紀(jì)90年代中、 末期增建了大量生產(chǎn)裝置（特別是亞洲），世界苯酐市場(chǎng)呈現(xiàn)供應(yīng)過(guò)剩勢(shì)頭。 美國(guó)對(duì)苯酐的需求自20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始逐漸放慢了，伴隨經(jīng)濟(jì)疲軟，2001 年沒(méi)有增長(zhǎng)。即使價(jià)格相當(dāng)穩(wěn)定，由于需求下降，苯酐生產(chǎn)商的利潤(rùn)也非常薄。 裝置開(kāi)工率大約83%，而亞洲地區(qū)隨著一系列新建計(jì)劃的實(shí)施，將成為世界上最 大的苯酐生產(chǎn)區(qū)。2001年全球苯酐需求量達(dá)到3320kt。最大的苯酐進(jìn)口地區(qū)是 東南亞地區(qū)；我國(guó)大陸是最大的苯酐進(jìn)口地。最大的苯酐出口國(guó)是日本、印度 和韓國(guó)。 全球生產(chǎn)能力主要分布在亞太地區(qū)、西歐和北美。據(jù)美國(guó)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)， 2002

12、 年，全球 PA 生產(chǎn)能力約 4900 kt/a，其中上述 3 個(gè)地區(qū)產(chǎn)能分布比例為 45%、16.7%和 13.6%。在今后幾年中，由于亞洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，該地區(qū) 仍將成為全球 PA 生產(chǎn)及市場(chǎng)需求最為強(qiáng)勁的地區(qū)。自上世紀(jì) 90 年代以后，我 國(guó)陸續(xù)引進(jìn)一批大型 PA 裝置，在引進(jìn)技術(shù)的消化吸收基礎(chǔ)上，我國(guó)的 PA 生產(chǎn) 技術(shù)不斷取得進(jìn)展，今后技術(shù)落后的小裝置將陸續(xù)關(guān)閉，新建裝置將采用高負(fù) 荷和低能耗先進(jìn)技術(shù)，裝置規(guī)模趨于更大型化。 生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐的原料包括鄰苯二甲酸，萘，鄰二甲苯和正戊烷，其中 萘已經(jīng)被淘汰，而正戊烷原料較昂貴，也很少采用。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，又 提供了大量廉價(jià)的鄰二

13、甲苯，擴(kuò)大了苯酐的原料來(lái)源，近來(lái)新建的工廠(chǎng)都是以 鄰二甲苯為原料，因?yàn)猷彾妆骄哂懈弋a(chǎn)率，廉價(jià)和高選擇性的特點(diǎn)。而且， 我國(guó)處于鄰二甲苯的三個(gè)主要產(chǎn)地之一東南亞，原料資源非常豐富，因此，鄰 二甲苯成為生產(chǎn)苯酐的最佳原料。 生產(chǎn)苯酐的方法按反應(yīng)器分為三種：固定床法，流化床法，液相氧化法。 第 1 章 綜述 1.1 苯酐的基本性質(zhì) 鄰苯二甲酸酐（ Phthalic Anhydride），簡(jiǎn)稱(chēng)苯酐,常溫下為一種白色針 狀結(jié)晶（ 工業(yè)苯酐為白色片狀晶體），易燃，在沸點(diǎn)以下易升華，有特殊輕 微的刺激性氣味。苯酐能引起人們呼吸器官的過(guò)敏性癥狀，苯酐的粉塵或蒸汽 對(duì)皮膚、眼睛及呼吸道有刺激作用，特別對(duì)潮濕的

14、組織刺激更大。分子式 C8H4O3，相對(duì)密度 1.527(4.0)，熔點(diǎn) 131.6，沸點(diǎn) 295（升華），閃點(diǎn) （開(kāi)杯）151.7，燃點(diǎn) 5841。 1.2 苯酐的用途及其應(yīng)用前景 苯酐的用途十分廣泛，是重要的有機(jī)化工原料之一，用于生產(chǎn)增塑劑、醇 酸樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、染料及顏料、醫(yī)藥及農(nóng)藥等。合成樹(shù)脂工業(yè)用于不 飽和聚脂樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂等；染料工業(yè)用于制備合成蒽醌、酞菁藍(lán)等染料；塑 料工業(yè)用于制備鄰苯二甲酸二丁脂、鄰苯二甲酸二辛酯和其它芳香酯等增塑劑。 另外還被用于制備高級(jí)油墨、人造革、合成橡膠、絕緣材料等富馬酸主要用于 不飽和樹(shù)脂行業(yè)。其主要用途如下2：其主要衍生物有鄰苯二甲酸二丁酯、二

15、 辛酯和二異丁酯等，用作 PVC 等的增塑劑；還可用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹(shù)脂、醇 酸樹(shù)脂、染料及顏料、多種油漆、食品添加劑、醫(yī)藥中的緩瀉劑酚酞、農(nóng)藥中 的亞胺硫磷、滅草松以及糖精鈉等；其次用作分析試劑，也用于有機(jī)合成；最 后是殺菌劑滅菌丹、殺蟲(chóng)劑亞胺硫磷、除草劑滅草松的中間體。 目前，全球苯酐生產(chǎn)所采用的工藝路線(xiàn)有萘流化床氧化和萘/鄰二甲苯固定 床氧化，其中鄰二甲苯固定床氧化技術(shù)約占世界總生產(chǎn)能力的90%以上。鄰二甲 苯固定床氧化技術(shù)占美國(guó)總生產(chǎn)能力的82%，西歐的86%和日本的58%。萘流化床 氧化工藝在國(guó)外已逐步淘汰，但在我國(guó)的苯酐生產(chǎn)中仍占有一定比例。鄰二甲 苯固定床氣相氧化技術(shù)主要有 BA

