年产6000吨乙酸乙酯间歇反应釜设计_毕业设计

Q3：供给或移走的热量，有外界向系统供热为正，有系统向外界移去热量

为负，KJ

Q4：离开反应器物料的热量，KJ

3.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的

cp,m值

对于气象物质，它的气相热容与温度的函数由下面这个公式计算：

cp,m?A?BT?CT2?DT3[2]

各种液相物质的热容参数如下表[3]：

液相物质的热容参数 物质 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水 A 59.342 -18.944 155.94 92.053 B×102 36.358 109.71 2.3697 -3.9953 C×104 -12.164 -28.921 -1.9976 -2.1103 D×106 1.8030 2.9275 0.4592 0.53469 由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为78.5℃和77.2℃，所以： (1) 乙醇的cp,m值

cp,m?l,351.5K??A?BT?CT2?DT3

?59.342?36.358?10?2?351.5?12.164?10?4?351.52?1.8030?10?6?351.53 ?59.342?127.7984?150.2890?78.3018

?115.1532J?mol?1?K?1

同理：

(2) 乙酸乙酯的cp,m值

cp,m?l,350.2K??A?BT?CT2?DT3

?155.94?2.3697?10?2?350.2?1.9976?10?4?350.22?0.4592?10?6?350.23 ?155.94?8.302?24.520?19.747

?159.469J?mol?1?K?1

(3) 水的cp,m值

cp,m?H2O,l,373K??A?BT?CT2?DT3

?92.053?3.9953?10?2?373?2.1103?10?4?3732?0.53469?10?6?3733

?92.053?14.9205?29.3604?27.7478

?75.5379J?mol?1?K?1

(3) 乙酸的cp,m值

cp,m?l,373K??A?BT?CT2?DT3

??18.944?109.71?10?2?375?28.291?10?4?3752?2.9275?10?6?3753 ??18.994?409.2183?402.3750?151.9230

?139.8233J?mol?1?K?1

3.3.3各种气象物质的参数如下表

气相物质的热容参数[4] 物质 乙醇 乙酸乙酯 A 4.396 10.228 B×103 0.628 -14.948 C×105 5.546 13.033 D×108 -7.024 -15.736 E?1011 2.685 5.999 (1) 乙醇的cp,m值

cp,m?,g,373K??（A?BT?CT2?DT3?ET4）R

?(4.396?0.628?10?3?373?5.546?10?5?3732?7.024?10?8?3733?2.685?10?11?3734)?8.3145?36.584?1.947?64.151?30.306?4.321

?76.697J?mol?1?K?1

(2) 乙酸乙酯的cp,m值

cp,m?g,373K??（A?BT?CT2?DT3?ET4）R

?(10.228?14.948?10?3?373?13.033?10?5?3732?15.736?10?8?3733?5.999?10?11?3734)?8.3145?85.036?46.356?150.755?67.939?9.654

?131.15J?mol?1?K?1

3.3.4每摩尔物质在100℃下的焓值

(1) 每摩尔水的焓值

373?rHm?H2O??cp,m?H2O,l,373K?298?dT??vapHm?75.5379?10?3??373?298??40.688

?46.353KJ?mol?1

同理：

(3) 每摩尔的乙醇的焓值

351.5373?rHm?CH3CH2OH??cp,m?CH3CH2OH,l,351.5K?298?dT??vapHm?cp,m?CH3CH2OH,l,373K?351.5?dT

?115.1532?10?3??351.5?298??38.744?76.697?10?3??373?351.5?

?6.1607?38.744?1.6489

?46.544KJ?mol?1

(4) 每摩尔乙酸的焓值

373rHm?CH3COOH??cp,m?CH3COOH,l,373K?298?dT?139.8233?10?3??373?298?

?10.487KJ?mol?1

(5) 每摩尔乙酸乙酯的焓值

350.2373?rHm?CH3COOOCH2CH3??cp,m?CH3COOCH2CH3,l,350.2K?298?dT??vapHm?cp,m?CH3COOCH2CH3,l,373K?350.2?dT ?159.469?10?3??350.2?298??30.539?131.15?10?3??373?350.2?

?8.324?30.539?2.990

?41.853KJ?mol?1

3.3.5总能量衡算

（1）Q1的计算

物质 乙酸 乙醇 乙酸乙酯 水

进料kmol/h

15.783 41.173 0 71.02

出料kmol/h

6.313 31.703 9.47 80.49

Q1?nCH3COOH??rHm?CH3COOH??nH20??rHm?H2O??nCH3CH2OH??rHm?CH3CH2OH??nCHECOOCH2CH3??rHm?15.783?103?10.487?71.02?103?46.353?41.173?103?46.554?0?103?41.853

?165516.321?3291990.06?1916767.842?0 ?5374274.223KJ/h

（2）Q2的计算

CH3COOH?C2H5OH?CH3COOC2H5?H2O

Q2?9.47?103???rHm?H2O???rHm?CH3CH200CCH3???rHm?CH3CH2OH???rHm?CH3CH2OH?

???9.47?103?(460554?10.487?46.353?41.853)

??295132.55KJ/h

（3）Q4的计算

111 Q1?n1H20??rHm?H20??nH2O??rHm?H2O??nCH3CH2OH??rHm?CH3CH2OH??nCH3CH2OOCCH3??rHm?CH3CH2OOCCH3??6.313?103?10.487?80.49?103?46.353?31.703?103?46.554?9.47?103?41.853

?66204.431?3730952.97?1475901.462?396347.91 ?5669406.773KJ/h

因为： Q1?Q2?Q3?Q 4即：5363885.07-293655.23+Q3=5669406.773 求得：Q3=587310.46KJ/h

Q3>0，故应是外界向系统供热。

3.4换热设计

换热采用夹套加热，设夹套内的过热水蒸气由140℃降到110℃，温差为30℃。 水蒸气的用量

忽略热损失，则水的用量为

Q?mocpo?T1?T2? cpo?a?bT?cT2[5]

a?29.16J?mol?1?K?1 b?14.49?10?3J?mol?1?K?2