甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺项目设计方案

1 甲苯加氢生产甲基环己烷中试工艺 项目设计方案 第一章 引言 述 基环己烷 物理性质及用途 甲基环已烷（ 量 熔点 ( )：密度（水 =1）： 沸点 ( )： 对蒸气 密度 （空气 =1）： 饱和蒸汽压（ 2 ),燃烧热 (kJ/ 临界温度 ( )： 临界压力 ( 闪点 ( )： 爆炸上限 %(V/V)： 引燃温度 ( )： 250， 爆炸下限 %(V/V)： 溶解性：不溶于水，溶于 乙醇 、 乙醚 、 丙酮 、 苯 、 石油醚 、 四氯化碳 等。 本品为无色液体，有特殊香味。 甲基环己烷对酸、碱比较稳定。在三氯化铝作用下异构化为乙基环戊烷和二甲 基环戊烷。在紫外光或过氧化物存在下能发生氧化反应。在催化剂存在条件下发生脱氢反应生成甲苯。不溶于水，能与丙酮、苯、乙醚、四氯化碳、乙醇、高级醇相混溶。 在室内装修中，不为国家限制级有机溶剂，环保效果较苯要好。 甲基环己烷是重要的 有机溶剂 和 萃取剂 ，可用作 橡胶 、 涂料 、 清漆 用 溶剂 ， 用作 油脂 萃取剂等。甲基环己烷 可用于 有机合成 ，作溶剂及 分析试剂 。除此之外甲基环己烷也可用作 校正 温度计 的标准物。 涂改液 一般也是以甲基环己烷做为主要成分。 产方法 在 150 、约 11力下加氢反应 5h，加得到较纯的甲基环已烷。精制时可用浓硫酸、水、 5%氢氧 化钠溶液和水依次洗涤，用脱水剂干燥，最后进行蒸馏 而得成品 。 1 程： )(lg (下适用 ) 相法，而西欧和日本主要采用液相法。 生产工艺：由甲苯加氢制得，反应式如下： 2 l 2 O 3350 ，压力约 加氢 5h，可得到较纯的甲基环已烷；再经浓硫酸、水和 5%氢氧化钠溶液和水，依次洗涤，脱水剂干燥最后进行蒸馏而得成品。 毒性及防护 毒性：属低毒类。 急性毒性： 鼠经口 )； 小时 (小鼠吸入 ) 亚急性和慢性毒性：兔暴露于 40g/6 小时 /天，每周 5 天，2 周后全部死亡； 10 周共 300 小时，出现肝肾轻微损害。 危险特性：其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与氧化剂能发生强烈反应，引起燃烧或爆炸。在火场中，受热的容器有爆炸危险。高速冲击、流动、激荡后可因产生静电火花放电引起燃烧爆炸。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方， 遇明火会引着回燃。 燃烧 (分解 )产物：一氧化碳、二氧化碳。 皮肤接触能引起红肿、皲裂、溃疡等。兔经口致死量为 g。当吸入甲基环己烷浓度达 60g/出现抽搐、呼吸困难、流涎及结膜充血， 70作场所最高容许浓度为 500国）。生产车间有良好的通风，设备应密闭。操作人员应穿戴防护用具。 急救措施： 皮肤接触：立即脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。就医。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难 ，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。 食入：饮足量温水，催吐。就医。 运 包装标志： 易燃液体； 包装方法： （）类，玻璃瓶外要用木箱或钨塑箱加固或桶装； 操作注意事项：密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具（半面罩），穿防静电工作服，戴橡胶耐油手套。