16、SF、Wacker-Chemie、ElfAtochem 和 Alus- uisseItalia 等幾種典型的生產(chǎn)工藝3。 1.3 苯酐的生產(chǎn)發(fā)展歷程 我國(guó)自1953年開(kāi)始生產(chǎn)苯酐，二十世紀(jì)60年代到70年代主要以萘為原料、 流化床氣相催化氧化法生產(chǎn)苯酐。70年代開(kāi)發(fā)了以鄰二甲苯為原料的0.04kg工 藝固定床氣相催化氧化法苯酐生產(chǎn)技術(shù)，先后在五套千噸級(jí)工業(yè)裝置上應(yīng)用。 自80年代以來(lái)隨著我國(guó)石油化工的迅速發(fā)展，鄰二甲苯資源日益豐富，國(guó)內(nèi)苯 酐供需矛盾卻越來(lái)越大，為了提高鄰法苯酐生產(chǎn)技術(shù)水平，滿(mǎn)足市場(chǎng)日益增長(zhǎng) 的需求，我們開(kāi)發(fā)出了具有國(guó)際上80年代先進(jìn)水平的0.06kg工藝低能耗苯酐生 產(chǎn)技術(shù)，

17、首先應(yīng)用于年產(chǎn)5000噸苯酐裝置獲得成功。此后我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的鄰法 苯酐生產(chǎn)技術(shù)得到了快速發(fā)展，到1996年已開(kāi)發(fā)成功萬(wàn)噸級(jí)苯酐生產(chǎn)技術(shù)，并 已建成數(shù)套生產(chǎn)裝置4。迄今為止，采用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)技術(shù)成果建設(shè)的苯酐裝置已 30多套，其中萬(wàn)噸以上10多套。我國(guó)從80年代開(kāi)始相繼引進(jìn)了2-5萬(wàn)噸/年的大 型苯酐裝置。到目前為止，共引進(jìn)了六套苯酐裝置，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的苯酐 生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)苯酐技術(shù)的發(fā)展。預(yù)計(jì)2007-2011年需求量年均增長(zhǎng)率將 達(dá)到3.0%-3.5%。其中亞太地區(qū)將繼續(xù)引領(lǐng)全球苯酐市場(chǎng)增長(zhǎng)，其年均增長(zhǎng)率將 達(dá)到4.0%-5.0%。 2001年全球的苯酐生產(chǎn)能力為4456kt,苯酐的工業(yè)

18、不是特別集中，2001年15 個(gè)最大的生產(chǎn)商僅占全球總生產(chǎn)能力的45%。由于20世紀(jì)90年代中、末期增建了 大量生產(chǎn)裝置（特別是亞洲），世界苯酐市場(chǎng)呈現(xiàn)供應(yīng)過(guò)剩勢(shì)頭。美國(guó)對(duì)苯酐 的需求自20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始逐漸放慢了，伴隨經(jīng)濟(jì)疲軟，2001年沒(méi)有增長(zhǎng)。 即使價(jià)格相當(dāng)穩(wěn)定，由于需求下降，苯酐生產(chǎn)商的利潤(rùn)也非常薄。裝置開(kāi)工率 大約83%，而亞洲地區(qū)隨著一系列新建計(jì)劃的實(shí)施，將成為世界上最大的苯酐生 產(chǎn)區(qū)。2001年全球苯酐需求量達(dá)到3320kt。最大的苯酐進(jìn)口地區(qū)是東南亞地區(qū)； 我國(guó)大陸是最大的苯酐進(jìn)口地。最大的苯酐出口國(guó)是日本、印度和韓國(guó)5。 1.4 苯酐市場(chǎng)需求狀況 近年來(lái)北美增塑劑市場(chǎng)對(duì)

19、苯酐的需求正在下滑，因?yàn)樾枨笃＼?，?lái)自亞洲 和歐洲進(jìn)口量的增加，以及北美的苯酐生產(chǎn)商正在移師亞洲，因此在未來(lái)一段 時(shí)間內(nèi)，除了現(xiàn)有裝置的脫瓶頸改造提升生產(chǎn)能力外，北美不可能出現(xiàn)新建苯 酐裝置。而新建裝置將大部分集中在亞洲地區(qū)，尤其是中國(guó)。預(yù)計(jì) 2007-2010 年世界苯酐需求年均增長(zhǎng)率將達(dá)到 3.0%-3.5%，其中亞太地區(qū)將繼續(xù)引領(lǐng)全球 苯酐市場(chǎng)增長(zhǎng)，其年均增長(zhǎng)率將達(dá)到 4.0%-5.0%；美國(guó)市場(chǎng)的年均增速將僅為 1.3%-1.5%6。 雖然我國(guó)塑料加工業(yè)的迅猛發(fā)展，但是苯酐的市場(chǎng)需求也持續(xù)增長(zhǎng)的很快。 全球許多企業(yè)計(jì)劃在華建設(shè)苯酐生產(chǎn)裝置，巴斯夫計(jì)劃在南京建 100kt/a 裝置； 新

20、加坡科迪集團(tuán)在珠海建 80kt/a 裝置。目前，臺(tái)灣聯(lián)成繼中山、珠海和鎮(zhèn)江工 廠(chǎng)投產(chǎn)后也準(zhǔn)備在天津、成都和遼寧等地投資建設(shè)新的苯酐工廠(chǎng)，總的擴(kuò)充產(chǎn) 能仍然十分巨大，預(yù)計(jì)到 20t1 年國(guó)內(nèi)苯酐的產(chǎn)能將超過(guò) 2300kt/a。近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)不飽和聚酯樹(shù)脂市場(chǎng)呈逐年遞增趨勢(shì)，特別是在非增強(qiáng)制品領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展 十分迅速，必將有效推動(dòng)苯酐需求的增長(zhǎng)。雖然國(guó)內(nèi) PA 生產(chǎn)能力、產(chǎn)量都有了 較大幅度的增加，但依然滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)需求，每年都有大量的 PA 進(jìn)口，且進(jìn)口 量都是逐年增加的7。 1.5 苯酐技術(shù)的進(jìn)展及發(fā)展方向 從20世紀(jì)70年代開(kāi)始了苯酐催化劑的研究，先后成功開(kāi)發(fā)了“60g工藝”、 “80g工藝”

