乙酸乙酯的反應(yīng)器設(shè)計(jì)流程

1、摘 要乙酸乙酯是一類重要的有機(jī)溶劑和有機(jī)化工基本原料，其用途非常廣泛，目前我國(guó)采 用傳統(tǒng)的方法制備即乙酸和乙醇為原料，濃硫酸為催化劑直接催化合成乙酸乙酯。所以通 過對(duì)乙酸乙酯的理化性質(zhì)，社會(huì)用途與需求和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究調(diào)查以及乙酸乙酯 在實(shí)驗(yàn)室制法和工業(yè)生產(chǎn)各方面對(duì)比之后，為此對(duì)乙醇和乙酸的縮合進(jìn)行了乙酸乙酯合成 工藝的課程設(shè)計(jì)。本選題為年產(chǎn)量為年產(chǎn) 5017噸乙酸乙酯的反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 。對(duì)工業(yè)生產(chǎn) 中的物料衡算，熱量衡算和合成工藝的設(shè)備等方面為間歇釜式反應(yīng)器的工業(yè)設(shè)計(jì)提供較為 詳盡的數(shù)據(jù)與圖紙。本選題為年產(chǎn)量為年產(chǎn) 5017噸乙酸乙酯的反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 。關(guān)鍵字：乙酸；乙醇；乙酸乙酯；合成工

2、藝；間歇式反應(yīng)器AbstractEthyl acetate is a kind of important organic solvents and basic organic chemical raw materials, its application is very broad, our country preparedusing traditional methods that acetic acid and ethanolas raw material,concentrated sulfuric acid catalyzed direct synthesis of ethyl acet

3、ate. So through the social use of physical and chemical properties of ethyl status quo needs, and conduct research and development at home and abroad as well as variousaspects of ethyl acetate after comparing laboratory and industrialproduction system of law, for the condensation of ethanol and acet

4、ic acid were synthesis of ethyl curriculum design. The topic for the annual production of 5,017 tons annual output of ethyl reactor design. In industrial production of material balance, heat balance and synthesis process equipment to provide more detailed data and drawings for the batch tank reactor

5、 industrial design. The topic for the annual production of 5,017tons annual output of ethyl reactordesign.Key words: Acetic acid; Ethanol; Ethyl acetate; Synthesis process; Batch reactor摘 要 IAbstract n第一章前言 551.1 乙酸乙酯概述 551.1.1 乙酸乙酯的簡(jiǎn)介 551.1.2 乙酸乙酯的用途 551.1 乙酸乙酯的產(chǎn)能和市場(chǎng)需求 661.1.1 世界乙酸乙酯的產(chǎn)能與消費(fèi)情況 661.1.

6、2 我國(guó)乙酸乙酯的產(chǎn)能與消費(fèi)狀況 66第二章工藝流程的比較 882.1 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 882.1.1 設(shè)計(jì)要求 882.1.2 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容 882.2 設(shè)計(jì)方案的確定 992.2.1 反應(yīng)原理 99第三章工藝設(shè)計(jì)方案 10103.1 原料路線確定的原則和依據(jù) 10103.1.1 乙醇乙酸酯化法 10103.1.2 乙醛縮合法 11113.1.3 乙烯加成法 11113.1.4 乙醇脫氫法 1111第四章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 13134.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 13134.2 設(shè)計(jì)方案 13134.3 設(shè)計(jì)條件 13134.4 反應(yīng)條件 13134.5 工藝計(jì)算及方案選擇 13134.5.1 反應(yīng)器的的

7、操作有間歇操作和連續(xù)操作 13134.5.2 間歇反應(yīng)釜進(jìn)料 14144.5.3 流量的計(jì)算 14144.5.4 反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算 15154.6 連續(xù)性反應(yīng)釜進(jìn)料的計(jì)算 16164.6.1 流量的計(jì)算 16164.6.2 反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算 17174.6.3 設(shè)備和工藝流程圖 1818第五章熱量衡算 19195.1 熱量衡算總式 19195.2 每摩爾各種物值在不同條件下的值20C m20p,m5.3 各種氣象物質(zhì)的參數(shù)如下表 20205.4 每摩爾物質(zhì)在80下的焓值 21215.5 總能量衡算 21215.6 換熱設(shè)計(jì) 22225.7 水蒸氣的用量 2222第六章設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

8、 23236.1 反應(yīng)釜體及夾套的設(shè)計(jì)計(jì)算 23236.1.1 筒體和封頭的幾何參數(shù)的確定 23236.1.2 筒體和封頭的型式 23236.1.3 筒體和封頭的直徑 24246.1.4 確定筒體高度H 24246.1.5 夾套直徑、高度的確定 24246.2 釜體及夾套厚度的計(jì)算6.2.1 設(shè)備材料6.3 設(shè)備的壁厚計(jì)算6.3.1 釜體筒體壁厚計(jì)算6.3.2 內(nèi)壓設(shè)計(jì)計(jì)算6.3.3 外壓設(shè)計(jì)計(jì)算6.3.4 釜體封頭壁厚計(jì)算 錯(cuò)誤6.3.5 夾套筒體壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤6.3.6 夾套封頭壁厚設(shè)計(jì)與選擇 錯(cuò)誤6.3.7 反應(yīng)釜設(shè)計(jì)參數(shù) 錯(cuò)誤6.4 攪拌器設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤6.4.1 攪拌器的形式選擇 錯(cuò)

9、誤6.4.2 攪拌器轉(zhuǎn)速n： 錯(cuò)誤6.4.3 傳動(dòng)功率P： 錯(cuò)誤6.4.4 電機(jī)功率 錯(cuò)誤6.4.5 減速器的選擇 錯(cuò)誤6.4.6 電動(dòng)機(jī)的選擇 錯(cuò)誤6.5 攪拌軸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤6.5.1 攪拌軸材料： 錯(cuò)誤6.5.2 攪拌軸強(qiáng)度計(jì)算 錯(cuò)誤6.5.3 攪拌軸剛度計(jì)算 錯(cuò)誤6.6 . 夾套式反應(yīng)釜附屬裝置的確定 錯(cuò)誤6.6.2 反應(yīng)釜總重 錯(cuò)誤6.7 人孔 C 錯(cuò)誤6.8 接管及其法蘭選擇 錯(cuò)誤6.8.1 水蒸氣進(jìn)口管： 錯(cuò)誤6.8.2 冷卻水出口管： 錯(cuò)誤6.8.3 進(jìn)料管 錯(cuò)誤第七章總結(jié) 錯(cuò)誤參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤242424242525252525252525錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義

