green chem studio环己烷一步氧化法制己二酸化工设计大赛能量

1.1目 参考文 1.能量概11.1目能量的依据及必备条能量能量是以物料的结果为基础而进行的。为了计算方便，能量取物料的流量为1s的流量为基准。另外，能量的有关物料的热力学数据可从能量守恒方EiEi

（1-EiiEs进出系统的能量Ei包括进出物流所具有的能量Giei 传递的各股热量Q和功Ws即 GieiQWE （1-i

Ge

vi

gZ 2i 2 在能量过程中，由于物流的焓流量非常大，故常用物流的焓流量s代替物流所具有的能量Giei,iHiQWE （1-i HnifHmmiCi(T i的标准生成焓，kJ/molCi

i的定压比热容,kJ/kg·K-1的ni、mi由物料 可以得到；物料i的fHm和Cip可以从有关的文献中查能量基物料流量取单位时间（1s）的流量,基准温度 流程简图及说 皂 水5蒸碱水5蒸碱馏液4分馏塔初水蒸塔3乙

塔1-4

中，将每一个塔当作一个系统来。能量过能量总体思环己烷氧化与回收系统个尾气冷却器，该系统作为整体进行能量。进、出口物料和条件如图2－125℃，1 11：1氧化液由出口2流出系统外，进入下一工段进口物料的组分含量和相关的物性数据如表2-1（进料杂质和轻质油的2-1进口焓流量表环己烷塔塔回流 新鲜进 空ＮＯ∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.----00𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.----00-依式（1-5）HinH m (T298K)，分别计算 iH32.304(-156.34)2.7192.1432.304(80.725)环己醇H0.001(－349.6)0.000052.548(80.725)H19.800156.341.6661.843298298

H0.019(49)0.0171.726(298298)H02.2220.68(298298)0kJ2－2出口1组 ∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.00𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.000依式（1-5）HinH m (T298K)，分别计算 iN2：O2：H00.7341.421(298298)0kJH00.680.015(298298)所以，进口物料总的焓流量为:H出1000kJ2－3出口2组水∆𝑓𝐻𝜃-------𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.--------依式（1-5）HinH m (T298K)，分别计算 i)-环己酮H4.7972285.120.47082.042018025)-1218.7713kJH2.2028349.60.22062.54818025682.9554kJ

H0.039491.8830.0036(363298)2.35162kJ2－4换热物料性质表换热 原料预热器空气预热器尾气冷却𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.--依QmCpT，分别计算各换热器的换热量①原料预热器：Q .37372241.5369W788氧化系统与环境传递的热量Q物进TemperatureEnthalpy---𝐻𝑖=−21651.9355−(−8477.62479)−(−13533.2038)=(1)条件如图2—3所示：剩下的有机相混合液进入水洗分离槽，用25℃的水冲洗，并排出废水溶液，其1、22-5所示。2－5进口1、2组氢氧化∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.-------𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.--------2－6出口1、2组杂水∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.----𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.-----泵和环己烷循环泵。其进、出口的物料及条件如图2-4所示：铜、环己醇2—从静置分离槽出来的59℃的混合液经由预热器加热到81℃后流入环己烷精馏80.7157℃，部分产物经再沸2－7组∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.---𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.----2－14出口1组∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.---𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.----2－7出口2组∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.---𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.----最小回流实际塔板塔底温再沸器需要热量冷凝器需要热量1-进料预热器∆𝑄=𝑐𝑝𝑚∆𝑇=1.984𝑘𝐽𝑘𝑔−1𝐾−1×3.4103𝑘𝑔×8160=𝑄=−1932.39+2035.39+142.0853=△Q＝-6765.3281+245.08－(-4717.1233)－(-1931.0833)＝127.9585kJ12-8所示。2－8出口1组∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.---𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.----2－9出口2组 环己 环己∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.--𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.---最小回流实际塔板塔底温再沸器需要热量冷凝器需要热量4-𝑄=−1013.10+901.77=(5)环己醇-环己酮精馏塔损失的热量为△Q＝-1931.0833+(-111.33)－(-1308.4454)－(-727.7419)＝-7.226kJ三酸分离系统系统的组分及温度情况如图2—6所示：2－10组乙∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.----𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.-----依式（1-5）HinifHmniCip(T25)分别计算各物料的焓：戊二酸H0.583－857.7740.5830.281487(383298)486.13kJ乙醇：H57.6(-209.57257.60.1538329811336.9kJ2－11出口1组乙水∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.--𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.---

H12.1(-209.30)12.10.218(353298)2387.45kJH9160.152387.452－12出口2组 丁二酸二乙 戊二酸二乙 己二酸二乙∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.---𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.----依式（1-5）HinH n (T298)，分别计算各物料 iH-288.235-480.94-10723=-2－12换热物料性质表换热 原料预热器回流冷凝 冷却𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.------ QnCpT或QnMrw，分别计算各换热器的换热量

ΔQ257.60.032304560.3328kJΔQ32.45360.3884.24kJ精馏1C4-6309把它们分离为单个二羧酸酯：减压下进行的，精馏塔釜物37返回到酯化釜5中精馏1组酸二乙戊二酸二乙己二酸二乙∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.---依式（1-

H n 𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.---Hi-H-249.44-407.03-8872.2=-进口：丁二酸二乙酯，戊二酸二乙精馏进口：丁二酸二乙酯，戊二酸二乙精馏2最小回流实际塔板塔底温再沸器需要热量冷凝器需要热量组 酸二乙 戊二酸二乙∆𝑓𝐻𝜃(298𝐾)/(𝑘𝐽.--𝐶𝑝/𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1.---依式（1-5）HinH n iH0.524(－435.6)0.5240.382(383298)H-129.87-211.24=-最小回流实际塔板塔底温度再沸器需要热量冷凝器需要热量 (2)三酸结晶系统能量过90℃的热水中，己二酸的溶解度为：0.4g/g-1，己二酸的溶解热为：66.2KJ/mol。酸溶解热为：26.516KJ/mol。戊二酸的溶解热