【醋酸乙烯合成反应器的能量衡算计算过程案例（论文）】

醋酸乙烯合成反应器的能量衡算计算过程案例因热容受温度影响，根据公式查的相关物质在不同温度下的热容公式温度系数如下：表6气体热容物质名称abc乙烯11.84119.67-36.51醋酸2.01425.5965-0.3409氧气36.160.845-0.7494醋酸乙烯0.22377.0244-0.2544二氧化碳26.7542.258-14.25水30.0010.7-2.022反应遵循热量守恒定理，平衡式Q，其中热量平衡原理：=。设Q1：反应物料进入到反应釜产生的热量Q2：冷却剂与系统交换的热量Q3：反应过程的热效应Q4：反应后气体带走的热量Q5：反应器本身消耗的热量Q6：反应器过程中热量损失根据热量平衡原理则要求：1.1反应部分的操作条件(1)进料：温度170℃，压力为0.75Mpa。C2H4进料流量为2714.96kmol/h，CH3COOH气体流量为1206.65kmol/h，O2进料流量为452.49kmol/h。摩尔分数：C2H4为0.620，CH3COOH为0.279，O2为0.101。质量分率：C2H4为0.467，CH3COOH为0.444，O2为0.089。(2)出料：温度185℃，压力与进料的压力大小一致。C2H4出料流量为2443.46kmol/h，CH3COOH气体流量为965.30kmol/h，O2出料流量为147.96kmol/h，CH3COOCH=CH2的产品流量为217.80kmol/h，H2O流量为344.70kmol/h，CO2流量为122.17kmol/h。摩尔分率：C2H4为0.576，CH3COOH为0.228，O2为0.035，CH3COOCH=CH2为0.051，H2O为0.081，CO2为0.029。质量分率：C2H4为0.425，CH3COOH为0.359，O2为0.0.029，CH3COOCH=CH2为0.116，H2O为0.037，CO2为0.034。根据公式可算出相关物质的平均摩尔热容，进料温度为170℃，经过一系列的反应后，反应器物料出口温度为185℃，则乙烯在不同温度下的热容为：170℃时：=57.689=241.43185℃:=58.989=246.87同理可得醋酸、氧气、醋酸乙烯、一氧化碳等物质在不同温度下的比热容，如下表：表7反应部分物质比热容物质名称170℃（kJ/kmol）185℃（kJ/kmol）乙烯241.43246.87醋酸18.5318.86氧气152.28152.29醋酸乙烯13.7514.18二氧化碳178.59180.44水蒸气143.73144.281.2反应部分的能量衡算根据物料衡算得出各组分的质量流量，以及反应器的进出口温度、物质比热容，结合能量衡算式Q，进来接下来的计算：乙烯的质量流量：醋酸的质量流量：氧气的质量流量：Q1=(76154.62×241.43+72459.33×18.53+14479.68×152.28)×(185-170)=3.29×108kJ/h经查得C2H4、CH3COOH、O2、C4H6O2、H2O的标准摩尔生成焓依次为52.28kJ/mol、-436.4kJ/mol、0kJ/mol、-3657.78kJ/mol、-241.82kJ/mol；解得反应热H=-3515.48kJ/mol，那么反应的热效应：Q3=-3515.48×217.80×1000=-7.66×107kJ/h反应后气体带走的热量：Q4=(2443.46×28.05×246.87+965.32×60.05×18.86+147.96×32×152.29+217.8×86.09×14.18+344.17×18×144.28+122.17×44×180.44)×(185-170)=0.31×108kJ/h因为Q5+Q6=Q2×15%，故Q2为：Q2==-2.214×