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚。配备相应品种和数量的 消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30 。保持容器密封。应与氧化剂分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通 3 风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。 泄露处理： 首先切断一切火源，戴好防毒面具与手套，用不燃性分散剂制成乳液刷洗，如无分散剂可用砂土吸收，倒到空旷地掩埋，受污染的地方用肥皂或洗涤剂刷洗，经稀释后，污水放入废水系统，大面积泄露周围应设雾状水幕抑爆。 要技术 指针 表 1基环己烷的技术指针 主要技术指针 参 考 测 量 值 合格 测量仪器或方法 含量 ( %， ) 98 气相色谱仪 相对密度 (20 ) 密度计 折射率 (20 /25 ) 阿贝折射仪 沸点 ( ) 01 Y 毛细管测定法 馏程 ( %, ) 989 蒸馏法 酸 度 (以乙酸计 ) 献综述 设计过程中 主要以高等学校毕业设计 (论文 )指导手册为主，结合指导老师提出的毕业设计的要求（掌握化工生产过程设计的基本要求及主要内容；掌握设计原则，了解工厂与车间布置内容，厂址选择的方法和应遵循的原则 ; 论证设计方案，确定设计流程及方法，掌握化工过程物料衡算，能量衡算，以及主要工艺设备（反应器、分离设备、换热设备等）计算原理和方法；基本掌握过程和设备的物料参数（如温度、压力、流量等）控制指标的确定方法和控制方案；掌握绘制物料流程图，带控制点的流程图和主要设备图的要求和标准；初步掌握撰写设计说明书的基本内容和要求。），我们 翻阅了大量国内外期刊和有关图书，进而了解到 氢能极有可能成为 21 世纪的主要能源。有关氢能技术的研究的近年来取得了可喜的进展，但仍有不少技术问题需要研究，储氢技术便是其中的一个难点课题。氢能的储存比汽油、柴油、煤炭等常规能源困难得多。有机液体氢化物储氢作为一种新型储氢技术，具有储氢量大、储存设施简便、维护保养安全而方便等优点，国内外都非常重视这项技术的研究。有机液体氢化物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应（即加氢反应和脱氢反应 ） 实现的，加氢反应实现氢的储存，脱氢反应实现氢的释放。不饱和有机液体化合物作 储氢剂，可循环使用，烯烃、炔烃、芳烃等不饱和液体有机化合物均可作储氢材料，但从储氢过程的能耗、储氢量、储氢剂物性等方面考虑，以芳烃特别是单环芳烃作储氢剂最佳其中甲苯是比较理想的储氢材料。甲苯加氢的机理及动力学研究已有报道。 4 另外，甲基环已烷是重要的有机溶剂及萃取剂，广泛用于橡胶、涂料、清漆、油脂等行业，也用于色谱淋洗剂、标准物等。随着职业安全和环保要求的日趋严格，各种芳烃、非芳烃纯溶剂和窄镏程、用途专一的镏份溶剂油将是溶剂市场的发展方向。 以甲苯为原料生产甲基环已烷纯溶剂，或将甲基环已烷与现有的溶剂油产品调 合，生产窄镏程、用途专一的溶剂油将会提升现有产品的附加值，满足溶剂市场的需要。 计任务的依据或项目来源 中国石化长岭分公司研究院对自制的甲苯加氢催化剂时行了试验和评价，摸索出在绝热环境的反应条件。由于实验室研究的条件局限性，该催化剂应用至工业生产之前，仍需对于催化剂的耐热性，反应器的形式，生产工艺及其操作条件进行中试规模的实验。因此提出建设 3000t/a 甲苯加氢生产甲基环已烷中试装置。