21、和“90g工藝”，最近推出的BC一239型苯酐催化劑在國(guó)內(nèi)7家企業(yè)9 套裝置上試用，均獲得成功。該催化劑目前由中國(guó)石油化工股份有限公司催化 劑北京奧達(dá)分公司在新裝置上生產(chǎn)，該裝置采用微機(jī)控制，設(shè)備先進(jìn)，自動(dòng)化 程度高，生產(chǎn)能力大，催化劑質(zhì)量穩(wěn)定。近年來(lái)世界各苯酐生產(chǎn)公司都致力于 改進(jìn)以鄰二甲苯為原料的固定床氧化技術(shù)，并在催化劑、生產(chǎn)工藝和反應(yīng)器設(shè) 計(jì)等方面取得了重要的進(jìn)展。主要體現(xiàn)在研發(fā)高收率、高選擇性和高負(fù)荷催化 劑及改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝兩個(gè)方面。 目前國(guó)內(nèi)應(yīng)集中力量將高性能催化劑和大型反應(yīng)器開(kāi)發(fā)有效結(jié)合起來(lái)，開(kāi) 發(fā)出大型化先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)化苯酐生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)裝置的更大生產(chǎn)能力，從根本上 降低消耗，降

22、低成本，另外在今后要加強(qiáng)設(shè)備制造、監(jiān)控、管理以保證苯酐產(chǎn) 品的質(zhì)量和裝置的穩(wěn)定運(yùn)行?？傊覈?guó)苯酐工業(yè)要正視差距，加強(qiáng)技改，提高 競(jìng)爭(zhēng)能力，以期在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的市場(chǎng)中站穩(wěn)腳跟，向前發(fā)展8,9,10。 1.6 苯酐工藝概述 苯酐的生產(chǎn)有萘氧化法和鄰二甲苯氧化法兩種工藝路線(xiàn)。以前，萘氧化法 占主導(dǎo)地位，但由于萘原料的來(lái)源受到限制，從而影響到了苯酐的正常發(fā)展； 隨著我國(guó)石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，新建生產(chǎn)裝置，大都采用鄰二甲苯法。 1.6.1萘氧化法 萘與空氣在催化劑作用下氣相氧化生成苯酐11： + O O O O2 V2O5 CO2OH29/2+22 工藝流程： 圖 1 萘氧化法工藝流程 空氣經(jīng)凈化、壓

23、縮預(yù)熱后進(jìn)入流化床反應(yīng)器底部，噴入液體萘，萘汽化后 與空氣混合，通過(guò)流化狀態(tài)的催化劑層，發(fā)生放熱反應(yīng)生成苯酐。反應(yīng)器內(nèi)裝 有列管冷卻器，用水為熱載體移出反應(yīng)熱。反應(yīng)氣體經(jīng)三級(jí)旋風(fēng)分離器，把氣 體攜帶的催化劑分離下來(lái)后，進(jìn)入液體冷凝器，有 40%60%的粗苯酐以液態(tài) 冷凝下來(lái)，氣體再進(jìn)入切換冷凝器（ 又稱(chēng)熱融箱）進(jìn)一步分離粗苯酐，粗苯酐 經(jīng)預(yù)分解后進(jìn)行精餾得到苯酐成品。尾氣經(jīng)洗滌后排放，洗滌液用水稀釋后排 放或送去進(jìn)行催化焚燒。 1.6.21.6.2鄰二甲苯法鄰二甲苯法 1)反應(yīng)原理 鄰二甲苯與空氣在催化劑作用下氣相氧化生成苯酐： CH3 CH3 +3O23 O O O OH2 V2O5 + 2

24、)工藝流程 巴斯夫（BASF）工藝12： 圖 2 巴斯夫工藝流程 BASF 工藝于 1976 年工業(yè)化生產(chǎn)，總生產(chǎn)能力超過(guò) 100104t/a，BASF 工藝 的單臺(tái)應(yīng)器最大生產(chǎn)能力為 4.5104t/a。經(jīng)凈化預(yù)熱后的空氣與氣化的鄰二甲 苯混合進(jìn)入列管式固定床反應(yīng)器，在釩-鈦環(huán)形催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度 為 360，空速 3000/h，反應(yīng)熱由熔鹽導(dǎo)出12。粗苯酐在微負(fù)壓下采用高溫或 同時(shí)添加少量化學(xué)品除去某些雜質(zhì)后送入精餾塔精制。BASF 工藝能有效地回收 順酐，苯酐的質(zhì)量收率超過(guò) 105%。在巴斯夫過(guò)程中，鄰二甲苯與預(yù)熱到 150 左右的空氣一起進(jìn)入多管反應(yīng)器，反應(yīng)氣體由上向下通過(guò)催

25、化床。 進(jìn)料空氣中鄰二甲苯的濃度為 60-70g/Nm3，鄰二甲苯空氣中含量在爆炸極 限中。為提高能量利用率，應(yīng)盡可能提高負(fù)荷。用硝酸鉀/亞硝酸鈉 （59%/41%）的熔鹽浴來(lái)移除反應(yīng)熱，鹽的熔點(diǎn)約為 141，反應(yīng)熱用來(lái)產(chǎn)生高 壓蒸汽。350-450的熱反應(yīng)氣流離開(kāi)反應(yīng)器進(jìn)入氣體分離器。固定床過(guò)程中冷 凝是通過(guò)凝華來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了使固體鄰苯二甲酸酐凝華，需要快速冷卻到露點(diǎn) 125以下；這一過(guò)程在裝有橢圓翅片管子的換熱器內(nèi)進(jìn)行，用導(dǎo)熱油移走或提 供粗酐冷卻及熔融所需熱量13。 BASF 工藝的缺點(diǎn)是反應(yīng)溫度高，選擇性降低，故而提高催化劑選擇性是研 究的重點(diǎn)內(nèi)容。北京化工研究院開(kāi)發(fā)研制的新型苯酐催化

