环己烷一步氧化法制己二酸 年产5万吨 能量衡算.doc

能 量 平 衡 项 目 名 称 环己烷一步氧化法制己二酸 目录 目录 2 1.能量衡算概述 3 1.1 衡算目的 3 1.2 能量衡算的依据及必备条件 3 1.3 能量守恒方程 3 1.4 能量衡算基准 4 1.5 流程简图及说明 4 2.能量衡算过程 5 2.1能量衡算总体思路 5 2.2环己烷氧化与回收系统的衡算 5 2.2.1环己烷氧化反应系统衡算 5 2.2.2闪蒸器系统衡算 9 2.2.3皂化系统衡算 10 2.2.4环己烷塔分离系统衡算： 11 2.2.5环己醇-环己酮精馏塔分离系统衡算 13 2.3三酸分离系统衡算： 14 2.3.1酯化釜系统 14 2.3.2精馏过程的能量衡算： 17 2.3.3三酸结晶系统衡算 19 3.参考文献 20 1.能量衡算概述 1.1 衡算目的 物料衡算完成后，对于没有传热要求的设备，可以由物料处理量、物料的性质及工艺要求进行设备的工艺设计，以确定设备的形式、台数、容积及主要尺寸。对于有传热要求的设备，必须通过对其工艺过程进行能量衡算，才可以了解工艺过程在加热、冷却和动力学方面的能量需求及其损耗情况（如热损失），从而确定设备尺寸、载热体用量及过程的能量利用率。根据能量衡算还能够考察能量的传递及转化对过程操作条件的影响。 1.2 能量衡算的依据及必备条件 能量衡算的主要依据是能量守恒定律。 能量衡算是以物料衡算的结果为基础而进行的。为了计算方便，能量衡算取物料的流量为1s的流量为基准。另外，能量衡算的有关物料的热力学数据可从相关的文献或由基团估算得到。 1.3 能量守恒方程 尽管能量有各种不同的表现形式，但对于任一系统总存在如下的关系，即： -----------------------------------------（1-1） 式中，——进、出系统的第i股能量，KJ，进入系统的取正值，离开系统负值； ——对全部能流求和； ——系统内积累的能量。 进出系统的能量包括进出物流所具有的能量及在系统与环境间传递的各股热量和功。 即： ------------------------------（1-2） 其中，-------------------------------------------------（1-3） hi——物流的比焓；KJ/kg·K-1 vi——物流的平均流速；m/s Zi——物流的质心与基准面的高差；m g——重力加速度；m/s2 在能量衡算过程中，由于物流的焓流量非常大，故常用物流的焓流量（Hi）代替物流所具有的能量,所以 --------------------------------（1-4） 物料i在同状态下的焓可以按下式计算： --------------（1-5） 其中：为物料i的物质的量，mol；为物料i质量流量，kg；为物料i的标准生成焓，kJ/mol；是物料i的定压比热容,kJ/kg·K-1。物料i的、由物料衡算可以得到；物料i的和可以从有关的文献中查到。 1.4 能量衡算基准 每年8000小时连续生产。 物料流量取单位时间（1s）的流量,基准温度为25℃。 1.5 流程简图及说明 环己烷绿色催化氧化法生产己二酸的生产流程简图见图1-1。整个流程分为环己烷氧化、环己烷回收、三酸分离三个工段。 环己烷氧化工段包括环己烷氧化反应系统、闪蒸器系统、皂化系统三部分。其中，环己烷反应系统包括5个氧化釜，该系统作为整体进行能量衡算。氧化后，经闪蒸器和水蒸气提留装置分离出三酸进入三酸分离装置。在这里对三蒸汽、提留装置进行整体能量衡算。回收大部分己二酸后料液进入皂化系统，皂化系统包括皂化反应器、水洗分离器等设备该系统看作一个系统来进行衡算。 环己烷回收工段包括环己烷塔以及环己醇-环己酮精馏塔。在能量衡算过程中，将每一个塔当作一个系统来衡算。 三酸分离工段包括对酯化系统、精馏系统、结晶系统，分别对其进行能量衡算。 2.能量衡算过程 2.1能量衡算总体思路 由于物料反应过程复杂，中间产物的组分及含量难以确定，但物料的焓变只与状态有关，对每个工段进行能量衡算时，通过对始末状态下的焓流的变化量的计算，可以估算出整个工段能量交换的情况。另外在衡算过程中，一些物质的流量很小，可以将这些物料等同为一种与其性质相似的物料来计算，即计算过程中用与它们分子量相当的物质的物性数据代替它们的物性数据。 2.2环己烷氧化与回收系统的衡算 2.2.1环己烷氧化反应系统衡算 (1) 环己烷氧化系统的分析 环己烷氧化反应系统包括1个空气预热器、1个原料预热器、5个氧化釜、1个尾气冷却器，该系统作为整体进行能量衡算。