物料衡算和热量衡算..
物料衡算和热量衡算
3 物料衡算依据原理：输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量3.1 衡算基准年生产能力：2000吨/年年开工时间：7200小时产品含量：99%3.2 物料衡算反应过程涉及一个氧化反应过程，每批生产的产品相同，虽然有原料对叔丁基甲苯和溶剂甲苯的循环，第一批以后循环的物料再次进入反应，但每批加料相同。
在此基础上，只要计算第一个批次的投料量，以后加料一样。
反应釜内加热时间2h、正常的反应时间18h、冷却时间1h。
加上进料和出料各半个小时，这个生产周期一共2+18+1+1=22h。
所以在正常的生产后，每22小时可以生产出一批产品。
每年按300天生产来计算，共开工7200小时，可以生产327个批次。
要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸，则每批生产2000÷327＝6.116吨。
产品纯度99 %( wt %)实际过程中为了达到高转化率和高反应速率，需要加入过量对叔丁基甲苯做溶剂，反应剩余的原料经分离后循环使用。
3.2.1 各段物料(1) 原料对叔丁基甲苯的投料量设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg，则由C11H16C11H14O2 M 148.24 178.23m x 6054.8得x=6054.8×148.24÷178.23=5036.0 kg折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为5036.0÷0.99=5086.9kg实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为6950.3kg（2）氧气的通入量生产过程中连续通入氧气,维持釜内压力为表压0.01MPa,进行氧化反应。
实际生产过程中,现场采集数据结果表明,通入的氧气量为1556.8 kg，设反应消耗的氧气量为x kg3/2O2C11H14O2 M 31.99 178.23m x 6054.8 得x= 3/2×6054.8×31.99÷178.23=1630.1kg此时采用的空气分离氧气纯度可达99%，因此折合成通入的氧气为1630.1÷0.99=1646.6 kg即在反应过程中，需再连续通入1646.6kg氧气。
物料衡算和热量衡算
3 物料衡算和热量衡算计算基准年产 4500 吨的二氯甲烷氯化吸取，年工作日 330 天，每天工作 24 小时，每 小时产二氯甲烷：物料衡算和热量衡算反响器的物料衡算和热量衡算本反响为强放热反响，如不把握反响热并移走，温度会急剧上升，产生猛烈的燃烧反响， 是氯化物发生裂解反响。
由此可以通过参与过量的甲烷得到循环气，以之作为稀释剂移走反 应热。
〔一〕 计算依据〔1〕 二氯甲烷产量为： kg/h ，即： kmol/h ； 〔2〕 原料组成含: Cl 2 96%，CH 495%；（3） 进反响器的原料配比〔摩尔比〕: Cl 2：CH 4：循环气=1： （4） 出反响器的比例: CH 2Cl 2：CHCl 3=1：〔质量比〕(CHCl 3+CCl 4)/CH 2Cl 2=〔摩尔比〕；（5） 操作压力: 〔表压〕；（6） 反响器进口气体温度 25o C ，出口温度 420o C 。
〔二〕 物料衡算反Cl 2应CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3CH 4CCl 4 HCl假设循环气不参与反响，只起到带走热量的作用。
则设进口甲烷为 X kmol/h ，=h出反响器的一氯甲烷Y kmol/h，氯化氢Z kmol/h。
由进反响器的原料配比〔摩尔比〕Cl2：CH4：循环气=1：原料组成含: Cl2 96%，CH495%。
由CH2Cl2：CHCl3=1：〔质量比〕可得CHCl3每小时产量为：×=h由(CHCl3+CCl4)/CH2Cl2=〔摩尔比〕可得CCl4的量为×－=h用元素守衡法则：Cl 元素守衡=Y+×2+×3+×4+Z ①H 元素守衡4X=3Y+×2++Z ②C 元素守衡X=Y+++ ③解方程①①③得X=hY=hZ=h （1）所以反响器进口原料中各组分的流量：Cl2: ×=h=h 〔纯〕=h=h 〔含杂质〕CH4: h=h 〔纯〕=h=h 〔含杂质〕循环气流量：3×= kmol/h= Nm3/h其中：CH3Cl：kmol/hN2：×4%＋×3%= kmol/hCO2：×2%= kmol/h可知：= 得进口Cl2为kmol/h3 CH 4：－－－= kmol/h进口气体总量： ＋＋= kmol/h（2） 反响器出口中各组分流量：CH 3Cl ： kmol/h CH 2Cl 2： kmol/h CHCl 3 ： kmol/h CCl 4： kmol/h HCl ： kmol/h 循环气： kmol/h出口气体总量：＋＋＋＋= kmol/h（3） 出口气体中各组分的含量：CH 3Cl ： ×100%=%CH 2Cl 2：×100%=%CHCl ： ×100%=% CCl 4： ×100%=% HCl ： ×100%=% N 2：×100%=%CO 2： ×100%=% CH 4： ×100%=%表 3—1 反响器物料平衡组分kmol/h反响器进口组成%〔mol 〕 kg/h反响器出口kmol/h组成%〔mol 〕 kg/hCH 4 Cl 