10、書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤

11、!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。錯(cuò)誤 !未定義書簽。錯(cuò)誤!未定義書簽。致 謝 錯(cuò)誤第一章 前 言1.1 乙酸乙酯概述1.1.1 乙酸乙酯的簡(jiǎn)介乙酸乙酯（EA）,又名醋酸乙酯，英文名稱：Ethyl acetate 。分子式為：GH8Q。它是一種無色透明具有流動(dòng)性并且是易揮發(fā)的可燃性液體1 ,呈強(qiáng)烈清涼菠蘿香氣和葡萄酒香味。乙酸乙酯能很好的溶于乙醇、氯仿

12、、乙醴、甘油、丙二醇、和大多數(shù)非揮發(fā)性油等有 機(jī)溶劑中，稍溶于水（25 C時(shí)，1mL乙酸乙酯可溶于10mL水中），而且在堿性溶液中易水解 成乙酸和乙醇。水分能使其緩慢分解而呈酸性。乙酸乙酯與水和乙醇皆能形成二元共沸混 合物，與水形成的共沸混合物沸點(diǎn)為70.4 C,其中含水量為 6.1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。與乙醇形成的共沸混合物的沸點(diǎn)為 71.8 Co還與7.8%的水和9.0%的乙醇形成三元共沸混合物，其 沸點(diǎn)為70.2 °C。下表為乙酸乙酯的一些物化參數(shù)。表1.1乙酸乙酯的物化參數(shù)2熔點(diǎn)（C）-83.6臨界溫度（C）250.1折光率（20C）1.3708-1.3730臨界壓力（MPa）3.

13、83沸點(diǎn)（C）77.06辛醇/水分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值0.73對(duì)密度（水=1）0.894-0.898閃點(diǎn)（C）7.2相對(duì)蒸氣密度（空氣=1）3.04引燃溫度（C）426飽和蒸氣壓（kPa）13.33(27 C)爆炸上限%（V/V）11.5燃燒熱(kJ/mol)2244.2爆炸下限%（V/V）2.0室溫下的分子偶極距6.555 X 10-3°1.1.2 乙酸乙酯的用途乙酸乙酯是重要的精細(xì)化工原料。它是一種具有優(yōu)異溶解性能和快干性能的溶劑，已 廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、紡織、染料、橡膠、涂料、油墨、膠粘劑的生產(chǎn)中，或作為原料、 或作為工藝溶劑、萃取劑、稀釋劑等等；由于它具有天然水果香味，因此還可作

14、為調(diào)香劑 組分，應(yīng)用于香料、食品工業(yè)中； 也可作為粘合劑用于印刷油墨、人造珍珠等的生產(chǎn)；作 為提取劑 用于醫(yī)藥、有機(jī)酸的產(chǎn)品的生產(chǎn)等；此外還可用作生產(chǎn)菠蘿、香蕉、草莓等水 果香精和威士忌、奶油等香料的原料。國(guó)外乙酸乙酯的消費(fèi)結(jié)構(gòu)與我國(guó)有所不同，美國(guó)和歐洲國(guó)家乙酸乙酯最大的應(yīng)用領(lǐng)域是涂料，其中美國(guó)涂料方面的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的60%,歐洲在涂料行業(yè)的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的50%日本主要應(yīng)用在涂料，油墨方面，分別約占總消費(fèi)量的40%口 30%而我國(guó)主要應(yīng)用于涂料，粘合劑和制藥領(lǐng)域301.1乙酸乙酯的產(chǎn)能和市場(chǎng)需求1.2.1世界乙酸乙酯的產(chǎn)能與消費(fèi)情況目前乙酸乙酯生產(chǎn)與消費(fèi)主要集中在西歐，美國(guó)和亞洲地

15、區(qū)，其中亞洲地區(qū)的生產(chǎn)和 消費(fèi)又主要集中在日本，中國(guó)及東南亞國(guó)家 冏。近年來，世界乙酸乙酯的生產(chǎn)能力不斷增 加。2001年全球乙酸乙酯的生產(chǎn)能力只有 125.0萬噸/年,2006年生產(chǎn)能力增加到 222.0 萬噸/年，20012006年生產(chǎn)能力的年均增長(zhǎng)率高達(dá) 12.2%。其中英國(guó)BP化學(xué)公司是目前 世界上最大的乙酸乙酯生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)能力為22.0萬噸/年，約占世界總生產(chǎn)能力的9.91%。其次是中國(guó)江蘇索普集團(tuán)公司，生產(chǎn)能力為 20.0萬噸/年，約占9.01%。表1.2為 國(guó)外乙酸乙酯的生產(chǎn)情況。在涂料方面，使得乙酸乙酯涂料被水性和高固含量涂料、粉末涂料和雙組分涂料奪去 了市場(chǎng)額。雖然這種變化

16、還在繼續(xù)，但乙酸乙酯市場(chǎng)仍然保持持續(xù)增長(zhǎng)。東南亞地區(qū)開始 成為全球最重要的乙酸乙酯的產(chǎn)地和消費(fèi)地。大部分投資于乙酸乙酯的資金開始將目標(biāo)投 向乙酸乙酯需求量增長(zhǎng)迅速的亞洲和中國(guó)。1.2.2我國(guó)乙酸乙酯的產(chǎn)能與消費(fèi)狀況(1)生產(chǎn)現(xiàn)狀我國(guó)乙酸乙酯的生產(chǎn)始于 20世紀(jì)50年代，近年來，隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的快速 發(fā)展，乙酸乙酯的生產(chǎn)發(fā)展很快。生產(chǎn)能力已經(jīng)從 2001年的37.0萬噸/年增加到2006年 的約90.0萬噸/年。目前，我國(guó)乙酸乙酯的生產(chǎn)廠家有20多家，生產(chǎn)企業(yè)主要集中在華南和華東地區(qū)。其中國(guó)內(nèi)最大的乙酸乙酯生產(chǎn)企業(yè)江蘇索普集團(tuán)產(chǎn)能達(dá)到20.0萬噸/年，約占國(guó)內(nèi)總生產(chǎn)能力的22.2%,