26、劑是通過(guò)低溫穿流噴 涂方法進(jìn)行制備的，催化劑選擇性好，阻力降小，苯酐產(chǎn)品質(zhì)量高。經(jīng)過(guò)單管 評(píng)價(jià)，已達(dá)同類(lèi)進(jìn)口催化劑的各項(xiàng)指標(biāo)。 LAR 法工藝14,15 LAR 法的優(yōu)勢(shì)是催化劑活性的提高，催化劑所要求的空氣和鄰二甲苯的比 例僅為 9.5：1（其他技術(shù)中次比例大約為 20：1） ，這就可以是催化劑的產(chǎn)率提 高了 40%，顯著的縮小了反應(yīng)器的體積，并降低其他關(guān)鍵設(shè)備（包括切換冷凝 器和蒸發(fā)反應(yīng)器）的負(fù)荷，風(fēng)機(jī)和泵的能耗降低約 60%，反應(yīng)器中惰性氣體流 量的減少使更多的顯熱被冷卻鹽帶走。工廠(chǎng)可以做到能量的完全自給自足，并 且能向鄰近的工廠(chǎng)輸出相當(dāng)數(shù)量的蒸汽。還可以使用冷凝器將大約 50%的鄰苯

27、二甲酸酐產(chǎn)品在凝華以前以液態(tài)形態(tài)加以回收，這樣可以減少冷凝氣產(chǎn)物流中 的雜質(zhì)量從而提高產(chǎn)品的濃度。 LEVH 法工藝 LEVH 法與 LAR 法工藝流程基本相似，不同點(diǎn)是 LAR 法比 LEVH 法多一個(gè)后 冷器。LEVH 工藝的主要優(yōu)勢(shì)是技術(shù)成熟，全世界已經(jīng)有 56 家工廠(chǎng)使用 VH 工藝 或者 LEVH 工藝，總的生產(chǎn)能力為 140 萬(wàn) t/a，且其中大多數(shù)都成功的運(yùn)行，另 外，維護(hù)費(fèi)很低（低于每年投資的 2%） ，配套設(shè)施發(fā)展很完善18。通過(guò)使用一 種特殊的催化劑，可以調(diào)整 VH 過(guò)程以適應(yīng)萘原料和鄰二甲苯的混合原料。這樣 就起到安全防范作用，以應(yīng)對(duì)林二甲苯價(jià)格上漲，并且在萘的價(jià)格大幅度

28、降低 的時(shí)候具有靈活性，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到 5 萬(wàn) t/年。LEVH 過(guò)程是一個(gè)穩(wěn) 定的選擇，適合于保守的發(fā)展策略，在市場(chǎng)有保證的情況下，或者在公司對(duì)同 樣工藝的工廠(chǎng)有著豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的時(shí)候，比較適合采用此工藝。采用 LEVH 工 藝的生產(chǎn)成本比大多數(shù)老廠(chǎng)低，但是比起同樣基礎(chǔ)上成功運(yùn)行的 LAR 工藝的工 廠(chǎng)，則有可能無(wú)法有效的競(jìng)爭(zhēng)15 1.7 設(shè)計(jì)方案的選擇 1.7.1 原料的選擇 隨著石油化工的高速發(fā)展,鄰二甲苯的產(chǎn)量越來(lái)越高，價(jià)格也越來(lái)越便宜， 而且鄰二甲苯生產(chǎn)鄰苯二甲酸酐的轉(zhuǎn)化率要比萘高，為鄰二甲苯法生產(chǎn)苯酐提 供了先決條件。而且以萘為原料的工藝價(jià)格高，損耗大。 說(shuō)以原料選鄰二甲

29、苯 1.7.2 流程的選擇 通過(guò)對(duì)以上各種工藝流程進(jìn)行對(duì)比：BASF工藝流程投資較少，操作效率較 高，這些都直接得益于反應(yīng)器中低的空氣對(duì)鄰二甲苯的比例，并且可以向廠(chǎng)外 輸出大量的水蒸汽。用BASF法工藝生產(chǎn)出的鄰苯二甲酸酐的最終售價(jià)可能低于 其他競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程生產(chǎn)出的產(chǎn)品的售價(jià)。 所以，選擇巴斯夫工藝。 1.7.3 反應(yīng)器的比較與選擇 固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)是催化劑磨損少，流體在管內(nèi)接近活塞流，推動(dòng)力 大，催化劑的生產(chǎn)能力高，主產(chǎn)物收率高。但固定床也存在傳熱差，需要大 的傳熱面積的缺點(diǎn)。流化床反應(yīng)器的催化劑損失較大，流失較嚴(yán)重，而且在 生產(chǎn)過(guò)程中不易維護(hù)，隨著工藝的發(fā)展和完善，流化床工藝已經(jīng)越來(lái)越少。

30、固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)是催化劑磨損少，流體在管內(nèi)接近活塞流，推動(dòng)力大， 催化劑的生產(chǎn)能力高，主產(chǎn)物收率高，是現(xiàn)代化工工業(yè)中應(yīng)用較廣泛的反應(yīng) 器。最近新建工廠(chǎng)一般都采用固定床反應(yīng)器。所以，本設(shè)計(jì)選 用鄰二甲苯為 原料；采用列管式固定床反應(yīng)器，考慮到固定床的不足，在設(shè)計(jì)反應(yīng)器時(shí)會(huì) 充分考慮傳熱問(wèn)題；從成本和技術(shù)先進(jìn)性考慮，工藝選用BASF工藝。 所以，固定床反應(yīng)器。 1.7.4 催化劑的選擇 目前苯酐氧化工段的催化劑發(fā)展迅速，80g 已經(jīng)成熟，且我國(guó)工業(yè)化裝置 普遍為 80g 工藝催化劑。 所以，選用 VTi 催化體系即 80g 環(huán)狀催化劑。 1.8 物料特性 1.8.1 主要物料 1) 鄰二甲苯 分