2 CH 3Cl CH 2Cl 22 2CHCl 3 CCl 4 HClN 2 CO 2 总计100 100〔三〕 热量衡算以 25℃为基准温度由《氯碱工业理化常数手册》查得如下数据：420℃时，由《氯碱工业理化常数手册》查得如下数据：物质n(kmol)CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3CCl 4HClN COΔt = 420－25=395℃输入焓：∑输入H = 0表 3—2 反响物料标准摩尔生成焓Δf/〔kJ/mol 〕 物质输入 输出CH 4Cl 2CO 2CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3 CCl 4HCln(kmol) Δf0 -100Δ f =∑ 生成物 n Δ H θ－∑ f m 反响物n Δ H θ=－×106 kJ f m 表 3—3 生成物的标准摩尔定压热容/(J ﹒K -1﹒mol -1)输出焓：∑ 输出 H = ∑nΔt = ×106 kJ℃时，由《氯碱工业理化常数手册》查得如下数据：物质n(kmol) CH4CH3Cl N2CO2考虑4%热损失，则×106×〔1-4%〕=则Q = Q放出带出循环气能带走的热量恰好为反响气放出的热量，是反响温度保持在420℃左右可以维持反响顺当进展。
化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算
化工设计概论第三章_物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算是化工设计中非常重要的环节，它们是进行化工过程的关键步骤，对化工产品的质量和产量有着直接的影响。
本章将介绍物料衡算与能量衡算的概念、原则和方法，并结合实际案例进行详细说明。
一、物料衡算物料衡算是指在化工过程中对物料的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种物料的用量和流量。
物料衡算的目的是保证化工过程中物料的平衡，确保物料的流动和转化符合设计要求。
物料衡算的基本原则是质量守恒定律和能量守恒定律。
根据质量守恒定律，物理系统中的物质质量是不变的，即输入物质的总质量等于输出物质的总质量。
根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。
物料衡算的方法主要有两种：物质衡算和元素衡算。
物质衡算是根据物料的化学组成进行衡算，以化学方程式为基础，通过分子计数法和平衡方程法计算物料的输入和输出量。
元素衡算是根据物料中各元素的含量进行衡算，以确定每种元素的输入和输出量。
物料衡算的步骤一般包括以下几个方面：确定衡算参考物质，编写化学方程式，计算输入物质的总质量，计算输出物质的总质量，计算每种物质的输入和输出量。
在实际衡算过程中，还需要考虑补料和损耗等因素，对补料和损耗进行补偿。
二、能量衡算能量衡算是指在化工过程中对能量的输入、输出量进行定量分析和计算，以确定每种能量的用量和转化效率。
能量衡算的目的是保证化工过程中能量的平衡，以提高能量利用效率。
能量衡算的基本原则是能量守恒定律和能量转化效率的最大化。
根据能量守恒定律，物理系统中的能量总量是不变的，即输入能量的总量等于输出能量的总量。
能量转化效率是指能量输入与输出的比值，衡量能量转化过程的效果。
提高能量转化效率有助于降低能源消耗和环境污染。
能量衡算的方法主要有两种：热力衡算和焓能衡算。
热力衡算是根据化学反应的热效应进行衡算，以热平衡方程为基础，计算输入和输出热量的总量。
焓能衡算是根据物料的热焓变化进行衡算，以焓平衡方程为基础，计算输入和输出焓能的总量。
3-物料衡算和热量衡算
3 物料衡算和热量衡算 3.1计算基准年产4500吨的二氯甲烷氯化吸收，年工作日330天，每天工作24小时，每小时产二氯甲烷：4500×103330×24=568.18kg/h3.2物料衡算和热量衡算3.2.1反应器的物料衡算和热量衡算本反应为强放热反应，如不控制反应热并移走，温度会急剧升高，产生强烈的燃烧反应，是氯化物发生裂解反应。
由此可以通过加入过量的甲烷得到循环气，以之作为稀释剂移走反应热。
（一） 计算依据（1） 二氯甲烷产量为：568.18 kg/h ，即：6.69 kmol/h ； （2） 原料组成含: Cl 2 96%，CH 495%；（3） 进反应器的原料配比（摩尔比）: Cl 2：CH 4：循环气=1：0.68：3.0 （4）出反应器的比例: CH 2Cl 2：CHCl 3=1：0.5（质量比）(CHCl 3+CCl 4)/CH 2Cl 2=0.38（摩尔比）；（5） 操作压力: 0.08MPa （表压）；（6） 反应器进口气体温度 25o C ，出口温度420o C 。
3Cl 2Cl 2 3 4 假设循环气不参与反应，只起到带走热量的作用。
则设进口甲烷为X kmol/h ，出反应器的一氯甲烷 Y kmol/h ，氯化氢 Z kmol/h 。
由进反应器的原料配比（摩尔比） Cl 2：CH 4：循环气=1：0.68：3.0 原料组成含: Cl 2 96%，CH 495%。