17、與乙酸產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了上下游一體化，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)，80%勺乙酸乙酯用于出口；其次是山東金沂蒙集團(tuán)公司，生產(chǎn)能力為16.0萬噸/年，約占國(guó)內(nèi)總生產(chǎn)能力的13.3%,主要原料乙酸、乙醇均能自給，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力也較強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)大型 乙酸乙酯企業(yè)均采用酯化法技術(shù)。表1.2國(guó)外乙酸乙酯主要生產(chǎn)情況生產(chǎn)廠家地址生產(chǎn)能力(萬噸/年)美國(guó)塞拉尼斯公司德克薩斯州潘帕602.5美國(guó)伊斯曼化學(xué)公司德克薩斯州朗維尤6.1美國(guó)Solution 公司馬薩諸塞10.0默西哥塞拉尼斯公司卡格來占拉9.2英國(guó)BP化學(xué)工司赫爾22.0西班牙Ereros塔拉戈納6.0瑞典Wweask乙醇化學(xué)公司多姆斯喬3.5瑞典聯(lián)合碳化物公司斯德哥爾摩

18、3.0日本昭和電工公司南陽(yáng)15.0日本千葉公司巾原4.7日本協(xié)和發(fā)酵公司四日市4.0印度LAXMI有機(jī)工業(yè)公司馬哈德3.5印度JUBILANT啟機(jī)合成公司加勞拉尼蠟3.2韓國(guó)三星/BP公司蔚山7.0韓國(guó)國(guó)際酯類公司蔚山7.5新加坡塞拉尼斯公司裕廊島6.0印度昭和酯類公司梅拉克6.0南非薩索爾公司賽庫(kù)達(dá)5.0隨著生產(chǎn)能力的不斷增加，我國(guó)乙酸乙酯的產(chǎn)量也不斷增加 的產(chǎn)量只有17.9萬噸，2006年進(jìn)一步增加到 63.0萬噸， 20012006年產(chǎn)量的平均增長(zhǎng)率高達(dá) 15.09%,截止到2009年5。2001年我國(guó)乙酸乙酯 比2005年增長(zhǎng)約22.19%, ：10月底，我國(guó)乙酸乙酯生產(chǎn)能力達(dá)到約15

19、0.0萬噸/年。表1.3國(guó)內(nèi)乙酸乙酯主要生產(chǎn)情況(/ )江蘇索普集團(tuán)20.0山東金沂蒙集團(tuán)公司18.0廣東江門謙信化工發(fā)展公司10.0廣東順德冠集團(tuán)公司氣體溶劑有限公司10.0上海吳涇化工有限公司20.0揚(yáng)子江乙?；び邢薰?0.0江西南昌贛江溶劑廠8.0廣東順德集團(tuán)公司4.5天津冠達(dá)集團(tuán)公司3.5上海石油化，公司2.1上海試劑有限公司2.0成都有機(jī)化工廠2.0浙江建德建業(yè)有機(jī)化工有限公司1.2江蘇三木集團(tuán)公司1.0山東海化股份有限公司10.0(2)消費(fèi)現(xiàn)狀、進(jìn)出口情況及發(fā)展前景7隨著生產(chǎn)能力的不斷增加，我國(guó)乙酸乙酯的產(chǎn)量也不斷增加。2008年盡管受到金融危機(jī)的影響，但是由于 2007年新增

20、的產(chǎn)能發(fā)揮作用，產(chǎn)能仍達(dá)到約 95.0萬噸/年，同比增 長(zhǎng)名勺33.8%。表1.4為我國(guó)近年來乙酸乙酯的供需關(guān)系。表1.4國(guó)內(nèi)近年來乙酸乙酯的供需關(guān)系(單位：萬噸 /年)200230.74.581.0934.19200334.24.271.1937.28200441.83.462.0743.19200547.34.641.8850.06200663.00.9610.9453.02200771.00.7613.7058.06200895.00.1118.3976.722009（1-6 月）0.038.73另外，隨著乙酸乙酯新用途的不斷開發(fā)，將會(huì)使乙酸乙酯在其他方面用量的比例也有 定的增加。第二章

21、工藝流程的比較2.1 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求2.1.1 設(shè)計(jì)要求乙酸乙酯是一種重要的基本有機(jī)化工原料，其生產(chǎn)方法有直接酯化法和間接酯化法。該產(chǎn)品在酯化工藝中為最基礎(chǔ)、也是最重要的酯化產(chǎn)品。研究并設(shè)計(jì)其生產(chǎn)工藝具有很重 要的意義。2.1.2 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)查閱文獻(xiàn)，了解該產(chǎn)品的性質(zhì)、性能、合成、應(yīng)用等。選擇合理的生產(chǎn)原料和制備工藝，采用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和控制手段，編制開題報(bào)告(工藝流程方框圖、開題報(bào)告)；(2)根據(jù)原料、產(chǎn)品和生產(chǎn)規(guī)模，繪制工藝流程草圖，進(jìn)行物料衡算和熱量衡算(物料平衡圖、原料消耗、能量消耗綜合表)；(3)進(jìn)行主體設(shè)備和輔助設(shè)備的工藝計(jì)算與設(shè)備選型，并列出設(shè)備一覽表；(4)繪制主

