年产5000吨顺丁烯二酸二甲酯生产工艺设计样本.doc

毕 业 设 计

系 别： 化学和材料工程学院
课题名称：5000t/a马来酸二甲酯
班 级： 化工1211
指导老师： 刘承先
时 间： 年 11 月 20 日

目 录
1.总论 7
1.1 设计依据 7
1.2建设规模 7
1.2.1产品品种、规格、数量 7
1.2.2关键原料、产品物理化学性质、规格、起源 7
1.3产品方案 8
1.3.1产品用途 8
1.3.2工艺路线 8
1.3.3工艺步骤简述 8
2.工艺计算： 9
2.1物料衡算： 10
2.1.1基础数据： 10
2.1.2 原料、产品技术规格 11
2.1.3物料衡算: 11
2.2热量衡算 12
2.2.1动力（水、电、气、汽）技术规格 12
2.2.2热量衡算 12
3 设备选型计算 16
3.1 贮罐选型说明及计算 16
3.2反应釜选型说明及计算 18
3.3换热器选型说明及计算 19
3.4泵类选型说明及计算 20
4. 设备部署 26
4.1设备部署标准 26
4.2车间建筑要求 26
4.3设备部署 26
5.消耗定额、控制指标、定员 27
5.1原材料、动力消耗定额及消耗量 27
5.2生产控制分析表 28
5.3定员 28
6三废处理及环境保护 29
7、安全生产和劳动保护 30
7.1危险性物质物性一览表 31
7.2消防安全方法 31
7．2．1 车间建筑安全要求 31
7．2．2 工艺安全方法 31
7．2．3 电气安全方法 32
7.3劳动防护方法 32
8.节能方法 35
致 谢 36
参考文件 37

化工1211班毕业设计任务书

化工1211班，储莉 同学：
现下达给你毕业设计以下，要求你在预定时间内，完成此项任务。

一、项目名称：
5000吨/年 马来酸二甲酯生产工艺设计
经过相关图书、期刊、电子资料等查询、论证，自行确定生产方法，经老师审阅后实施。
二、关键内容
1、开题汇报
（1）产品市场概况及前景、现有生产方法评价、和选定生产方法
（2）毕业设计关键工作
（3）工作进度安排
2、设计及说明书
内容见指导书
3、设计图纸
（1）带控制点工艺步骤图
（2）物料步骤图
（3）设备一览表
（4）设备平面部署图
三、工艺设计参数：
（1）产品规模及规格：
年生产力：5000吨/年
产品规格： ≧ 99%(wt)
(2) 年开工时间： 300天
（3）反应条件、消耗定额、收率等相关数据，请依据所选生产方法文件确定。
（4）原料规格：全部原料是工业一级品，经过查阅资料得到。
（5）公用工程条件：
蒸汽： 8kg/cm2
循环冷却水： 20℃
电： 380V
（6）厂址：常州地域，自然条件
主导风向 东南风
最大风速 20.3m/s
平均风速 3.1m/s
年平均降雨量 1076.1mm
年平均气温 15.4℃
绝对最高气温 39.4℃
绝对最低气温 -15.5℃
年平均相对湿度 70%
年平均气压 1016.3mbar
地下水位 3.00m
地震烈度 6°
四、设计中关键参考资料（参考书）（包含资料、规范、标准等）：
化工部设备设计中心站。《化工设备设计手册》、《化学工程师手册》。上海科学技术出版社。1981。
国家医药管理局上海医药设计院编,化学工艺设计手册[M]（第二版）化学工业出版社（等）
刘光启、马连湘、刘杰。《化学化工物性数据手册》。化学工业出版社，工业装备和信息工程出版中心。。
《化学工程手册》编辑委员会。《化学工程手册》（1-6）。化学工业出版社。1998。
化工部科技情报研究所，世界精细化工手册[M],北京：科学出版社，1982.402
相关图书、期刊、电子资料等等
五、提交技术文件：
设计说明书：1份
设计图纸：3张（物料步骤图、带控制点工艺步骤图、设备平面部署图）
六、上交文件（装订）：
1、开题汇报：1份（将此任务书装订在开题汇报封面后第一页）
2、设计说明书：1份； 附：设计图纸3张及设备一览表
3、初稿本
请将上述文件装在文件袋中上交。