既为工业规模生产装置摸索生产条件，积累生产经验，也是市场提供附加值较高的甲基环已烷纯溶剂产品。 材料及公 用物料规格 材料 苯 A物性及用途 甲基苯 名甲苯，为无色透明易燃液体。 有 苯 样气味。有强折光性。能与 乙醇 、 乙醚 、 丙酮 、 氯仿 、 二硫化碳 和 冰乙酸 混溶，极微溶于水。 相对密度 凝固点 。 沸点 。 折光率 闪点 （闭杯） 。易燃。蒸气能与空气形成 爆炸性混合物 ， 爆炸极限 体积）。低毒，半数致死量（大鼠，经口） 5000mg/浓度气体有麻醉性。有刺激性 。 甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料；医药；农药； 火炸药 ；助剂；香料等 精细化学品 的生产，也用于 合成材料 工业。甲苯进行 侧链 氯化得到的一氯苄； 二氯苄 和 三氯苄 ，包括它们的衍生物 苯甲醇 ；苯甲醛 和 苯甲酰氯 （一般也从 苯甲酸 光气化得到），在医药；农药；染料，特别是香 料合成中应用广泛。甲苯的环氯化产物是农药；医药；染料的中间体。甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的 食品防腐剂 （主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。甲苯及苯衍生物经 磺化 制得的中间体，包括 对甲苯磺酸 及其钠盐； 甲苯 甲醛 苯磺酰氯等，用于 洗涤剂 添加剂，化肥 防结块添加剂； 有机颜料 ；医药；染料的生产。甲苯硝化制得大量的中间体。可衍生得到很多最终产品，其中在 聚氨酯 制品；染料和有机颜料；橡胶助剂；医药；炸药等方面最为重要。 B毒性 及防护 5 本品具有中等毒性，对皮肤和粘膜刺激性大，对神经系统作用比苯强，但因甲苯最初被氧化生成苯甲酸，对血液有较大毒害。对小鼠致死浓度为3035。 C包装及贮运 槽车或 160桶包装。包装上应有明显的“易燃物品”和“有毒品”的标志。属一级易燃液体。危规编号 风的库房中，远离火种、热源，最高仓温不宜超过 30 ，防止阳光直射。应与氧化剂隔离存放。搬运时轻装轻卸，防止包装破损。 D质量指标 质量指标满足 油甲苯标准的要求，主要指标见表（ 1 表 1料甲苯的主要指标 项目 质量指标 验方法 优级品 一级品 外观 透明，无不溶于水及机械杂质 密度（ 20 ）， 65868 865868 2013 酸洗比色 不深于 2 4 2012 总硫含量， mg/不大于 2 2 0253 颜色 （ 深于 20 20 3143 蒸发残余物， 00 5 3209 中性试验 中性 中性 1816 烃类含杂质量 苯含量 ,%(m/m) 不大于 碳八芳烃含量 ,%(m/m) 不大于 非芳烃含量 ,%(m/m) 不大于 . 1 0. 1 0. 25 3144 气 组分 2 压力 体积分数（ %） 93%(V) V) 公用物料 汽 压力 温度 230 水 电阻率 压力 温度 6 1 105欧 /境温度 (25 ) 鲜 水 压力 温度 境温度 (25 ) 环冷却水 污垢系数 100 水压力 水压力 水温度 33 回水温度 40 气 V) 10v) 油含量 无 无 压力 度 40 表空气 质量 无油无尘 露点 (在 压力 度 40 置空气 质量 无油无尘 露点 (在 压力 度 40 380V/220V+10%， 50%， 统，中性点接地与 合为一根。 7 第二章 过程说明 反应方程式： l 2 O 反应过程的分析 甲苯加氢已是一个成熟技术，有关反应机理及动力学研究都有了少的报道。