22、體設(shè)備圖；(5)繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖；(6)進(jìn)行生產(chǎn)車間布置設(shè)計(jì)(生產(chǎn)車間平面布置圖和立面布置圖)；(7)進(jìn)行技術(shù)分析、經(jīng)濟(jì)效益分析、安全評(píng)價(jià)與環(huán)保評(píng)價(jià)。2.2設(shè)計(jì)方案的確定目前在世界范圍內(nèi)，上述四種工藝都已經(jīng)投入運(yùn)行，但在國(guó)內(nèi)投入運(yùn)行的只有酯化法、 乙醛縮合法、乙醇脫氫法，乙酸/乙烯加成法在國(guó)內(nèi)還不夠成熟。酯化法中新研究出的催 化劑造價(jià)過高，乙醇脫氫法適合在乙醇產(chǎn)量高的地區(qū)或者是價(jià)格廉價(jià)的地區(qū)較合適，日本 所有的乙酸乙酯都是采用乙醛縮合法，并且綜合上面的概述中幾種工藝的對(duì)比。2.2.1 反應(yīng)原理乙醛縮合法制乙酸乙酯可分為三個(gè)階段：催化劑的制備、乙醛的縮合反應(yīng)、催化劑的 脫除和精儲(chǔ)提純。(

23、1)乙醛的縮合反應(yīng)反應(yīng)在兩個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器中進(jìn)行，第一個(gè)是釜式的反應(yīng)器，第二個(gè)也是采用釜式的反 應(yīng)器。反應(yīng)方程式為：CH3CHO Al9c 2H5)3* CH3COOC2H5這樣做的好處是，在第一個(gè)反應(yīng)器之中，反應(yīng)劇烈放出大量的熱量，采用釜式的反應(yīng) 器攪拌的均勻，易于把熱量移出，相對(duì)于管式的來說，溫度易于控制，雖然轉(zhuǎn)化率情況有 所降低，但反應(yīng)的可控性、安全性提高；第二個(gè)也采用釜式的反應(yīng)器，是考慮到反應(yīng)進(jìn)行 到后來，放熱量已經(jīng)不多，而且造價(jià)低。圖 2.2為縮合工序的流程簡(jiǎn)圖。催化劑步縮合 二步縮合去蒸發(fā)工工來自一塔 塔頂?shù)囊?醛圖2.2縮合工序的流程簡(jiǎn)圖(2)催化劑的脫除我們通過加水的方法破壞掉催

24、化劑，然后經(jīng)過蒸發(fā)器將粗乙酸乙酯蒸出，氫氧化鋁殘液從下面排除，殘液再經(jīng)過一個(gè)分離器進(jìn)一步分離出氫氧化鋁，液體部分可以再返回蒸發(fā)水來自二步縮合反 應(yīng)器的混合物去第一 蒸儲(chǔ)塔 A殘?jiān)? I圖2.3蒸發(fā)工序流程簡(jiǎn)圖(3)精儲(chǔ)提純可以采用三塔的模式，三塔均是常壓操作，一塔脫乙醛；二塔脫出乙醇，脫出的乙醇 用作生產(chǎn)催化劑；第三塔，塔上得到產(chǎn)品，塔下出重組分。同時(shí)還可以設(shè)計(jì)一個(gè)小塔，用 來分離第三塔得到的重組分，有效地分離較純副產(chǎn)物乙縮醛，產(chǎn)出乙縮醛，做到了副產(chǎn)品 的有效利用。第三章工藝設(shè)計(jì)方案3.1 原料路線確定的原則和依據(jù)乙酸乙酯的合成路線主要有四種，即乙醇乙酸酯化法(其中包括了乙酸乙醇直接酯化 法和

25、反應(yīng)精微法)，乙醛縮合法，乙醇脫氫法，乙烯和乙酸直接加成法。應(yīng)當(dāng)說，乙醇乙 酸酯化法在乙酸乙酯的合成中依然占有相當(dāng)大的比例，尤其是在美國(guó)等國(guó)家，在國(guó)內(nèi)多數(shù) 企業(yè)也依然采用乙酸酯化法；德國(guó)、日本等國(guó)有多套乙醛直接縮合生成乙酸乙酯的裝置； 乙醇脫氫法與乙烯和乙酸直接加成法在其中所占的比例較小，技術(shù)有待成熟。下面簡(jiǎn)單介 紹四種方法的優(yōu)勢(shì)與缺陷903.1.1 乙醇乙酸酯化法一 一 一 一 _ 一 _催化齊| 一 一 一 一 一 一一反應(yīng)式.CH3cH20H CH3cOOHCH3cH200cCH3 H2O乙醇乙酸酯化法由乙酸和乙醇在硫酸等催化劑作用下直接酯化成乙酸乙酯，常用的工 藝是用濃硫酸作催化劑的均

26、相催化反應(yīng)精儲(chǔ)，該工藝是目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的生產(chǎn)工藝，濃 硫酸有酸性強(qiáng)、吸水性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，而且溶于反應(yīng)物料中，是均相催化反 應(yīng)，反應(yīng)均勻，因而在全塔內(nèi)都能進(jìn)行催化反應(yīng) 11。催化作用不受塔內(nèi)溫度限制，反應(yīng)機(jī) 理清楚，容易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，這些優(yōu)點(diǎn)可以使反應(yīng)精儲(chǔ)生產(chǎn)裝置大型化。用濃硫酸作催化 劑，也有其不可克服的缺點(diǎn)，即硫酸嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，具強(qiáng)氧化性引起磺化、碳化或聚合等 副反應(yīng)，產(chǎn)品純度低，后處理進(jìn)程復(fù)雜，三廢量大。另一種酯化的工藝是催化精儲(chǔ)法，它 采用固體酸作催化劑，屬非均相反應(yīng)精儲(chǔ)。在酯化合成方面，已經(jīng)開發(fā)出的固體催化劑有 沸石分子篩、離子交換樹脂、金屬硫酸鹽、固體超強(qiáng)酸等，具有產(chǎn)物