设计指导老师：刘承先
、11、20

常州工程职业技术学院毕业设计汇报
（ 届）
题目： 5000吨/年顺丁烯二酸二甲酯生产工艺设计
学生： 储莉
系： 化学工程技术系 专业班级： 化工1211
指导老师： 刘承先 专业技术职务： 教授
一、序言
1、 课题背景、目标和意义
课题背景、目标和意义：顺丁烯二酸二甲酯和其它物质共聚物可制成多个含有特殊性能和用途涂料、粘结剂、防缩整理剂等，有很大市场应用价值。在顺丁烯二酸二甲酯生产应用中，若想提升产品生产率，简化后处理工艺，降低生产成本，则传统以硫酸为催化剂生产工艺有必需向新型绿色经济型工艺发展；而关键在于高效、廉价、易于分离回收新型催化剂设计开发。沸石型分子筛含有催化活性高，环境污染小，能够反复使用，且能够和多价金属阳离子进行离子交换改性等优势，将会成为马来酸二甲酯生产工艺中催化剂发展方向之一。
近几年来，马来酸二甲酯合成在技术上没有多大进展，关键停留在20世纪70年代技术水平。中国用硫酸作为催化剂，它即使价廉易得，但设备腐蚀严重，副反应多，有大量富马酸二甲酷产生，山于在马来酸二甲酯中残余硫酸，所以，若用液碱中和将产生大量废液，用釜蒸馏时也会有釜残产生造成损失，而影响马来酸二甲酯收率。这几年在酯化方面，出现了磷钨酸、硫酸铁、甲基磺酸、硫酸铁氨、对甲苯磺酸、硅钨酸、聚苯乙烯磺酸、硫酸铁和三氯化铝等固体超强酸，它们制备须高温净化分离，很麻烦，需要自己合成，制备催化剂本身就产生三废。
2、 课题现实状况和发展趋势；课题欲处理哪首先问题
生产顺丁烯二酸二甲酯现实状况和发展趋势：现在用于顺丁烯二酸二甲酯催化合成无机酸类催化剂关键是硫酸。早先有美国专利报道，在泡帽塔反应器中，以硫酸为催化剂，甲醇和顺酐按摩尔比1．4—3．0混合，在100—125℃下酯化反应20～140min，马来酸二甲酯收率达成96％以上。现在中国用于顺丁烯二酸二甲酯合成最常见无机酸催化剂也是硫酸。然而真正包含工艺方面报道较少，只从少数文件得悉酯化反应时间约需10小时左右。中国外所报道反应时间相差这么多，不排除可能是反应器及操作不一样而造成原因。总而言之硫酸用作催化剂，其优点是可溶于反应体系中，使酯化反应在均相条件下进行；而且催化活性高，价格廉价。缺点是硫酸有强氧化性，易使产品色泽变深；且又有强腐蚀性，易腐蚀设备及排除酸性废水易造成环境污染。所以被其它类型催化剂（离子交换树脂类催化剂、固体酸类催化剂）逐步替换也是势在必行。
我欲处理催化剂这首先问题。
二、课题方案确实定
1、 方案原理、特点和选择依据
方案原理：顺丁烯二酸二甲酯合成份两步进行：
（1）顺酐醇解生成顺丁烯二酸单甲酯
HC-C=OHC-C=O=O+CH3OH→HC-COOCH3HC-COOH=+CH3OH加催化剂HC-COOCH3HC-COOCH3=+H2O

该反应过程中顺酐开环结合一分子水，反应快速，无需催化剂。研究表明，第一步反应轻易进行，无需催化剂，基础上是不可逆。第二步反应是可逆过程，速率较慢，是合成顺丁烯二酸二甲酯关键控制步骤，需在催化剂作用下才能进行比较快速和完全。
（2）顺丁烯二酸单甲酯转化为双酯