从实验的角度来讲，其动力学不存在问题；下面就仅从热力学上分析其可行性 ,由于 G0 ，说明反应是自发的，热力学分析的结论也是可行的，反应温度低时，由于受动力学控制，甲苯转化率不高；反应温度升高，反应速率加快。甲苯加氢是强放热反应，高温将降低平衡转化率。实验表明在 130170 温度下，甲苯转化率达 96%以上。 从工程上来讲，要求原来的甲苯加氢变为气相反应，甲苯 不是在常态下，所以温度还要升高，并且要有一定的压力，反应的正方向是体积缩小的，压力加大促使反应向正方向进行，参考经验值，经实际工艺校核，确定反应温度为200220，压力为 G。催化剂在此工程反应上是一个最重要的原因，取液相空速 结合物料的体积流量，得出催化剂的体积，进而核算反应器的公称尺寸。整个过程就围绕这个反应需要的条件而展开核算的。 甲苯加氢催化剂小试是在绝热条件下进行的。由于甲苯加氢反应的放热量较大（约高于苯加氢反应），因此，中试装置由于规模的扩大，反应热的移去成为关键问 题。为了解决反应热的导出问题，中试装置选择非绝热列管式固定床反应器，进行甲苯气相加氢反应，并通过付产蒸汽移出反应热量的工艺流程。 8 与绝热固定床反应器的流程相比，中试装置的工艺流程具有以下特点： 1. 反应温度易于调节控制； 2. 反应热付产蒸汽，不需要靠氢气循环带出热量，因而装置的能量消耗较代低； 3. 由于反应易于平稳控制，因而产品的质量比较稳定，催化剂使用周期延长。 流程简述 从界区外来的甲苯进入 苯槽，经过 送，并与氢气流量比值调节计量后进入预热器。在 热器内，用蒸汽或付产 蒸汽预热甲苯，再进入 化器用蒸汽加热汽化。 从界区外送入的氢气经过压力调节进入 气缓冲罐，经氢气缓冲罐后送出的氢气，经流量调节后进入 热器，在换热器内与高温的反应气体换热。被加热后的氢气进入汽化器内，与甲苯气体混合，并加热至反应温度后进入氢反应器。氢气与甲苯的摩尔比控制在 右。 在加氢反应器内，甲苯与氢气在催化剂作用下反应 100%转化，生成甲基环已烷，选择性达 上。加氢反应产生热量靠反应器壳程付产 蒸汽移出，付产 蒸汽需要的热水由 水罐和 水泵提供，热水的加入量通过 水分离器的液位调节控制。 从加氢反应器出来的反应气体，在换热器内与新鲜氢气换热，反应气体被冷却后，进入冷凝器 体中的甲基环已烷产品经循环水冷凝冷却进入 中间槽的成品靠系统的压力，通过液位调节送入 品槽，并自流送至界外的灌装设施，装桶外售。 由冷凝器排出的不凝气体含有氢气和 5 烷烃，送至工厂现有的瓦斯气燃料系统。 工艺流程详见附图 2。 自控水平 本项目为 3000t/a 甲苯加氢生产甲基环已烷中试装置，其控制系统利用在建的原科研实验装置的 统。根据新增控制点数需对原系统进行扩容改造，将新增的控制回路纳入其系统内。整个工程的控制水平保持在同类装置的中等水平上。 主要的控制方式及回路 本工程内多数控制回路为简单控制回路。下面仅就甲苯流量与氢气流量比值调节系统作一介绍： 甲苯流量与氢气流量比值调节回路 主回路测量值取甲苯流量信号，调节器的输出分别控制甲苯泵 b 变 9 频器的转速，控制甲苯流量衡定。流量信号经比值运算后作为氢 气流量调节器的外给定值。 设备布置说明 工艺设备的选择 中试装置共需各类工艺设备 19 台；其中反应器 1 台，换热器 4 台，容器 8台，机泵 6 台，非标设备金属总重约 21 吨。 个别工艺设备明细详见附表。 现场主要设置布置说明 中试装置拟建于原科研试验装置区域内。原试验装置东南西三面毗邻厂内道路，北面变配电室和仪表室，整个区域为方形，大小约 50 40m。新老装置防火等级均为甲类。 