27、純度高，反應(yīng)選擇性強(qiáng)，酯收率高，反應(yīng)條件溫和，副產(chǎn)物較少等優(yōu)點(diǎn)。但若簡(jiǎn)單地將固體酸催化劑于反應(yīng)中取代硫酸，催化劑在反應(yīng)液中很快失去活性。催化精餾法不容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和大型化的困難，在于催化精餾屬非均相催化反應(yīng)精餾過程，機(jī)理較復(fù)雜，目前理論還不能很好地解釋這一過程，在國(guó)際上還沒有一個(gè)國(guó)家提出催化精餾塔的設(shè)計(jì)方法。3.1.2 乙醛縮合法三乙醇 鋁反應(yīng)式：2CH 3CHO 三乙醇 鋁CH 3COOC2H 5乙醛縮合法是由兩分子乙醛經(jīng)Tishchenko 反應(yīng)縮合成一分子乙酸乙酯，催化劑為乙醇鋁、氯化鋁及氯化鋅等，反應(yīng)溫度為0500G其生產(chǎn)工藝是將乙醛、乙醇鋁催化劑及助催化劑連續(xù)送入反應(yīng)器，反應(yīng)液經(jīng)蒸發(fā)

28、濃縮后，再經(jīng)三塔精餾，獲得純度99.8%以上的乙酸乙酯產(chǎn)品。乙醛縮合法優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)是在常壓低溫下進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率和收率高，對(duì)設(shè)備要求不高，生產(chǎn)成本較酯化法低；缺點(diǎn)是受原料來源限制，僅適宜于乙醛資源豐富的地區(qū)，催化劑乙醇鋁無法回收，最后通過加水生成氫氧化鋁排放，對(duì)環(huán)境有一定污染。乙醛縮合法在歐洲和日本是生產(chǎn)乙酸乙酯的主流生產(chǎn)方法，在我國(guó)工業(yè)性生產(chǎn)廠很少。乙醛貯存運(yùn)輸不方便，一般都是自產(chǎn)自用，因此乙醛縮合法乙酸乙酯生產(chǎn)裝置都是建在有乙醛生產(chǎn)的廠內(nèi)。在冰醋酸價(jià)格高的地方，該法有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。該法在國(guó)外已經(jīng)大型化，在國(guó)內(nèi)尚有催化劑和工程上的問題沒解決，有待突破。該法的產(chǎn)品只能用于化工原料，不能用于食用香

29、料，這是因?yàn)橐胰┘案碑a(chǎn)物無法除盡。3.1.3 乙烯加成法反應(yīng)式：223325隨著化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，煉油技術(shù)的不斷提高，乙烯已經(jīng)成為一種豐富的原料。由于乙烯與乙酸直接加成反應(yīng)生產(chǎn)乙酸乙酯利用豐富的乙烯原料，原料利用合理，來源廣泛，價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本較低，且對(duì)合成乙酸乙酯具有較高的產(chǎn)率與選擇性，既是一種原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng)，又是一種環(huán)境友好型反應(yīng)。缺點(diǎn)是此催化體系對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，投資成本高。該工藝采用的催化劑主要有液體無機(jī)酸和有機(jī)磺酸類、分子篩類和雜多酸類催化劑。同時(shí)該工藝依賴于石化工業(yè)，需要有大量的乙烯資源，只能在乙烯和乙酸資源相對(duì)比較豐富而廉價(jià)的地區(qū)才可以考慮。石油價(jià)格的不斷上漲，造成該工藝的

30、劣勢(shì)更加凸現(xiàn)，在中國(guó)這樣自身石油儲(chǔ)量及產(chǎn)量不高需要大量進(jìn)口石油的國(guó)家，如果盲目發(fā)展這一工藝生產(chǎn)乙酸乙酯缺乏戰(zhàn)略考慮。3.1.4 乙醇脫氫法催化劑反應(yīng)式：2CH 3CH 2OH催化劑CH3COOC2H5 2H2以乙醇為原料生產(chǎn)乙酸乙酯，傳統(tǒng)工藝必須經(jīng)過乙醇氧化脫氫為乙醛、乙醛氧化成乙酸、乙酸與乙醇酯化3 個(gè)工段才能完成。乙醇脫氫法則只用乙醇一種原料，經(jīng)過單一催化劑脫氫后直接得到乙酸乙酯，因此，這種方法也簡(jiǎn)稱一步法，以區(qū)別于傳統(tǒng)的三工段工藝。乙醇脫氫法總反應(yīng)實(shí)際上也是經(jīng)過3 個(gè)步驟完成的。具體的反應(yīng)機(jī)理有兩種，一種是“脫氫歧化酯化”機(jī)理，另一種是“半縮醛”機(jī)理，即三個(gè)步驟分別為乙醇脫氫為乙醛、乙醇

31、與乙醛反應(yīng)生成半縮醛、半縮醛脫氫為乙酸乙酯1620世紀(jì)90年代初清華大學(xué)化學(xué)系首先對(duì)此工藝進(jìn)行研究，開發(fā)出催化劑 Cu/ZnO/ALO/ZrOz,并獲得了國(guó)家專利。1996年西南化工研究院也開始進(jìn)行乙醇脫氫法生 產(chǎn)乙酸乙酯的研究，目前還在進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，取得了不小的進(jìn)展。英國(guó) Kvaerner工程公 司于20世紀(jì)90年代研究乙醇脫氫法生產(chǎn)乙酸乙酯，同時(shí)已經(jīng)在南非建成第一家工業(yè)化生該工藝的關(guān)鍵問題在于催化劑，根據(jù)反應(yīng)歷程，產(chǎn)物中有中間產(chǎn)物乙醛與乙酸，另外 還有副產(chǎn)物乙烯、丙酮、丁酮、2-丁醇等。由于氫氣對(duì)平衡的抑制及降低副反應(yīng)要求，單 程轉(zhuǎn)化率只能控制在 60%70%該工藝反應(yīng)工段，但分離設(shè)備較多