该反应是可逆过程，是合成马来酸二甲酯关键控制步骤，需在催化剂作用下才能进行比较快速和完全。
方案特点：我选择磷钨酸。因为磷钨酸价廉易得，且含有和产品分离轻易、酯化过程无三废、其催化剂可循环使用、收率可达95%以上等优点。
方案选择依据：传统生产DMM方法是以顺酐为原料，在硫酸催化作用下和甲醇进行酯化反应，该生产工艺即使催化剂硫酸催化活性高、价格廉价，但存在副反应多、产品轻易异构化成富马酸二甲酯、设备腐蚀严重、后续处理复杂等缺点。固体酸包含杂多酸、无机酸盐、金属氧化物、固体超强酸及沸石型分子筛等，含有很强酸性，它作为一类新型催化剂材料替换浓硫酸催化合成酯类物质，含有易分离，可再利用及不腐蚀设备等优点，且反应活性和选择性全部很高。前四类固体酸催化剂已广泛应用于各类酯化反应中，但对顺丁烯二酸二甲酯催化合成仍未见有报道。中国有何思列等人简单报道了以固体酸催化剂催化合成顺丁烯二酸二甲酯，产品收率达成96％以上；不过文中未指出是哪类固体酸催化剂，而且也没有工艺条件；总而言之，可供参考信息不多。和均相酸催化剂相比，离子交换树脂现有很高催化活性，又含有副反应少、无设备腐蚀及工艺步骤简单等很多优点。不足是阳离子交换树脂本身价格较高，从而会增加生产工艺整体成本。这几 年，我们发觉磷钨酸价廉易得，且含有和产品分离轻易、酯化过程无三废、其催化剂可循环使用、收率可达95%以上等优点。
总而言之，我选择磷钨酸催化剂。
2、 课题完成步骤
课题完成步骤表
周次
天数
学习内容
达成目标
1
3
设计准备
动员讲课，明确设计任务要求，完成时间。
1-4
17
设计计算
物料衡算、热量衡算、设备设计及选型。
5-7
15
绘图
工艺步骤图、物料步骤图、设备平面部署图等。
8
4
编制设计说明书、答辩
编制设计说明书，并和图纸装订成册。准备参与答辩。

三、阶段性设计计划、设计目标和应用价值
1.第1周: 对生产资料进行搜集。为以后设计准备素材。
2.第2-4周：物料衡算、热量衡算、设备设计及选型。对方案中包含数据进行计算，为确定设备和制图提供依据
3.第5-7周：制图 查看相关文件，严格根据标准制图。
4.第8周：编写设计说明书和装订成册。合理设计说明书能够愈加方便阅读，寻求信息业愈加快。
四、参考文件
1、魏影 石油化工设计数据手册—下 石油工业出版社1985(3)
2、中国石化集团上海工程 化工工艺设计手册 化学工业出版社 (8)
3、申迎华，郭晓刚化工原理课程设计 化学工业出版社 -5-1
4、时钧 化学工程手册(上·下)(第二版) 化学工业出版社
五、指导老师审阅意见