根据石油化工企业防火设计规范，由于新老装置工艺流程和生产性质不同，不能视为联合装置而贴邻布置。 石油化工企业防火设计规范规定，甲类工艺装置之间的防火间距为 30m。 设备的平面布置以标高 为三个层次；竖直面以 12个剖面将其剖开，主要设备的相对位置就比较清楚了，以图面的方向自南向北：甲苯槽 品槽 b 位于同一水平位置，处在最前面；在 1面上有甲苯加料泵 b,热水泵 b，热水循环泵b 预热器 热器 凝器 水分离器 水槽气缓冲器 2面上有加氢反应器 化器 中间罐 气缓冲罐 b 在地面上，所有的泵都在地面上，另外 地，其余设备都悬空。以 断看第一层的府视图，图面上有 为第二层，府视图上 可看到：以 为第三层，府视图面上有： 平竖面布图详见附图 4。 10 第三章 工艺计算书 计条件 1 生产能力：年产甲基环己烷 3000 吨，年操作时间 7200 小时。 2 原料气的组成： 组分 氮气 氢气 甲苯 杂质 合计 摩尔分数 % 00 3 反应器入口气：甲苯，氢气，氮气，杂质 4 反应操作压力： 5 新鲜气温度： 25 料衡算 对于任何一个化工工艺设计，无论规模大小，过程复杂与否，都必须进行物料衡算。物料衡算是化工工艺设计中最基本最重要的内容之一。 物料衡算的理论依据是质量守恒定律。对于某一个体系，或者是任何一个化工工艺过程，不论是物理加工过程还是化学加工过程，也不论是总过程还是单元过程，都是根据质量守恒定律进行平衡计算的。即进入一个 装置的全部物料质量必等于离开这个装置的全部物料的质量，再加上损失掉的和系统内积累起来的物料的质量。如果把损失的物料合并到输出物料量当中，物料衡算可用下式表示： (3输入 = 输出 + 积累 对于有化学反应过程的物料平衡是根据反应平衡方程式的化学计量关系进 11 行的，实际也服从于质量守衡定律的，因为对于参与反应的任何组分也必然服从于质量平衡。但要注意物料物质的量 （ 一定守恒，另外实际上的物料平衡要考虑到开始的物料组成和最后的产品组成，还要考虑组分的过剩量、转化率以及原料和产品的损失等。因此其衡算式成为： 输入物料量 反应生成或消耗的物料的量 = 输出物料量 + 积累物料量 积累物料量表示体系内物料量随时间变化时所增加或减少的量。 对于多数化工过程都是连续的，而且在正常操作时是稳定状态，因此体系内无物料积累，可视积累项等于零。所以衡算式可写成： (3料流程示意图 整个过程的物料流向如图 3图 3 物料的衡算 以下计算过程都以 1苯为参照，时间取 1h 为基准。并结合物料流程示意图对各点进行了详细计算。 过程的物料衡算 反应过程中 量始终不变，新鲜氢气中氢气的含量 R93%（ 和尾气中的氢气含量 R 55%（ 都可以测到。所以过程的衡算就以 苯取原材料中的优级品。 设与 1苯反应需要氢气的量为 N 反应进气中 量： 甲苯 1 预热 气化 反应器 换热器 氢气 成品罐 冷凝器 尾气 2 3 4 5 6 8 7 9 12 )1( 尾气中 )1()3( 即 )1( = )1()3( (3整理得： )()1(3 代入数据得： 纯甲苯的物料流量为 氢气的流量应为 照物料流程图，对各控制点的物料衡算 （ 1） . 