32、，流程較復(fù)雜，主要的 副產(chǎn)物必須分離。脫氫法反應(yīng)特點(diǎn)是：反應(yīng)溫和，各種反應(yīng)條件變化彈性很大，工藝簡(jiǎn)單，容易操作。脫氫法優(yōu)點(diǎn)：(1)生產(chǎn)成本低，在沒有甲醇法乙酸生產(chǎn)的地區(qū)，價(jià)格優(yōu)勢(shì)很大；(2)每噸乙酯副產(chǎn)氫氣509m3適用于氫氣有用場(chǎng)合；(3)基本無腐蝕和三廢排放，副產(chǎn)物可用于生產(chǎn)無苯提案那水溶劑(香蕉水)。脫氫法缺點(diǎn)：(1)產(chǎn)品質(zhì)量不如酯化法，雖然可以達(dá)到國(guó)標(biāo)，但若丁酮等雜質(zhì)難以得到完全分離，就 不宜用于食品和酒增香等行業(yè)；(2)催化劑在使用前需要還原，停車后須用氮?dú)獗Ｗo(hù)避免氧化，因此只適用于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模在5000t/a以上；(3)技術(shù)較復(fù)雜，尚未成熟。表1.5四種工藝對(duì)比表濃硫酸

33、有酸性強(qiáng)、吸水性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，而且溶于反應(yīng)物料中，是均設(shè)備腐蝕性大，濃硫酸易引起磺化、炭化和聚合等的副反酯化法相催化反應(yīng)，反應(yīng)均勻，因而在全塔內(nèi)都應(yīng)，產(chǎn)品純度低，后處理過程能進(jìn)行催化反應(yīng)。催化作用不受塔內(nèi)溫度旦雜，二廢里大限制，反應(yīng)機(jī)理清楚，容易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制反應(yīng)條件溫和、原料消耗少、工2簡(jiǎn)單、必須在乙醛的來源廣泛區(qū)，催乙醛縮合法設(shè)備腐蝕小，國(guó)外工藝成熟，國(guó)內(nèi)也取得化劑處理上存在一定污染重大進(jìn)展乙醇脫氫法原料利用上也較為的經(jīng)濟(jì)，可以副產(chǎn)氫氣，沒有腐蝕性催化劑選擇性較差，分離工段 塔多，因而能耗比傳統(tǒng)工藝還 高，工藝不成熟乙烯乙酸加成法反應(yīng)有較高的選擇性和轉(zhuǎn)化率價(jià)格上漲后，不利，工藝不

34、成適合乙烯來源廣的地區(qū)，乙烯第四章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)11級(jí)制藥工程制藥反應(yīng)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書4.2 設(shè)計(jì)方案對(duì)于乙酸乙酯的生產(chǎn)既可以采用間歇式生產(chǎn)，也可以采用連續(xù)式生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)將根 據(jù)自己的生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，得出合理的工藝設(shè)計(jì)流程。4.3 設(shè)計(jì)條件生產(chǎn)規(guī)模：5017噸/年（2生產(chǎn)時(shí)間：間歇生產(chǎn)6000小時(shí)/年，連續(xù)生產(chǎn)8000小時(shí)/年，物料消耗：按5%+算每乙酸的轉(zhuǎn)變化率：57%4.4 反應(yīng)條件反應(yīng)在等溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫度為80 C,以少量濃硫酸為催化劑，硫酸量為總物料量的1%當(dāng)乙醇過量時(shí)，其動(dòng)力學(xué)方程為：rA kCA o A為乙酸，建議采用配比為乙酸：乙醇 =1:

35、5 （摩爾比），反應(yīng)物料密度為0.85kg/l ,反應(yīng)速度常數(shù)k為15004kmol?m嘰 4.5工藝計(jì)算及方案選擇4.5.1 反應(yīng)器的的操作有間歇操作和連續(xù)操作反應(yīng)器的設(shè)計(jì)基于“三傳一反”?！叭齻鳌敝纲|(zhì)量、熱量和動(dòng)量傳遞，其質(zhì)量平衡， 熱量平衡和動(dòng)量平衡可以分別表述如下：1）質(zhì)量平衡質(zhì)量輸入量質(zhì)量輸出生產(chǎn)量消耗量累積量2）熱量平衡熱量?jī)糇兓?熱量產(chǎn)生量 熱量累積量3）動(dòng)量平衡動(dòng)量輸入量 動(dòng)量輸出凈作用力項(xiàng) 動(dòng)量累計(jì)量4.5.2 間歇反應(yīng)釜進(jìn)料間歇反應(yīng)釜操作期間沒有任何物料流入或流出，假定反應(yīng)釜內(nèi)部物料混合均勻，各物 質(zhì)濃度、溫度不隨空間位置而變，根據(jù)質(zhì)量守恒，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行衡算：輸入的量輸出

36、的量反應(yīng)消耗掉的量累積量年產(chǎn)量為間歇生產(chǎn)6000小時(shí)/年，24小時(shí)生產(chǎn)制，一年250個(gè)工作日。4.5.3 流量的計(jì)算1）乙酸乙酯的產(chǎn)量化學(xué)反應(yīng)方程式：CH3COOH CH3CH20H 濃硫酸 CH3COOCH2cH3 H2O乙酸乙酯的相對(duì)分子質(zhì)量為88,所以要求的生產(chǎn)流量為間隙生產(chǎn)年產(chǎn)量F乙酸乙酯摩爾質(zhì)量生產(chǎn)時(shí)間35017 109.5(kmol/h)88 60002）乙酸的流量乙酸采用工業(yè)二級(jí)品（含量98% ,乙酸與乙酸乙酯的物質(zhì)的量比為1:1 ,乙酸的轉(zhuǎn)化率x=0.57,物料損失以5%十,則乙酸的進(jìn)料量（即為FA09.517.9(kmol /h)0.57 (1 0.05) 0.98乙酸乙酯的

37、生產(chǎn)流量巳酸FA0乙酸的轉(zhuǎn)化率一未被損耗的量一乙酸的含量3）乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5: 1,則乙醇的進(jìn)料量為F乙醇乙醇與乙酸的摩爾比乙酸的進(jìn)料量5 17.9 89.5（kmol/h）總物料量流量：F 總 FA0 F 乙醇 17.9kmol/h 89.5kmol/h 107.4（kmol/h）4）硫酸的流量總物料的質(zhì)量流量如下計(jì)算，W總FaMaF乙醇M乙醇W濃H2SO417.9 60 89.5 460.995243.4(kg/h)因硫酸為總流量的1%則W硫酸 5243.4 0.0152.43(kg/h)即可算其物質(zhì)的量流量F硫酸 52.43 98 0.53(kmol/h)表3-5-1物

