Q2=Q4-Q1-Q3
=1066697.44-(-96325.22)-(-198919.58)
=1361941.78KJ
消耗在加热设备的热量和设备的热损失忽略不计
加热剂的用量
以水蒸汽做为加热介质,水蒸汽的进口温度为150℃,出口温度为130℃
150 ℃饱和水蒸气的压力是476.24(绝压)KPa,汽化热
△H=2118.5 kJ/kg
150℃的水降低到130℃时所放出的热量是:
q1=Cp×△t=4.2×(150-130)=84 kJ
所需水蒸汽的质量为:
m=1361941.78/(84+2118.5)=618.36 ㎏
3.2.3 磺化反应的热量衡算
亚硫酸钠比热容:0.84 kJ/㎏•K
水比热容:4.2 kJ/㎏•K
各种物料带入的热量Q1的计算
计算公式:
Q=mCpΔt
其中: m——物料的质量㎏;
Cp——比热容kJ/mol•℃;
Δt-物料温度变化
Q1=4738.52×2×(288-298)+(3080.80-924.24)×4.2×(288-298)+924.24×0.84×(288-298)
=-94770.40-90575.52-7763.62
=-193109.54 KJ
各种物料带出的热量Q4的计算。
Q4=236.92×2×(348-298)+2246.68×4.2×(348-298)+5335.72×1.84×(348-298)
=23692.00+471802.80+490886.24
=986381.04KJ
各种热效应的计算
磺化反应热:315 kJ/㎏
Q3=315×5335.72
=1680751.80KJ
冷却剂传给设备和物料的热量的计算
Q2=Q4-Q1-Q3
=986381.04-(-193109.54)-1680751.80
=-501261.22 KJ
消耗在加热设备的热量和设备的热损失忽略不计
冷却水用量的计算
反应过程中需要文持反应温度为75℃,所以需将反应放出的热量全部移走,设冷却水的进口温度为25℃,出口温度为55℃。
所需冷却水的量为:
m=501261.22/[4.2×(328-298)]
=3978.26kg
3.3 设备计算及选型3.3.1 乙氧化反应釜的计算和选型
(1) 加料体积计算
环氧乙烷密度:0.8824×10 ㎏/ m
环氧乙烷体积:1463.92&pide;(0.8824×10 )=1.66m
十二醇密度:0.8309×10 ㎏/ m
十二醇体积:741.08&pide;(0.8309×10 )=0.89 m
V =1.66+0.89=2.55m
(2) 反应釜体积计算
其表达式:
V =η•V
其中: η——装料系数
通常装料系数η可取0.6~0.85。物料在反应釜操作过程中产生泡沫或沸腾,η应取较低值,一般为0.6~0.7;这里η取0.7。
反应釜体积 V=2.55&pide;0.7
=3.65m
(3) 反应釜的筒体直径计算
其中:V——釜体容积,m ;
H——筒体高度,m;
D ——筒体直径,m;
V ——封头体积,设计初选0 m
根据《化工设备设计基础》[2]查得,设备内物料为液-固相时釜的高径比H/D 在1~1.3之间。所以估取H/D =1.3。
代入公式求得: D =1.60m
圆整后取: D =1600mm
(4) 反应釜封头容积及直边高度的确定
封头采用椭圆形封头,根据筒体直径查找《化工设备设计基础》得到:
表3.5 标准椭圆封头的尺寸
公称直径
mm 曲面高度
mm 直边高度
mm 内表面积
m
容积
m
1600 400 25 2.89 0.587
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