环己烷绿色催化氧化法生产环己酮 年产10万吨 能量衡算.doc

能 量 平 衡 项 目 名 称 环己烷绿色催化 氧化法生产环己酮 目 录 能量衡算概述 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 能量衡算过程 2.1能量衡算总体思路 ……………………………………………………… 5 2.2能量衡算过程及衡算结果 ……………………………………………… 5 2.2.1环己烷氧化反应系统衡算 …………………………………… 5 2.2.2己二酸萃取系统衡算 ………………………………………… 9 2.2.3皂化系统衡算 …………………………………………………… 11 2.2.4环己烷一塔分离系统衡算 …………………………………… 14 2.2.5环己烷二塔分离系统衡算 …………………………………… 17 2.2.6环己酮分离系统衡算 ………………………………………… 19 2.2.7环己醇分离系统衡算 ………………………………………… 21 2.2.8环己醇脱氢反应系统衡算 …………………………………… 22 2.3计算结果汇总 ……………………………………………………………… 24 参考文献 ………………………………………………………………………… 24 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300个工作日，每日24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环己酮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、环己酮精馏三个工段。 环己烷氧化工段包括环己烷氧化反应系统、萃取槽、皂化系统三部分。其中，环己烷反应系统包括5个氧化釜，2个分解釜，该系统作为整体进行能量衡算。氧化后，在萃取槽中用水萃取副产物中的己二酸，作为本厂的副产品。在这里单独对萃取槽进行能量衡算。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