31、子式：C8H10 分子量：106.169 熔點(diǎn)：-25.182 沸點(diǎn)：144.411 閃點(diǎn)： 開(kāi)口 24 閉口 17 自然點(diǎn)：495 密度：25 時(shí) 0.8802 g/ml 空氣中的允許濃度：0.1 mg/l 與空氣混合的爆炸極限：16%（mol%） 重量比（o-x：空氣）：1:151:30 2) 鄰苯二甲酸酐 鄰苯二甲酸酐是白色鱗狀或結(jié)晶狀粉么，微溶于乙醚，冷水，易溶于熱 水，生成強(qiáng)腐蝕性的鄰二甲酸。其粉么刺激人的皮膚，眼睛，呼吸道。 分子式：C8H4O3 分子量：148.114 熔點(diǎn)：130.5 131 沸點(diǎn)：284.5 閃點(diǎn)：152 165 自然點(diǎn)：580 密度：1.527 g/cm3

32、（固） 熔融熱：158.2 kJ/kg（131 ） 汽化潛熱：340 kJ/kg 片狀成品假密度：0.7 g/cm3 燃燒熱：22000 kJ/kg 與空氣混合的爆炸極限：0.710.4% 3). 馬來(lái)酸酐 分子式：C4H4O4 分子量：116.07 熔點(diǎn)：138 沸點(diǎn)：.5 密度（20固體）：1.590 g/cm3 熔解熱：-H298 固體：-793.128 kJ/mol 氣體：-682.5 kJ/mol 生成熱：-Hof 固體：-793.128 kJ/mol 氣體：-628.5 kJ/mol 升華熱：Ho298 110.46 kJ/mol 1.8.2 輔助物料 1）熔鹽 熔鹽組成：NaNO

33、2：40% 平均分子量：89.2 KNO3：53% 熔點(diǎn)：142 NNO3：7%（HTS） 熔融熱：75.6 kJ/kg 比熱：1.61 2）傳熱油（Diphyl DT） 表 1-1 傳熱油特性 指標(biāo)單位規(guī)格 工作溫度330 max 沸點(diǎn)（760 托）284286 沸程-10 凝固點(diǎn)-54 比熱（25） KJ/(KgK)1.55 密度（25）Kg/m31035 運(yùn)動(dòng)黏度（25）Cst6.3 水含量（25）Wt%0.02 閃點(diǎn)135 自然點(diǎn)545 1.9 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo) 表 1-2 鄰苯二甲酸酐質(zhì)量指標(biāo) 優(yōu)級(jí)一級(jí)合格 熔融色度號(hào)2050100 熱穩(wěn)定性（Pt-Co）50150 凝固點(diǎn)130.513

34、0.3130 游離酸0.50.50.5 灰分0.05 外觀(guān)白色鱗狀或結(jié)晶狀粉么 規(guī)格分析方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 鄰苯二甲酸酐 99.7%比色法HG2-319-79 第 2 章 物料衡算 2.1 基準(zhǔn)物料衡算 采用節(jié)點(diǎn)計(jì)算，取 100 kg 鄰二甲苯的進(jìn)料為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算節(jié)點(diǎn) 1 和 2 的物 料。節(jié)點(diǎn)圖如下： 粗苯酐槽 反應(yīng)器氣體冷卻器后冷器 切換冷凝器 物料衡算節(jié)點(diǎn)圖 1)節(jié)點(diǎn)的物料衡算 進(jìn)料中空氣與鄰二甲苯的比例為 20：1（BASF 工藝） 鄰二甲苯：kg100942 . 0 169.106 100 kmol 空氣：kmol84.1820942 . 0 取空氣的分子量為 29，則空氣的質(zhì)量為kg36

35、.5462984.18 空氣中氧氣和氮?dú)獾谋龋w積比）取 21：79 則空氣中氧氣占 21% 即氧氣的量為kgkmol60.126329564 . 3 9564 . 3 %2184.18 氮?dú)獾牧繛?kgkmol74.416288836.148836.14%7984.18 進(jìn)料氣體總計(jì)：kmol84.1820942 . 0 對(duì)節(jié)點(diǎn)的物料衡算列于下表： 表 2-1 節(jié)點(diǎn)物料衡算結(jié)果 名稱(chēng)鄰二甲苯氧氣氮?dú)夂嫌?jì) 進(jìn)料（kmol）0.9423.954614.883619.7802 2) 對(duì)節(jié)點(diǎn)的物料衡算 對(duì)反應(yīng)器有： （設(shè)積累為 0） 積累出進(jìn) MMM 即節(jié)點(diǎn)的物料總計(jì)：kgmolMM36.64678

36、02.19 出進(jìn) 由相關(guān)文獻(xiàn)查得苯酐、順酐、苯酞、苯甲酸的收率分別為 109%、8.12%、0.215%和 0.909%。 由收率計(jì)算選擇性，計(jì)算如下： .OHOHCOHC 23482108 33 169.106114.148 13.78x109 催化劑對(duì)鄰二甲苯轉(zhuǎn)化成鄰苯二甲酸酐的選擇性為:%13.78%100 100 13.78 則轉(zhuǎn)化成鄰苯二甲酸酐的鄰二甲苯的量為kg13.78%13.78100 .OHCOOHCOHC 223242108 445.7 .169 10698 8 . 8y12 . 8 催化劑對(duì)鄰二甲苯轉(zhuǎn)化成順酐的選擇性:%8 . 8%100 100 8 . 8 則轉(zhuǎn)化成順酐

37、的鄰二甲苯的量為kg8 . 8%8 . 8100 III. OHOHCOHC 22682108 22 169.106134 17 . 0 y215 . 0 催化劑對(duì)鄰二甲苯轉(zhuǎn)化成苯酞的選擇性:%17 . 0 %100 100 17 . 0 則轉(zhuǎn)化成苯酞的鄰二甲苯的量為kg17 . 0 %17 . 0 100 . 222672108 2 5 4 13 COOHOHCOHC 169.106122 79 . 0 y909 . 0 催化劑對(duì)鄰二甲苯轉(zhuǎn)化成苯甲酸的選擇性:%79 . 0 %100 100 79 . 0 則轉(zhuǎn)化成苯甲酸的鄰二甲苯的量為kg79 . 0 %79 . 0 100 %11.12%