反应器入口气的组成（ %（ 3点） 进口气中甲苯的流量： 烃类杂质流量： = 进气中氢气的流量： 进气中氮气的流量： = 反应器入口气总的流量： 苯 =100% = 气 =100% = 气 =100% = y 3,杂质 =100% = 反应器入口气组成列表如下： 表 3反应器入口气摩尔百分比 组成 甲 苯 氢 气 氮 气 杂 质 合 计 %( 00 （ 2） （ % (4,7点 ) 反应的转化率为 100%，甲苯全部变为甲基环已烷； 甲基环已烷的流量： 剩余氢气的流量： 13 氮气的流量： 烃杂质的流量： 反应器出口气总量： 环 = 环 =100% = 气 = 气 = 100% = 气 = 气 =100% = 质 = 质 =100% = 反应器出口气组成见表（ 3 表 3反应器出口气摩尔百分比 组成 甲 环 氢 气 氮 气 杂 质 合 计 %（ 00 （ 3）甲苯入气化器的组成 （ % (1,2,8 点 ) 甲苯流量： 烃类杂质的流量： 甲苯原料气总量： 苯 = 苯 = 苯 = 100% = 质 = 质 = 质 = 100% = 甲苯入汽化器组成见表（ 3 表 3原料甲苯的组成 组成 甲苯 杂质 合计 %（ 00 （ 4） （ % (5,6点 ) 氢气流量 ： 氮气流量： 氢气源料气总流量： 气 = 气 = 100% = 93%; 气 = 气 = 100% = 7%; 氢气入汽化器组成见表（ 3 14 表 3原料气氢气的组成 组成 氢 气 氮气 合计 %（ 93 7 100 （ 5） （ % (9 点 ) 氢气的流量： 氮气的流量： 尾气物料总流量： 气 =100% = 气 =100% = 尾气组成见表（ 3 表 3尾气的成分 组成 氢气 氮气 合计 %( 00 各控制点物料组成及摩尔百分含量总表见附图 1 量衡算 能量的消耗是化工生产中的一项重要指标。任何化工生产都必然要消耗能量。因此它是衡量工艺流程、设备设计和操作制度是否先进的主要指标之一。在物料衡算之后，工艺过程涉 及能耗时必须进行能量衡算。 能量衡算的理论依据是热力学第一定律，即能量守衡定律： 损出入 (3即 输入 = 输出 + 损失 对于某些单元设备的热量衡算，热平衡方程式可写成如下形式： Q 4+ (3式中： 股物料带入设备的热量； 加热剂传递给设备和物料的热量； 程的各种热效应，如反应热、溶解热等； 股物料带出设备的热量； 耗在加热设备上的热量；或可能是气体产物冷凝传出的热量； 备向外界环境散失的热量 根据已知条件和物料衡算结果，对系统中几个重要设备进行能量衡算。回路 15 中有预热器、气化器、加氢反应器、换热器、冷凝器等。预热器开始对以上提到的设备进行能量衡算。 热器能量衡算 能量衡算示意图（ 3 甲苯13025 冷凝水1 7 9 ( l )蒸汽预热器1 7 9 ( g )甲苯 Q 4Q 1Q 3Q 2图 3平衡式： （ 3 查化学工业出版社出版的化学工程手册 _化工基础数据第一篇得以下数据： 2O,179 = 481.6 = 苯 ,25 = = 苯 ,130 = = 潜热， 2O,179 N 甲苯 苯 ,25 4 = N 甲苯 苯 ,130 1 汽带入预热器的热量， 和水出预热器带走的热量， 苯进入预热器带入的热量， 苯出预热器带走的热量， 和水蒸汽的量， 苯进入预热器的温度， 25 ； 苯出预热器的温度， 130 由热平衡式变换得： 入数据算得： 16 化器热量衡算 能量衡算示意图 (3 汽化器230蒸汽1 3 0 ( l )甲苯氢气180230饱和水130氢气甲苯1 8 0 ( g )Q 4Q 1Q 2Q 3Q 5Q 6图 3平衡式： （ 3 查化学工业出版社出版的化学 工程手册 _化工基础数据第一篇得以下数据： 2O,230 = 900 2,130 = = 2,180 = = 潜热， ， 2O,230 2,130 2,180 气进入汽化器带入的热量， 气出汽化器事走的热量， 30的水蒸汽进入汽化器带入的热量， 30的饱和水出汽化器带走的热量， 气进入汽化器的温度， 130 ； 气出汽化器的温度， 180 要求 先要判断甲苯汽化的温度点 