发布时间 : 星期四 文章年产50万吨苯乙烯工艺设计（已附翻译）更新完毕开始阅读565d933f580216fc700afde7
南华大学化学化工学院毕业设计
图3.7 物料流程图
第4章 热量衡算
4.1 能量守恒定律
热量衡算按能量守恒定律“在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡”，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示
Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6 （1—1） 式中：Q1—所处理的物料带入设备总的热量；
Q2—加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为“+”，冷却剂吸收热量为“-”），KJ；
（符号规定过程放热为“+”；过程吸热为“-”）； Q3—过程的热效率，
； Q4—反应终止时物料的焓（输出反应器的物料的焓）
Q5—设备部件所消耗的热量，KJ；
Q6—设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ；
热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。（计算传热面积的热负荷必须以每小时作为基准，而该时间必须是稳定传热时间）热量衡算温度基准，一般规定25℃。
从（1—1）式中可得：
Q2?Q4?Q5?Q6?Q1?Q3 (1—2) 式中各项可用以下计算方法
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4.2 热量计算
4.2.1 Q1和Q4的计算
Q1和Q4均可以用下式计算：
Q??micTi1(T2)
式中： mi—反应物体系中组分i的质量，Kg;
ci—组分i在0—T℃时的平均比热容，KJ/(Kg2℃)或KJ/(Kmol2℃);
T1(T2)—反应物系反应前后的温度，℃
Q1?(m乙苯c乙苯?m水c水?m氧气c氧气)?373
=[(8188431.738)+(24565034.2)+(1110833.5)]3373=452420052.2KJ
Q4?(m乙苯c乙苯?m苯乙烯c苯乙烯?m甲苯c甲苯+m苯c苯?m焦油c焦油)?373
=[（8188.431.859）+（7230031.555）+（169.131.834）+（11233.5）+（5531.828）]3333 =42774317.87KJ
4.2.2 Q5的计算
冷凝器带走的热量Q5=376146336.9KJ
4.2.3 Q6的计算
设备向四周散失的热量Q6可用下式计算：
Q6??A??(Tw?T)??10?3
式中 A—设备散热铭记（㎡）；
Tw—设备外表温度，℃； T—环境介质温度，℃；
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θ—操作过程持续时间（s）； α—对流传质系数，W/(㎡2℃)
当空气做自然对流，散热层表面温度为50～350℃时，经计算得
A?(8.8???1?2?0.785)?(7.6???1?2?0.785)?(5.0???1?2?0.785)?(10.0???1?2?0.785)
=104.926m2
α=8+0.05Tw=8+0.05360=11W/(㎡2℃)
Q6=104.9263113(100-25)3333600310?3 =934890.66KJ
4.2.4 过程效应热Q3的计算
过程效应热可分为两类，一类是化学过程热效应即化学反应热效应；另一类是物理过程热效应。物料经化学变化过程，除化学反应热效应外，往往伴随着物料状态变化热效应，但本工艺流程中物理过程热效应较低，可忽略不计，故过程热效应可由下式表示：
Q3?Qr?Qp
式中 Qr—化学反应热效应，KJ；
Qp—物理过程热效应，KJ；(可忽略不计)
Qr可通过标准化学反应热qr0计算：
Qr?(1000GA/MA)qr0
式中 qr0—标准化学反应热，KJ/mol；
GA—参与化学反应的A物质质量，Kg； MA—A物质分子量。
00qr0??(qc)R??(qc)P
反应体系中各物质标准焓为：
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乙苯（40.219KJ/mol） 苯（33.871 KJ/mol） 甲苯（18.029KJ/mol）
qr0=（33.871+18.029-40.219）KJ/mol=51.86KJ/mol Qr=Q3=(1000372300351.86/104.15)=36000748.9KJ
4.2.5 热负荷Q2的计算
Q2=（Q4+Q5+Q6）-(Q1+Q3)
=(42774317.87+376146336.9+934890.66)-（452420052.2+36000748.9） =-68565255.67KJ
查手册得冷却水得Cp为4.187KJ/(Kg2℃),则冷却水的用量
G?Q/[Cp(t出?t进)] = 68565255.67/[4.1873（60-25）]=467878.5Kg
4.3 热量衡算表
由能量守恒定律Q1?Q2?Q3?Q4?Q5?Q6，能量衡算结果见表4.1
表4.1热量衡算表
输入
符号
符号意义 所处理的物料带入设
备总的热量 加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量 过程的热效率
结果 KJ/h 452420052.2 68565255.67 36000748.9
419855545.4
符号
输出 符号意义 反应终了时物料的焓 设备部件所消耗的热量 物理过程热效应 化学反应热效应
结果KJ/h 42774317.87 376146336.9
Q1 Q4
Q2 Q5 Q6 Qr
Q3
总计
934890.66
36000748.9 419855545.4
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