38、79 . 0 %17 . 0 %8 . 8%13.78%100 22 物質(zhì)的選擇性為及COCO 則生成kg11.12%11.12100 22 物質(zhì)的鄰二甲苯的量為及COCO 假設(shè)反應(yīng)副產(chǎn)物只生成順酐、苯酞、苯甲酸、水和 CO2。 則根據(jù)方程式計(jì)算反應(yīng)物及產(chǎn)物的量如下：鄰苯二甲酸酐、順酐、苯酞、 苯甲酸、氧氣、以及水的量： .OHOHCOHC 23482108 33 169.10696114.14854 13.78 1 x 2 x 3 x 根據(jù)方程求得： kgx56.70 1 kgx109 2 kgx74.39 3 .OHOHCOHC 23242108 325 . 4 .169 10614419

39、654 8 . 8 1 x 4 x 3 x 根據(jù)方程求得： kgx94.11 1 25.16 4 x48 . 4 3 x . OHOHCOHC 22682108 22 169.1066413436 17 . 0 1 x 5 x 3 x 根據(jù)方程求得： kgx102. 0 1 kgx21 . 0 5 kgx058 . 0 3 . 222672108 23COOHOHCOHC 169.106961223644 79 . 0 1 x 6 x 3 x 7 x 根據(jù)方程求得： kgx71. 0 1 kgx91 . 0 6 kgx27 . 0 3 kgx33. 0 7 . OHCOOHC 222108 5

40、8 5 . 10 169.10633635290 11.12 1 x 7 x 3 x 根據(jù)方程求得： kgx33.38 1 kgx15.40 7 kgx27.10 3 可算得節(jié)點(diǎn)其他組分的量為： 氧氣：kg958 . 4 33.3871 . 0 102 . 0 94.1156.70 6 . 126 二氧化碳：40.15kg 水：kg82.5427.1027 . 0 058 . 0 48 . 4 74.39 氮?dú)猓簁g74.416 kgmolMM36.646787.19 出進(jìn) 表 2-2 節(jié)點(diǎn)物料衡算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)苯酐氮?dú)庋鯕馑趸?順酐苯甲酸苯酞總計(jì) 109.00416.744.95854.8

41、240.1516.250.910.21646.36 2.2 實(shí)際物料衡算 設(shè)氧化工段的物料損失為 0，精餾工段的物料損失為 5% 產(chǎn)量:30kt/a 每年按 300 天 每天按 24 小時(shí)計(jì)算 一年總共有 則每小時(shí)的產(chǎn)量為:h720030024hkg / 7 . 41667200100 . 3 7 苯酐成品的純度為:99.61% 設(shè)工藝過(guò)程中苯酐總損失量為 5% 根據(jù)比例計(jì)算實(shí)際進(jìn)料kg89.4368 95 . 0 %61.99 7 . 4166 則實(shí)際進(jìn)料: 鄰二甲苯的量為:kg16.400889.4368 109 100 kmol75.37169.10616.4008 空氣的量為:kmol

42、14.7552075.37 kg98.218982914.755 1) 對(duì)節(jié)點(diǎn) 1 的物料衡算 表 2-3 節(jié)點(diǎn)物料衡算結(jié)果 名稱(chēng)鄰二甲苯氧氣氮?dú)夂嫌?jì) 進(jìn)料（kmol）37.75158.58596.56792.89 2) 對(duì)節(jié)點(diǎn) 2 的物料衡算 由基準(zhǔn)物料衡算，根據(jù)比例可以算出節(jié)點(diǎn) 2 的物料： 表 2-4 節(jié)點(diǎn)物料衡算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)苯酐氮?dú)庋鯕馑趸?順酐苯甲酸苯酞總計(jì) 4368.8916703.6198.72197.271609.28651.3336.478.4225773.9 6 3) 對(duì)節(jié)點(diǎn)的物料衡算 物料經(jīng)氣體冷卻器后無(wú)質(zhì)量變化。 表 2-5 節(jié)點(diǎn)物料衡算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)苯酐氮?dú)庋鯕馑?/p>

43、化碳 順酐苯甲酸苯酞總計(jì) 4368.8916703.6198.72197.271609.28651.3336.478.4225773.9 6 4) 對(duì)節(jié)點(diǎn)的物料衡算 這部分物料將進(jìn)入切換冷凝器。 在后冷器內(nèi)反應(yīng)氣由 300200。 經(jīng)查得苯酐在 284.5時(shí)發(fā)生相變。285時(shí)苯酐飽和蒸汽壓 88158pa，200苯 酐飽和蒸汽壓 12548pa。 即液化的苯酐量為%77.85 88158 12544888158 查得順酐 300時(shí)順酐飽和蒸汽壓 939.0kpa，200順酐飽和蒸汽壓 102.4kpa。 即液化的苯酐量為% 0 . 89 0 . 939 4 . 102 0 . 939 經(jīng)查得苯

44、甲酸在 250時(shí)發(fā)生相變。250時(shí)苯酐飽和蒸汽壓 77188pa，200苯 甲酸飽和蒸汽壓 22297pa。 即液化的苯甲酸量為%11.71 77188 2229777188 經(jīng)查得苯酞在 300時(shí)發(fā)生相變。300時(shí)苯酞飽和蒸汽壓.54pa，200苯酞飽 和蒸汽壓 15488.17pa。 即液化的苯酐量為%70.87 54.125892 17.1548854.125892 那么節(jié)點(diǎn)物料衡算 苯酐kg69.621%)77.851 (89.4368 順酐kg63.71%)891 (33.651 苯甲酸kg57.10%)11.711 (47.36 苯酞 kg02. 1%)7 .871 (42. 8