参考化学工业出版社出版的化学工程手册 _化工基础数据中的 ： )11(ln p r （ 3 17 )1(ln （ 3 式中 温度下的蒸汽压， 压下的沸点， K； 界温度， K； 界压力， 过 判断，甲苯在 150 汽化，甲苯放出的热量通过设定下面的过程图（ 3求取： 甲苯甲苯甲苯 1 5 0 ( l ) 1 5 0 ( g )1 8 0 ( g )1 3 0 ( l )甲苯H 1H 2H 3H 4图 3 1980 年化学工业出版社出版的化工工艺设计手册第一篇，上册得以下数据： 苯 ,150 =80 = 33.0 苯 ,130 ,l = 苯 ,150 ,l = 苯 ,150 ,g = = 苯 ,180 ,g = 36 = 由图中可知： 2+ （ 3 苯 ,150 ,l 苯 ,130 ,l 苯 ,150 = 33.0 苯 ,180 ,g 苯 ,150 ,g 2+ 18 由热平衡式变换 得： （ 3 即： 2O,230 = N 甲苯 （ 3 化器中用来预热的蒸汽的量， N 甲苯 汽化器中汽化的甲苯的量， 代入数据算得： =应器热量衡算 能量衡算示意图 (3 1 7 9 ( g )8 0 ( l )反应器180 200混合气H 2 3先 ： 混合气 1 8 0 混合气 2 0 0 查 1980 年化学工业出版社出版的化工工艺设计手册第一篇，上册得以下数据： 苯 ,200 ,g =39 苯 ,180 ,g =36 气 ,200 = 气 ,180 = 气 ,200 = 气 ,180 = 甲苯吸热 : 苯 ,200 ,g 苯 ,180 ,g 气吸热： 气 ,200 气 ,180 气 吸热： 气 ,200 气 ,180 1合气进入反应器前的温度， 180 合气进入反应器后的温度， 200 19 混合气吸热总量： Q = N 甲苯 N 氢气 N 氮气 （ 3 代入数据得： Q =104 自外界预热蒸汽所需的量如图（ 3示： 1 7 9 ( l )1 0 0 ( l )1 0 0 ( g )2 3 0 ( g )H 2 O H 2 H 3H 4H 2图 3得： 2O,g = 2O, 100 ,l = 2O, 179 ,l = 2O,g ( 1/2(2O, 100 ,l + 2O, 179 ,l) ( （ 3 入数据算得： 预热蒸汽所放出的热量等于混合气吸收的热量 即 Q = N 蒸汽 蒸汽 应器中用来预热的蒸汽的量， Q 合气由 180变为 200时所要吸收的热量， 代入数据算得 N 蒸汽 = 反应热： （ 3 标准摩尔反应焓： )()()()()( （ 3 )()( 苯，甲基环己烷， （ 3 反应过程的焓值可用图（ 3意 20 ( 2 5 , g )( 2 0 0 , g )( 2 0 0 , g )H 2( 2 5 , g )( 2 0 0 , g )( 2 5 , g )H 3H 4( 2 5 , l )H 1( 2 5 , l )H( 2 5 , g )3H 2H 53H 23H 2图 3 = - （ 3 H = 5 = 苯 ,200 ,g 苯 ,25 ,g 4 = 环 ,200 ,g 环 ,25 ,g 5 =5 00 算得 ： 反应总放热 ： Q 放 = N 甲苯 =106 产蒸汽的量： 水的焓值如下图（ 3示： H 1 H 3H 2 O , 8 0 ( l )H 2 O , 1 7 9 ( l )H 2 O , 1 7 9 ( g ) H 2图 3 (3 21 查得：1,80, 2 1,179, 2 )(21 1,179,1,80,1 22 (3)179( T 80到 179的温度差 计算得： 又反应放出的热量全部用来付产蒸汽 即