署名：
年 月 日
1.总 论
1.1 设计依据
1、老师下达“5000吨/年 马来酸二甲酯生产工艺设计”设计任务书；
2、同意5000吨/年顺丁烯二酸二甲酯生产工艺开题汇报
3、建筑防火设计规范GB50016-
4、石油化工防火规范GB50160-
1.2建设规模
1.2.1产品品种、规格、数量
产品品种：马来酸二甲酯
年生产力：5000吨/年
产品规格：≧98%(wt)
1.2.2关键原料、产品物理化学性质、规格、起源
1. 顺酐
无色结晶粉末，有强烈刺激气味。溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于石油醚和四氯化碳。和热水作用生成马来酸。
全名：顺丁烯二酸二酸酐 熔点：52.8℃
别称：马来酸酐 沸点：202.2℃
化学式：C4H2O3 密度：1.48
分子量：98.06 闪点：103.3℃
物理性质：白色片状结晶，有强烈刺激气味，比重1.48，易升华，遇水易潮解生成马来酸。
危险特征：遇明火、高热或和氧化剂接触，有引发燃烧危险。有腐蚀性。
燃烧产物：CO,CO2
灭火方法：雾状水，泡沫，CO2，沙土
2.甲醇
物理性质
性状：无色透明，刺激性气味液体 爆炸下限：6%
临界温度：240℃ 临界压力：7.95Mpa
引燃温度：464℃
爆炸上限：36.5%
化学性状
  1.其外观呈无色透明液体状。遇冷聚合变混浊。能和水、乙醇、丙酮任意混溶。
   2.在空气中能逐步被氧化为甲酸，是强还原剂。在通常商品中，全部加入10%～12%甲醇以预防聚合。
   3.沸点 96℃/101.325kPa；闪点 140°F(60℃)；d2525 1.081～1.085；n20D 1.3746。
   4.LD50大鼠口服：0.80g/kg。
   5.市场上甲醛是其水溶液，遇冷能聚合变浑，也可解聚成无色透明溶液。含有刺激性气味，能使眼睛流泪。为强还原剂。通常为预防聚合加入10%～12%甲醇。
1.3产品方案
1.3.1产品用途
无色油状液体，化工关键有机原料，用作增塑剂，脂肪油类防腐剂及有机合成原料。可作有机溶剂和高分子单体和合成树脂增塑剂，也可作杀虫剂、杀菌剂、防锈添加剂、有机合成中间体，当和其它物质共聚物可成多功效性能及用途涂料、粘合剂、防缩整理剂等。
1.3.2工艺路线
1、现有生产工艺路线综述
现在，有利用多种催化剂催化合成马来酸二甲酯方法
（1） 采取逐步酸化、逐步加料和离子交换冷冻法合成了十一钨铬铁杂多酸H6Fe(H2O)CrW11O39·10H2O催化剂，经过化学分析、IR、UV光谱对催化剂进行了表征。结果表明:当甲醇和顺醉物质量比为6：1，催化剂用量为0.89，反应时间2.5h，反应温度97一9℃，环己烷作为带水剂酯化率可达92.83%。
利用杂多酸催化合成马来酸二甲酷活性高，催化剂用量小，反应条件温和，操作简便，不腐蚀设备，不污染环境，是酯化反应理想催化剂，催化剂反复使用3次，活性不降低。克服了用浓硫酸作催化剂，设备腐蚀严重，污染重等缺点，而且，催化剂又可反复使用，从而开拓了马来酸二甲酯催化剂新领域，含有工业化前景。
（2） 以苯乙烯／二乙烯苯为原料，合成了DZH型树脂催化剂。经过静态／动态等测试方法，研究了树脂催化剂热稳定性，优化了催化剂合成工艺条件。制备DZH型树脂催化剂用于顺丁烯二酸酐酯化反应，在反应温度90~110.C、反应压力0.6MPa、m（甲醇）:m（顺丁烯二酸酐）1.4、顺丁烯二酸酐空速0.74h-1条件下，顺丁烯二酸酐转化率≥99.6%，马来酸二甲酯收率≥98.6%。
（3） 顺酐和甲醇在大孔径阳离子树脂催化剂作用下进行醋化反应，生成顺丁烯二酸二甲酯和水，经过脱低沸物，中和水洗，干燥及减压薄膜蒸馏等精制工序处理，制得成品(产品纯度达成99.0%以上)
（4） 中国外顺酐酯化低压加氢酯化过程中多用甲醇为酯化剂。甲醇作为酯化剂工艺优点有:使酯化后甲醇和水分离变得轻易;增加DMM挥发度，使之气相加氢操作范围变宽;甲醇酯化转化率高达99.5%，故不存在DMM提纯过程，不需要未反应顺配和单甲酯循环，只有甲醇提纯循环过程，从而大大简化了步骤，故工程总投资比以乙醇为醋化剂时降低15% 。首先 将 过 量甲醇和顺酐混合进人单醋化反应器，生成马来酸单甲醋，该过程较易进行，在较低温度下无需使用催化剂，而且含有较高收率。然后马来酸单甲酯和甲醇分别由顶部和下部进人双酯化反应生成DMM。
固体酸包含杂多酸、无机酸盐、金属氧化物、固体超强酸及沸石型分子筛等，含有很强酸性，它作为一类新型催化剂材料替换浓H2SO4催化合成酯类物质，含有易分离，可再利用及不腐蚀设备等优点，且反应活性和选择性全部很高。
综上，我们认为用固体酸催化剂合成马来酸二甲酯含有实用价值，采取固体酸为催化剂，催化顺酐甲酯化反应合成马来酸二甲酯生产路线，含有生产工艺简单、副产物少、产收率高特点，含有良好开发前景。
2、反应原理:
第一步: 顺酐醇解生成顺丁烯二酸单甲酯
C4H2O3 + CH3 OH ——→ C5H6O4
第二步：顺丁烯二酸单甲酯转化为双酯
C5H6O4 + CH3 OH ——→ C6H8O4 + H2O
1.3.3工艺步骤简述
甲醇由甲醇储罐（V101）经甲醇泵（P101）和顺酐(V102)进入混合罐(V)加热混合后打入单酯反应釜(R102)，物料和带水剂二氯乙烷在配碱釜(R102)中进行反应，未反应二氯乙烷回到带水剂储罐(V106)，未反应完全物料一部分经过回流罐回到单酯反应釜循环反应，另一部分则反应后经过换热器(E102)升温后送入双酯反应釜(R101)，同时通入带水剂和甲醇，塔顶甲醇和水和少许单酯进入精馏塔精馏(T101)，分离出水和甲醇，双酯反应釜生成双酯送入碱洗槽进行碱洗，碱洗后产品送入产品罐(V104)；单酯反应釜反应得到单酯由单酯反应釜底排出，经过冷凝打入配碱釜(R102)进行数次碱洗，将得到粗产品打入中间罐中，然后从中间罐将粗产品打入精馏塔(T101)，得到产品由塔顶排出，经过碱洗后得到最终产品，送入产品罐(V104)。