38、料進(jìn)料量表名稱乙酸乙醇濃硫酸流量 kmol/h 17.989.50.534.5.4 反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算當(dāng)乙醇過量時(shí)，可視為對(duì)乙酸濃度為二級(jí)的反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程dCA2A kCAdt(A為乙酸)當(dāng)反應(yīng)溫度為80C,催化劑為硫酸時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)3K 15.00L/(kmol min) 0.9m /(kmol h)因?yàn)橐掖即蟠筮^量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于 0.85kg/L,則乙酸的初始濃度為:0.85 1000cA05 46 6032.93kmol / mcA dcAcAo(ra)1cA dcA1 1-(kcAoc2Ak cA當(dāng)乙酸轉(zhuǎn)化率x=0.57 ,由間歇釜反應(yīng)有：3Ca Cao(1

39、 Xa)2.93 (1 0.57) 1.260kmol /m1111)()0.50(h)cA00.9 1.260 2.93根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取非生產(chǎn)時(shí)間t 0.5h ,則反應(yīng)體積VrF A0cA0(tf)17.92.933(0.5 0.5) 6.11(m )因裝料系數(shù)為0.75 ,故實(shí)際體積6.113Vr- 8.1(m )0.75要求每釜體積小于5ml則間歇釜需2個(gè)，每釜體積V=4.28 m3圓整，取實(shí)際體積V 4-5m34.6連續(xù)性反應(yīng)釜進(jìn)料的計(jì)算輸入白量=輸出的量+反應(yīng)消耗的量+ 累積量特點(diǎn)：反應(yīng)器有效容積中任意一點(diǎn)處的組成、溫度等狀態(tài)完全相同。出口物料的各種狀態(tài)與反應(yīng)釜中相應(yīng)的狀態(tài)相同型 4-6-

40、14.6.1 流量的計(jì)算CH3COOH CH3CH2OH 濃硫酸CH3COOCH2CH3 H2O乙酸乙酯的相對(duì)分子質(zhì)量為88,所以要求的生產(chǎn)流量為間隙生產(chǎn)年產(chǎn)量F乙酸乙酯摩爾質(zhì)量生產(chǎn)時(shí)間35017 107.1(kmol /h)88 80002）乙酸的流量乙酸采用工業(yè)二級(jí)品（含量98% ,乙酸與乙酸乙酯的物質(zhì)的量比為1:1 ,乙酸的轉(zhuǎn)化率x=0.57,物料損失以5%十,則乙酸的進(jìn)料量（即為FA0乙酸乙酯的生產(chǎn)流量乙酸的轉(zhuǎn)化率未被損耗的量乙酸的含量7.10.57 (1 0.05) 0.9813.4(kmol / h)3）乙醇的流量乙醇與乙酸的摩爾配比為5: 1,則乙醇的進(jìn)料量為F乙醇乙醇與乙酸的摩

41、爾比 乙酸的進(jìn)料量 5 13.4 67.1（kmol/h）總物料量流量:F 總Fa。 F 乙醇 13.4kmol/h 67.1kmol/h 80.5kmol/h5）硫酸的流量總物料的質(zhì)量流量如下計(jì)算,W總FaM aF乙醇M乙醇W濃h2s。413.4 60 67146 3930(kg/h)0.99因硫酸為總流量的1%則W硫酸 3930 0.01 39.30(kg/h)即可算其物質(zhì)的量流量2rA kCA(A為F 硫酸 39.30 98 0.40(kmol/h)表4-6-1物料進(jìn)料量表名稱乙酸乙醇濃硫酸油 kmol/ h13.467.10.404.6.2反應(yīng)體積及反應(yīng)時(shí)間計(jì)算當(dāng)乙醇過量時(shí)，可視為對(duì)乙

42、酸濃度為二級(jí)的反應(yīng)，其反應(yīng)速率方程乙酸）當(dāng)反應(yīng)溫度為80C ,催化劑為硫酸時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù) k=15L/kmol min因?yàn)橐掖即蟠筮^量，反應(yīng)混合物密度視為恒定，等于30.85 g / cm因硫酸少量，忽略其影響, 乙酸的初始濃度:0.85 10003Ca02.93(kmol/m )5 46 603Ca Ca0 (1 Xa) 2.93 (1 0.57) 1.26kmol/m )乙醇的初始濃度:c 2.93 60 23、CB0 7.6(kmol / m )46對(duì)于連續(xù)式生產(chǎn)Vi1）若采用兩釜串聯(lián)，系統(tǒng)為定態(tài)流動(dòng)，且對(duì)包容系統(tǒng),QO不變,i 小Q0不變Vr1Ca0 Ca1Q0rA1Vr2Ca1 C

43、a2Q0rA2CA0CA1CA1CA2k1cAik2CA22）若采用兩釜等溫操作，則kik2代數(shù)解得CA1 1.80(kmol/m 3)V所以裝料系數(shù)為FA。- 2cAi)13.4 931.77(m3)CA0kCA12.93 0.9 1.800.75,故實(shí)際體積 V=1.77 0.75=2.36 m3。故采用一條的生產(chǎn)線生產(chǎn)即可,即兩釜用聯(lián)，反應(yīng)器的體積V<5m3反應(yīng)時(shí)間：連續(xù)性反應(yīng)時(shí)間VCA0CA1Q0rA12.93 1.80Z 20.9 1.260.79(h)4.6.3設(shè)備和工藝流程圖經(jīng)上述計(jì)算可知，間歇釜進(jìn)料需要 4.5m3反應(yīng)釜2個(gè)，而連續(xù)性進(jìn)料需 1個(gè)4m3反應(yīng)釜。根據(jù)間歇性