45、表 2-6 點(diǎn)物料衡算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)苯酐氮?dú)庋鯕馑趸?順酐苯甲酸苯酞總計(jì) 621.6916703.6198.72197.271609.2871.6310.571.0221413.7 6 5) 對(duì)節(jié)點(diǎn)的物料衡算 苯酐kg2 .3747%77.8589.4368 順酐kg 7 . 579%8933.651 苯甲酸kg 9 . 25%11.7147.36 苯酞 kg4 . 7% 7 . 8742 . 8 表 2-7 點(diǎn)物料衡算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)苯酐氮?dú)庋鯕馑趸柬橍郊姿岜教傆?jì) 3747.2579.725.97.44360.2 6) 對(duì)節(jié)點(diǎn)的物料衡算 切換冷凝器溫度變化 20065，物料中氧氣、二氧

46、化碳、氮?dú)獠话l(fā)生相態(tài)變 化，而其中的苯酐、順酐、苯甲酸和苯酞全部冷凝。 表 2-8 節(jié)點(diǎn)物料衡算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)苯酐氮?dú)庋鯕馑趸?順酐苯甲酸苯酞總計(jì) 621.692197.2771.6310.571.022902.18 表 2-9 實(shí)際物料衡算結(jié)果/kg 節(jié)點(diǎn) 鄰二甲 苯 苯酐順酐氮?dú)庋鯕馑?二氧化 碳 苯甲 酸 苯酞總計(jì) 4008.16 16703.64598.7825907.14 4368.89651.3316703.6198.72197.2 7 1609.2836.478.4225773.9 4368.89651.3316703.6198.72197.2 7 1609.28 36.478

47、.4225773.9 621.6971.6316703.6198.72197.2 7 1609.2810.571.0221413.7 3747.2579.725.97.44360.2 621.69 71.63 2197.2 7 10.571.022902.18 第 3 章 能量衡算 3.1 原料預(yù)熱設(shè)備的能量衡算 原料預(yù)熱設(shè)備包括:空氣預(yù)熱器、鄰二甲苯預(yù)熱器、鄰二甲苯汽化器 所需物性數(shù)據(jù)由化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)查得。 1) 空氣預(yù)熱器 冷介質(zhì):空氣 25 170 平均溫度:97.5 用 180 、1 MP 的飽和水蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，水的汽化熱為 36.22 kJ/mol 空氣在平均溫度 97.5 下的比

48、熱容由內(nèi)插法計(jì)算求得 50空氣的比熱容為)/( 1 . 29kmolJ 100空氣的比熱容為)/(16.29kmolJ 97.5下的比熱容為)/(157.29kmolJ 根據(jù)物料衡算可知：kmolnAir14.755 預(yù)熱空氣所需的熱量為: )25170(157.2914.755TnCQ pm hkJ /1019 . 3 6 則所需飽和水蒸汽的物質(zhì)的量：kmoln14.8822.36/1019. 3 6 1 則飽和水蒸汽的質(zhì)量：hkgm/52.1586 1 2) 鄰二甲苯預(yù)熱器的能量衡算 冷介質(zhì): 鄰二甲苯 25 140 平均溫度:97.5 用 180 、1MP 的飽和水蒸汽進(jìn)行預(yù)熱， 水蒸汽

49、的汽化熱為 36.22 kJ/mol 鄰二甲苯在平均溫度:97.5 下的比熱容由內(nèi)插法計(jì)算求得 80 鄰二甲苯的比熱容為)/(970 . 1 kkgkJ 100 空氣的比熱容為)/(037 . 2 kkgkJ 82.5 下的比熱容為)/(978 . 1 kkgkJ hkJTnCQ pm /1091 . 0 )25140(978 . 1 16.4008 6 則所需飽和水蒸汽的物質(zhì)的量 hkmol H Q n/17.25 22.36 1091. 0 6 2 則飽和水蒸汽的質(zhì)量hkgm/1 .453 2 3) 鄰二甲苯汽化器的能量衡算 冷介質(zhì)：鄰二甲苯 140 144.41 170 144.41 時(shí)

50、鄰二甲苯的汽化熱為)/(6865.36kmolkJ 140 鄰二甲苯的比熱容為)/(17 . 2 kkgkJ 142.205 鄰二甲苯的比熱容為 )/(180 . 2 kkgkJ 144.41 170 的平均溫度為 157.205 170 鄰二甲苯的比熱容為)/(14.187kmolJ 157.205鄰二甲苯的比熱容為)/(24.180kmolJ 21 TnCHnTnCQ pmpm 10006865.3675.37)14041.144(180 . 2 16.4008 hkJ /10626. 1 )41.144170(24.18075.37 6 則所需飽和水蒸汽的物質(zhì)的量為：hkmoln/88.

51、44 22.36 10626 . 1 6 3 則需飽和水蒸汽的總量為: 321 nnnn 88.4417.2514.88 hkmol/19.158 3.2 對(duì)反應(yīng)器的能量衡算 根據(jù)能量守恒定律: 損失移出帶出反應(yīng)帶入 QQQQQ 反應(yīng)器進(jìn)口溫度為 170 反應(yīng)時(shí)的溫度為 380 1) 原料氣帶入的熱量 輸入的原料氣的溫度為 170 查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得進(jìn)料氣體的物性數(shù)據(jù)列于下表： 表 3-1 料氣體物性數(shù)據(jù)表 進(jìn)料氣體 物質(zhì)的量kmol各溫度下的比熱 kmolJ/ 150 200 鄰二甲苯56.35 180.5197.1 100 200 空氣1127.06 29.2929.725 根據(jù)表

