鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）生產(chǎn)工藝計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u3045鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）生產(chǎn)工藝計(jì)算案例 1171651.1.1設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 136651.1.2一級(jí)酯化物流衡算 1224621.1.3二級(jí)酯化物料衡算 2316791.1.4酯化工段物料衡結(jié)果 3187041.2.1預(yù)熱器顯熱計(jì)算 4180621.2.2反應(yīng)釜熱量的衡算 41.1物料衡算1.1.1設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，DOP的年生產(chǎn)能力為10萬噸/年，工作日為330天。此規(guī)模采用連續(xù)操作運(yùn)行比較合理的。一天生產(chǎn)DOP的量每小時(shí)生產(chǎn)的量含量規(guī)格每小時(shí)要得到的純的DOP量設(shè)產(chǎn)品整個(gè)過程的損失量則每小時(shí)生產(chǎn)純DOP量生產(chǎn)中的主要原料苯酐、異辛醇，DOP和水的分子量分別為：QUOTE12.563÷（1－5%苯酐：148.12；異辛醇：130.0；DOP：390.3；H2O：181.1.2一級(jí)酯化物流衡算根據(jù)一級(jí)酯化反應(yīng)式：二級(jí)酯化反應(yīng)式：第一步酯化反應(yīng)以后的轉(zhuǎn)化率為，第二步的轉(zhuǎn)化率為.一小時(shí)一級(jí)酯化反應(yīng)釜進(jìn)釜苯酐的量：根據(jù)，苯酐：異辛醇=1:2.3的投料比異辛醇的投入量為QUOTE34.052×2.3=78.320kmol將一部分異辛醇作為載水劑和水同時(shí)從釜中取出。異辛醇通過冷凝器冷卻后，在反應(yīng)釜中回流。測(cè)得的回流比為2.5。將回流的異辛醇的量設(shè)置為kmol，然后將異辛醇的量從釜中取出。異辛醇的量為2.5kmol，以下解回流辛醇量：總異辛醇的量：QUOTE(78.320+X)kmol出釜的異辛醇量：2.5=78.320－34.052+QUOTE2.5X=78.320-34.052+X，所以求得回流異辛醇量為，總異辛醇量為QUOTE78.320+29.512=107.832kmol出釜的異辛醇量：QUOTE2.5×29.512=73.78kmol，單酸酯的量：QUOTE107.832-73.78=34.052kmol1.1.3二級(jí)酯化物料衡算二級(jí)酯化段釜1物料計(jì)算如下：進(jìn)釜異辛醇量單酸酯的量出第一釜的轉(zhuǎn)化率DOP的物質(zhì)的量異辛醇物質(zhì)的量單酸酯的量氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配催化劑量，N2：QUOTE34.052?－17.809=16.243kmol氧化鋁與辛酸亞錫復(fù)配催化劑量占總量0.03%，約為0.4kmol產(chǎn)生的水的物質(zhì)的量n水=34.052×0.523=17.809kmolQUOTEn水=34.052×0.523根據(jù)以上一級(jí)酯化過程分析，將一部分異辛醇作為載水劑和水同時(shí)從釜中取出。異辛醇通過冷凝器冷卻后，在反應(yīng)釜中回流。經(jīng)測(cè)定QUOTEnB：n水=2.5:1所以QUOTEnB=17.809×2.5=44.523,轉(zhuǎn)化為摩爾流量：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程(1.1)：pV=nRT(1.1)每小時(shí)將有：=m3排出反應(yīng)釜。1.1.4酯化工段物料衡結(jié)果表3-1一級(jí)酯化段計(jì)算結(jié)果表表3-2二級(jí)酯化段第1釜物料計(jì)算結(jié)果表1.2熱量衡算表3-3相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)注：A表示苯酐；B表示異辛醇；C表示鄰苯二甲酸一辛酯1.2.1預(yù)熱器顯熱計(jì)算預(yù)熱器使用1.9兆帕的蒸汽將原料預(yù)熱至150攝氏度，根據(jù)恒壓熱的計(jì)算公式(1.2)：(1.2)QA=nAQUOTECCP,m,AQUOTEΔΔT=34.052×269.4×[(150-30)+271.15]=1.974×106QUOTEkJkJQB=nBQUOTECCP,m,BQUOTEΔΔT=107.832×315.5×(120+271.15)=14.736×106QUOTEkJkJ1.2.2反應(yīng)釜熱量的衡算以一級(jí)酯化反應(yīng)釜為例：連續(xù)釜式反應(yīng)器可看成為一敞開物系，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，其熱力學(xué)衡算式可表達(dá)為：QUOTE?H=q式中——反應(yīng)焓變，單位QUOTE——QUOTEq——系統(tǒng)與環(huán)境的熱，單位QUOTEkJ由于反應(yīng)在恒定T的條件下進(jìn)行所以可以認(rèn)為參與反應(yīng)的各項(xiàng)物質(zhì)與系的焓變?yōu)榱?；反?yīng)焓變?nèi)缦拢豪媚柖▔簾崛軨p,mQUOTECp,m，可以計(jì)算系統(tǒng)發(fā)生單純的PVT變化過程的?HQUOTE?H；(1.3)由公式(1.3)系統(tǒng)的焓變?nèi)缦拢?H1==－34.052×269.4×(421.15－404.75)=－0.169×106kJ/h由于在恒溫恒壓下進(jìn)行，?H2=0?H3==－34.052×269.4×(404.75－298.15)=－0.978×106kJ/h?H4==－107.832×311.5×(421.15-298.15)=－4.199×106kJ/h=34.052(－1120.6+672.6+371.2)=－0.255×104kJ/h?H6==－34.052×491.5×(421.15－298.15)=－2.101×106kJ/h反應(yīng)過程中每小時(shí)會(huì)放出7.473×106kJ/h的熱量，要注意反應(yīng)必須在恒溫的條件下進(jìn)行，所以需要通過一定流量的冷卻水在夾套中沖一次。由于反應(yīng)在200℃的溫度以下進(jìn)行，熱流體和冷流體(循環(huán)水)進(jìn)出口的溫度變?yōu)椋簾崃黧w進(jìn)入換熱器的溫度為190℃、出口溫度為70℃；冷流體的進(jìn)口溫度為25℃、出口溫度60℃；表3-4入冷凝器的氣體的比熱容組分氮?dú)?-EH生產(chǎn)熱565.095691761.954180861.0804組成20.77817.8090.4027比熱容0.7460.7961.7322.2254.1824.50560℃200℃60℃200℃60℃200℃，根據(jù)公式(1.4)，(1.4)QUOTEQUOTE、、=(2701.14×1.97×130)+(320.562×4.34×130)+(5.638×0.771×130)=691761.954+180861.0804+565.095=873188.13kJ/h表3-5異辛醇及水的相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)Q2=20.778×61.99×1000+17.809×40.69×1000=1288028.22+72