2.工艺计算
2.1物料衡算：
2.1.1基础数据：
生产制度：5000吨/年，300天/年，产品规格99%
2.1.2 原料、产品技术规格
序号
名 称
规 格
物 性
备 注
1
顺酐
≥99%
固态

2
甲醇
≥99.6%
液态

3
1,2-二氯乙烷
≥99%
液态

4
磷钨酸

固态

5
NaOH

固态

中间产品技术规格
序号
名 称
规 格
物 性
备 注
1
马来酸单酯
100%
液态

2
水
100%
液态

产品技术规格
序号
名 称
规 格
物 性
备 注
1
马来酸双酯
≥99%
液态

2.1.3物料衡算:
主反应方程式：
C4H2O3 + CH3 OH ——→ C5H6O4 <1>
C5H6O4 + CH3 OH ——→ C6H8O4 + H2O <2>
十二个月300个工作日，一天按8小时生产 生产500吨/年马来酸二甲酯需要各物质物质量质量分别为：
n顺酐=（5000×1000×99 .0%）/（300×144×93%×100%）=124.45Kmol/day
m顺酐=124.45×98=12196.33kg/day
v 顺酐=12196.33/0.934=13058L
n甲醇=124.45×6=746.7Kmol/day
m 甲醇=746.7×32=23894 kg/day
v 甲醇=23894 /0.792=30169 L/day
m磷钨酸=1.5%×m顺酐=0.015×12196.33=182.94kg/day
v 带水剂=200L/day
(1)反应釜物料平衡:
顺酐选择性为93%，生成马来酸二甲酯物质量为：
mDMM=1.6680×104 kg/day； nDMM= 115.7385Kmol/day
m H2O 2.083×10 3 kg/day； n H2O=115.7385Kmol/day
v H2O = 2.083×10 3 L/day
v 甲醇=3.0169×104 L/day
m磷钨酸=1.5%×m顺酐=0.015×12196.33=182.94kg/day
v 带水剂=200L/day
生成1molDMM 需天天消耗甲醇量为:
1.93×124.45kmol =240.1885 kmol/day
剩下甲醇量：
n甲醇=746.7-240.1885=506.5115kmol /day
m甲醇=506.5115×32=1.6208×104 kg/day

(2)中和釜物料平衡:
有93%顺酐转为目标产品，还有7%顺酐和甲醇反应生成副产物。反应方程式以下：
C4H2O3 + CH3 OH ——→ C5H6O4
顺酐天天投料量为101.65kmol，生成单酯量为
n单酯=124.45×7%=8.7115kmol/day
m单酯=8.7115×130=1132.495kg/day
C6H8O4 115.7385Kmol/day
CH3OH 506.5115Kmol/day
H2O 115.7385Kmol/day