52、3-1 由內(nèi)插法求得： 5 . 180 150170 1 .197 170200 鄰二鄰二CC 170 時(shí)鄰二甲苯的比熱kmolJC/14.187鄰二 再由內(nèi)插法求得 29.29 100170 725.29 110210 空氣空氣CC 170 時(shí)空氣的比熱 kmolJC/265.29空氣 則隨物料進(jìn)入設(shè)備的熱量計(jì)算如下： hkJTnCQ pm /102 . 1)0170(114.18775.37 6 鄰二甲苯 hkJTnCQ pm /1076 . 3 )0170(265.2914.755 6 空氣 空氣鄰二甲苯帶入 QQQkJ 66 1076 . 3 102 . 1hkJ /1096 . 4

53、6 2) 反應(yīng)放出的熱量 380 時(shí)的反應(yīng)方程式為： 主反應(yīng)：molkJOHOHCOHC/131233 23482108 副反應(yīng)：molkJOHOHCOHC/1510325 . 4 23242108 molkJOHOHCOHC/87422 22682108 molkJCOOHOHCOHC/ 7 . 110823 222672108 molkJOHCOOHC/4573585 .10 222108 生成苯酐時(shí)放出的熱量：10001312 148 89.4368 1 QhkJ /1084 . 3 7 生成順酐時(shí)放出的熱量：10001510 2196 33.651 2 QhkJ /1061 . 2 6

54、 生成苯甲酸時(shí)放出的熱量：1000 7 . 1108 122 47.36 3 QhkJ /1031 . 3 5 生成苯酞時(shí)放出的熱量：1000874 134 42 . 8 4 QhkJ /1049 . 5 4 生成及其物質(zhì)時(shí)放出的熱量： 2 CO10004573 844 28.1609 5 Q hkJ /1009. 2 7 54321 QQQQQQ 反應(yīng) 54767 103 . 31049 . 5 1009 . 2 1016. 21084. 3 hkJ /10176 . 6 7 3) 損失的熱量 總損失的熱量為帶入和放出熱量的 5% %5）（ 反應(yīng)帶入損失 QQQ %510176. 61096

55、 . 4 76 ）（hkJ /10336 . 3 6 4）輸出的熱量：產(chǎn)物出反應(yīng)器的溫度為 380 表 3-2 出口氣體數(shù)據(jù)表 不同溫度下的比熱容KmolJ/ 內(nèi)差后比熱 KmolJ/ 物料種類(lèi) 物質(zhì)的量 kmol 327387380 苯酐39.39255.6267.4265.78 順酐8.87127.8134.4133.50 二氧化碳50.2941.8843.3842.48 氧氣4.6830.6830.930.768 水163.5935.8837.0536.699 氮?dú)?96.9629.9430.57130.381 苯甲酸0.40272.44300.24297.0 苯酞0.08276.803

56、02.72299.7 雜質(zhì)1.56233.55249.37247.52 由表 3-2 中的數(shù)據(jù)可計(jì)算得出：出口處反應(yīng)產(chǎn)物帶出的熱量 以 0 為基準(zhǔn)溫度 hkJTnCQ pm /1098 . 2 )0380(78.26552.29 6 苯酐 hkJTnCQ pm /10168 . 0 )0380(48.13332 . 3 6 順酐 hkJTnCQ pm /104 . 3)0380(29730 . 0 4 苯甲酸 hkJTnCQ pm /108 . 6)0380( 7 . 29906 . 0 5 苯酞 hkJTnCQ pmCO /1059 . 0 )0380(48.4257.36 6 2 hkJT

57、nCQ pmO /100752. 0)0380(768.302 . 6 6 2 hkJTnCQ pmOH /107 . 1)0380(699.3607.122 6 2 hkJTnCQ pmN /1089 . 6 )0380(381.30 6 . 596 6 2 所以出口處反應(yīng)物帶出的熱量: 2222 NOHOCO QQQQQQQQQ 苯酞苯甲酸順酐苯酐輸出 hkJ /1011.13 6 熔鹽移出的熱量為： 損失輸出反應(yīng)帶入移出 QQQQQ 6676 1011.13103 . 310176 . 6 1096 . 4 hkJ /1031.50 6 3.3 鹽冷器的能量衡算 熱介質(zhì)：熔鹽 37038

58、0 在此設(shè)備中物料無(wú)相變化 平均溫度下的比熱為 kkgkJ/61 . 1 分子量為：kmolkg / 2 . 89 hkg TC Q m mp /1012 . 3 1061 . 1 1031.50 6 6 , 熔 移出 熔鹽 所需水蒸汽的量的計(jì)算： 用 180的水進(jìn)行冷卻 180的水汽化潛熱為molkJ /22.36 kmol H Q n01.1389 22.36 1031.50 6 水 hthkgm/25/250021801.1389 水 3.4 汽體冷卻器的能量衡算 熱介質(zhì)：380 300 平均溫度為 340 表 3-3 有機(jī)物物性數(shù)據(jù)表 不同溫度下的比熱容 KmolJ/ 內(nèi)差后比熱 Km

59、olJ/ 物料種 類(lèi) 物質(zhì)的量 kmoln/ 327377340 苯酐39.39255.6267.4258.458 順酐8.87127.8134.4128.665 苯甲酸0.40272.44300.24278.46 苯酞0.08276.80302.72282.42 雜質(zhì)1.56233.55249.37236.98 表 3-4 無(wú)機(jī)物物性數(shù)據(jù)表 不同溫度下的比熱容 KmolJ/ 內(nèi)差后比熱 KmolJ/ 物料種類(lèi) 物質(zhì)的量 kmoln/ 300400340 二氧化碳50.2941.8843.3842.605 氧氣4.6830.6830.930.557 水163.5935.8837.0536.49

60、0 氮?dú)?96.5629.9430.57130.261 hkJQ/101 . 6300380458.25852.29 5 苯酐 hkJQ/1034 . 0 300380665.12832 . 3 5 順酐 hkJQ/10069 . 0 30038046.27830 . 0 5 苯甲酸 hkJQ/100135. 030038042.28206 . 0 5 苯酞 hkJQCO/1025. 1300380605.4257.36 5 2 hkJQ/1016 . 0 300380557.307 . 6 5 氧氣 hkJQ/1056 . 3 300380490.3607.122 5 水 hkJQ/1044