44、和連續(xù)性反應(yīng)特征比較，間歇進(jìn)料需2條生產(chǎn)線，連續(xù)性需1條生產(chǎn)線。雖然，間歇生產(chǎn)的檢測(cè)控制等裝備就比連續(xù)性生產(chǎn)成本高，所耗費(fèi)的人力物力大于連續(xù)生產(chǎn)，但該課題年產(chǎn)量少，選擇間歇生產(chǎn)比連 續(xù)生產(chǎn)要優(yōu)越許多。故而，本次設(shè)計(jì)將根據(jù)兩釜串聯(lián)的的間歇性生產(chǎn)線進(jìn)行，并以此設(shè)計(jì)其設(shè)備和工藝流程圖BDlOla即 101bIMSOIa乙融高位4第五章熱量衡算5.1熱量衡算總式乙股東自佇槽I仃冷卻水式中：Q1進(jìn)入反應(yīng)器物料的能量,KJQ2：化學(xué)反應(yīng)熱，KJQ3：供給或移走的熱量，有外界向系統(tǒng)供熱為正，有系統(tǒng)向外界移去熱量為負(fù)，KJQ4：離開反應(yīng)器物料的熱量，KJ旗袈修乙匐B疆 乙國(guó)高位槽沌醐使H 乙餐高位槽塾厚來自心

45、槽. VD101去著博塔分離憤畤酸親自后ELOlb加熱森汽冷卻水VD1Q3TO1D2R砌加熱秦汽5.2每摩爾各種物值在不同條件下的Cp，m值對(duì)于氣象物質(zhì)，它的氣相熱容與溫度的函數(shù)由下面這個(gè)公式計(jì)算:Cp,m A BT CT2 DT3各種液相物質(zhì)的熱容參數(shù)如下表3:表頭液相物質(zhì)的熱容參數(shù)同前AB 102_ _4CX 10D 106乙醇59.34236.358-12.1641.8030乙酸-18.944109.71-28.9212.9275乙酸乙酯155.942.3697-1.99760.459292.053-3.9953-2.11030.53469由于乙醇和乙酸乙酯的沸點(diǎn)為78.5 C和77.2

46、 C ,所以:C乙醇的Cp,m值Cp,m(l,351.5K) A BT CT2 DT3-2_-42-6359.342 36.358 10351.5-12.164 10351.51.8030 10351.5115.15J mol同理可得:(2)乙酸乙酯的Cp,m 值C p,m(l ,350 .2K )BT CT 2 DT 3155.94 2.369710-2 350.2-1.9976 10-4 350.22 0.4592 10-6 350.23152 .79 J molC水的Cp,m值C p,m(H 2O,l,373K) ABTCT2 DT392.053-3.995310-2-42-63353-

47、2.1103 103530.53469 10353(3)乙酸的Cp,m 值C p,m(l,373K)A BTCT2 DT3-18.944136.72J109.71 mol 1 K_2_ _4_ ， -6_ _310353-28.921 103532.9275 1035315.3各種氣象物質(zhì)的參數(shù)如下表5-3-1氣相物質(zhì)的熱容參數(shù)同前AB 103C 105D 108乙醇4.3960.6285.546-7.024乙酸乙酯10.228-14.94813.033-15.736乙醇的Cp，m值Cp,m(g,373K) A BT CT2 DT34.396 0.628 103 353 5.546 105 3

48、532 -7.024 10-835338.41J mol 1 K 1(2)乙酸乙酯的Cp，m值Cp,m(g,373K) A BT CT2DT310.228-14.948103 35313.033105 3532-15.736 108 353324.82J mol 15.4每摩爾物質(zhì)在80 c下的始值每摩爾水的始值353 , rH m(H2O)Cp,m(H2O, l,353K) 298 dl44.822(kJmol 1)同理:(3)每摩爾的乙醇的始值rH m(C2H 5OH)Cp,m(C2H5OH, l,351K) 298 dTvap H m353Cp,m(C2H5OH, l,353K) 351

49、 dT115.15 10 344.864kJ mol(351 298) 38.744 8.41 10 31(353 351)(4)每摩爾乙酸的始值3531、rHm(CH3cOOH)Cp,m(乙酸 l,353K ) 298 dT 7.5196(kJ mol )(5)每摩爾乙酸乙酯的始值350.21rH m(CH3cOOC2H5)Cp,m(乙酸乙酯，l,350.2K ) 298 dT vapH mCp,m(乙酸乙酯，l,353K)38.58(kJ mol )5.5總能量衡算表5-2各組分進(jìn)料量同前，所有表格都要統(tǒng)一修改好進(jìn)料kmol / h出料kmol / h乙酸17.97.7乙醇89.579.3

50、乙酸乙酯09.5水09.5(1) Q1的計(jì)算Q1nCH3cOOHrH m(CH3cOOH)nC2H50HrHm(C2H5OH)17.9 103 7.5196 89.5 103 44.8644.15 106 (kJ mol 1)(2) Q2的計(jì)算Q2 4.92 10 ( rH m(H 3O)rH m(CH 3COOC 2H5) - rH m(C2H5OH)r H m(CH 3COOH) )2.1 3一一一 一一 一一一一一2.5 10 (44.822 38.58 44.864 7.519) _512.95 105 (kJ mol 1)(3) Q4的計(jì)算1. .1. .1. .1.Q4n H 2OrHm(H3O)n 乙酸rHm(乙酸)n 乙醇rHm(C2H5OH)n 乙酸乙酯r H m(CH 3cOOC 2 H5 )9.5 103 44.822 5.1 103 7.5196 79.3 103 44.864 9.5 103 38.584.47 106(kJ mol 1)因?yàn)椋篞1 Q2 Q3 Q4所以：Q3 Q4-Q1-Q24.47 106 4.15 106 2.95 1052.4 104(kJ mol 1)Q3>0,故應(yīng)是外界向系統(tǒng)供熱。5.6 換熱設(shè)計(jì)換熱采用夾套加熱，設(shè)夾套內(nèi)的過