反应
C4H2O3 124.45Kmol /day
CH3OH 746.7Kmol /day

依据上面简图，可检验平衡：
进口物料总量：124.45×98+746.7×32= 36090.5kg/day
出口物料总量：115.7385×144+506.5115×32+115.7385×18=35174.5 kg/day
所以，进出口物料量相等，则反应平衡
(3) 精馏塔计算:
反应釜中气相产物经冷凝后分离出甲醇和水组成：
n H2O=115.7385kmol/day n甲醇=746.7-240.1885=506.511kmol /day
天天总进料量为：n总=115.7385+506.511 =622.2495kmol/ day
摩尔组成： 甲醇 506.511 /622.2495=81.4%
水 115.7385/622.2495= 18.6%
以时间单位为基准，即总物料量…………………F=D+W (1)
易挥发组分量……………FXF=DXD+WXW (2)
已知处理量n总为622.2495 kmol/ day，一天按8个小时来计算那么精馏塔进料量为：F=77.78kmol/h
要求XD≥99.6%，XW≤0.2%
77.78=D+W
77.78×81.4%=99.6%D+0.2% W
所以计算得： D=63.28kmol/ h
W=14.50kmol/ h
设备物料平衡表

序号
组 分
kg/h
t/d
t/a
w％
进

料
1
顺酐
1524.5
12196.33
3658899
99
2
甲醇
2986.7
23894
7168200
99.6
3
水
260.4
2083
624900

进料总计
4771.6
38173.33
11451999

出

料
1
马来酸双酯
2085
16680
5004000

2
剩下甲醇
2026
16208
4862400
99.6
3
水
660.6
5285.3
1585599

出料总计
4771.6
38173.33
11431895

2.2热量衡算
2.2.1动力（水、电、气、汽）技术规格
技术规格
序号
名 称
规 格
1
蒸汽
3kg/cm3
2
循环冷却水
20℃
3
电
220V 380V
2.2.2热量衡算
1换热器计算：
（1）水冷换热器E101
气相物料经过水冷凝冷下了甲醇、水和带水剂
设冷却水进口温度t1=25℃, 出口温度t2=35℃
物料进口温度T1=90℃ , 出口温度T2=40℃
因为带水剂含量极少，可忽略
平均温度T=（90+40）/2=65℃ 65+273.15=338.15K时，查《化学工程手册—1》 得相关数据和 公式：
CP=A+BT+CT2+DT3
理想热容系数
编号
A
B
C
D
甲醇1
5.052
1.694×10-2
6.179×10-6
-6.811×10-9
水2
7.701
4.593×10-4
2.521×10-6
-0.8589×10-9
由CP=A+BT+CT2+DT3 计算得
Cp,1=5.052+1.694×10-2×338.15+6.179×10-6×338.152-6.811×10-9×338.153=11.22kcal/kmol.k
Cp,2=7.701+4.593×10-4×338.15+2.521×10-6×338.152-0.8589×10-9×338.153=8.11kcal/kmol.k
CP=Cp,1 x +Cp,2(1-x)
=11.22×0.814+8.11×（1-0.814）
=10.6415 kcal/kmol.k

=[(90-35）-(40-25)]/1.3 =30.77℃

平均汽化潜热
依据《化学工艺设计手册-上册》可知
30.77℃时，r水 = 24.7K J/Kg
r甲醇 = 1193.4375KJ/Kg
Wh =(m甲醇+m水）/（24×360） =18280/8640 =0.212K J/s
rm=1193.48×(16200+2080)+2426.7×[2080/(2080+16200)]
=1057.54276÷35=133.83kJ/kg
∴Q=0.212×133.83=282.78KJ/s=2.83×105J/kg
K取500 W/m2..k
∴A=Q/K×△tm=(2.83×105）/（500×30.77）=18.4m2
冷却水用量 Q=GCP(t2-t1) 查水 CP=1.00kcal/k
∴G=3.077×105/(35-25)
=3.077×104 kg/h
2.单酯反应釜计算

物料
12196.33KG/DAY顺酐99% 单酯13214.5KG/DAY

23894KG/DAY甲醇99.6% 未反应甲醇16208KG/DAY

热量
Q1：原料带入量 Q4:物料带出热

Q2：水蒸气供热 Q5：设备吸收热

Q3：反应过程热 Q6：环境损失热

Q1＋Q2＋Q3＝Q4＋Q5＋Q6
设基准温度为25℃，原料进料温度25℃，即Q1＝0
因为是连续反应，所以Q5＝0
热损失Q6=10%Q2
Q3反应过程热
C4H2O3 + CH3 OH ——→ C5H6O4
C4H2O3 燃烧热-△Hc=332.10kal/mol
CH3 OH -△Hc=170.9kcal/mol
C5H6O4 -△Hc=535.268kcal/mol
Q3=(535.268-170.9-332.10) ×12196.33×1000/98=1.678×107KJ
Q4物料带出热计算
单酯带走热量

25℃时 单酯C25P=18.8+2×5.95+14.1+9.95=228.855J/(mol.k)
100℃时 C100P=22.5+2×6.7+15.5+11.55=263.131J/(mol.k)

CP=(228.855+263.131)/2=245.993J/(mol.k)
Q单酯=CM△t=245.993×13214.5/130.10×(100-25)=1.87×106KJ

未反应甲醇带走热量

25℃时 未反应甲醇C25P=9.95+10.5=85.481J/(mol.k)
100℃时 C100P=11.5+17.0=119.339J/(mol.k)

Cp=(85.481+119.339)/2=102.4095J/(mol.k)
Q未反应甲醇=CM△t=102.4095×(1.6208×104)/32×(100-25)=3.8902×106KJ
Q4=Q单酯+Q未反应甲醇
=1.87×106+3.8902×106
=5.76×106KJ
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3
=5.76×106+0+10%Q2-0+1.678×107
Q2=2.5×107KJ
Q6=10%Q2=2.5×106KJ

反应釜热量衡算表
进热量（kJ/h）
出热量（kJ/h）
原料投入量 Q1
0
物料带出热Q4
1.435×106 
水蒸汽加热Q2
5.23×106
设备吸收热Q5
0
反应过程热Q3
-3.27×106
热损失Q6
5.23×105
总计
1.96×106 KJ
总计
1.958×106 KJ

3.双酯反应釜计算
物料
单酯 双酯

甲醇 水

鏻钨酸 杂质（含单酯）

热量
Q1：原料带入量 Q4：物料带出热

Q2：水蒸气供热 Q5：设备吸收热

Q3：反应过程热 Q6:环境损失热

Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
C5H6O4 + CH3 OH ——→ C6H8O4 + H2O
C5H6O4 △Hc=535.268kcal/mol
CH3 OH - △Hc=170.9kcal/mol
C6H8O4 △Hc=629.697kcal/mol
Q3=(-629.697+535.268+170.9)/130×13214.5×93%×1000×4.18
=3.021×107KJ
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6
Q4=3.89×107KJ
Q2=3.26×106KJ
Q6=10%Q2
Q6=3.26×

反应釜热量衡算表
进热量（kJ/h）
出热量（kJ/h）
原料投入量 Q1
8.56×105
物料带出热Q4
2.59×106 
水蒸汽加热Q2
1.01×107
设备吸收热Q5

0
反应过程热Q3
-7.32×106
热损失Q6
1.01×105
总计
3.63×106 KJ
总计
3.6×106 KJ

3 .设备选型计算
3.1贮罐选型说明及计算
(1)甲醇贮罐V101
要求：计算天天需要甲醇体积V总=3.0169×104L,依据生产情况选择 100 m3贮罐，依据《化工工艺设计手册》选择立式贮备罐
公称容积VN（m3） 100
储罐内径（mm） 5200
罐壁高度 mm 5200
拱顶高度 mm 554 总高度 mm 5754
罐体材质 Q235-A,F
设计温度℃ -19---150
设计压力 Mpa -0.5---2
储罐总重 kg 6135
型号： A100/5200
图号： HG21504.1-92-201
(2)顺酐贮罐 V102
要求：计算天天需要顺酐体积V总=1.3058×104L,依据生产情况选择 100 m3贮罐，依据《化工工艺设计手册》选择立式贮备罐
公称容积VN（m3） 100
储罐内径（mm） 5200
罐壁高度 mm 5200
拱顶高度 mm 554
总高度 mm 5754
罐体材质 Q235-A,F
设计温度℃ -19---150
设计压力 Mpa