可知：Cl296%⁄X 95%⁄=10.68得进口Cl 2为1.48X kmol/h由 CH 2Cl 2：CHCl 3=1：0.5（质量比）可得 CHCl 3每小时产量为：568.18×0.5/119.5=2.38kmol/h 由 (CHCl 3+CCl 4)/CH 2Cl 2=0.38（摩尔比）可得 CCl 4的量为 0.38×6.69－2.38=0.162kmol/h 用元素守衡法则： Cl 元素守衡 2.96X=Y+6.69×2+2.38×3+0.162×4+Z ① H 元素守衡 4X=3Y+6.69×2+2.38+Z ② C 元素守衡 X=Y+6.69+2.38+0.162 ③ 解方程①①③得X=24.87kmol/hY=15.64kmol/hZ=36.81kmol/h（1）所以反应器进口原料中各组分的流量：Cl2: 24.87×1.48=36.81kmol/h=824.49Nm3/h （纯）36.81/0.96=38.34kmol/h=865.82Nm3/h （含杂质）CH4: 24.87kmol/h=557.09Nm3/h （纯）24.87/0.95=26.18kmol/h=585.79Nm3/h （含杂质）循环气流量：3×38.34=115.02 kmol/h=2576.45 Nm3/h其中：CH3Cl：15.64 kmol/hN2：38.34×4%＋26.18×3%=2.319 kmol/hCO2：26.18×2%=0.524 kmol/hCH4：115.02－15.64－2.319－0.524=96.54 kmol/h 进口气体总量：38.34＋26.18＋96.54=161.06 kmol/h （2）反应器出口中各组分流量：CH3Cl：15.64 kmol/hCH2Cl2：6.69 kmol/hCHCl3：2.38 kmol/hCCl4： 0.162 kmol/hHCl： 36.81 kmol/h循环气：115.02 kmol/h出口气体总量：115.02＋36.81＋0.162＋2.38＋6.69=161.06 kmol/h （3）出口气体中各组分的含量：CH3Cl： 15.64/161.06×100%=9.65%CH2Cl2：6.69/161.06×100%=4.15%CHCl3： 2.38/161.06×100%=1.48%CCl4： 0.162/161.06×100%=0.10%HCl： 36.81/161.06×100%=22.85%N2： 2.319/161.06×100%=1.44%CO2： 0.524/161.06×100%=0.33%CH4： 96.54/161.06×100%=59.94%表3—1反应器物料平衡组分反应器进口反应器出口kmol/h组成%（mol）kg/h kmol/h组成%（mol）kg/h CH4121.4175.381942.5696.5459.941544.64 Cl236.8122.852513.51CH3Cl15.649.65789.82 CH2Cl2 6.69 4.15568.65 CHCl3 2.38 1.48284.41 CCl40.1620.1024.95 HCl36.8122.851343.57 N2 2.319 1.44106.67 2.319 1.44106.67 CO20.5240.3323.070.5240.3323.06总计161.061004685.80161.061004685.80（三）热量衡算以25℃为基准温度由《氯碱工业理化常数手册》查得如下数据：表3—2 反应物料标准摩尔生成焓Δf H m θ/（kJ/mol ）Δf H m θ=∑生成物n Δf H m θ－∑反应物n Δf H m θ=－3.455×106 kJ420℃时，由《氯碱工业理化常数手册》查得如下数据：表3—3生成物的标准摩尔定压热容C p,m θ/(J ﹒K -1﹒mol -1)物质 CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3 CCl 4 HCl N 2 CO 2n(kmol) 15.64 6.69 2.38 0.16236.81 2.319 0.524 C p,m θ66.07 45.975 88.287 98.88729.9630.65 52.27Δt = 420－25=395℃输出焓：∑输出H = ∑n C p,m θΔt = 1.093×106 kJ 输入焓：∑输入H = 0则放出的热量：Q 放出=Δf H m θ+∑输出H+∑输入H=－2.362×106 kJ222.5℃时，由《氯碱工业理化常数手册》查得如下数据：表3—4 循环气各物质的标准摩尔定压热容C p,m θ/(J ﹒K -1﹒mol -1) 物质 CH 4CH 3Cl N 2 CO 2n(kmol) 96.54 15.64 2.319 0.524 C p,m θ49.6254.8330.81 53.43循环气带出热量：Q 带出=∑n C p,m θΔt=2.27×106 kJ考虑4%热损失，则2.362×106×（1-4%）=2.27 则Q 放出= Q 带出循环气能带走的热量恰好为反应气放出的热量，是反应温度保持在420℃左右可以维持反应顺利进行。
化工原理_物料衡算和热量衡算
（4）湿物料的焓I’
包括：绝干物料的焓（0C为基准）和
物料中水分的焓（0C、液态水为基准 ）
二、物料衡算
新鲜空气
L, t0 , H0
预热
1 产品 量
G1 , w1( X1 )湿物料
热空气
L, t1 , H1
产品
干燥
G2 , w2( X 2 )
废气
L, t2 , H 2
G2
1 1
w1 w2
G1
(5-30)
四、干燥过程在湿焓图上的表达
1 典型干燥过程
将热量衡算式各项除以W:
G l( I2 - I1 ) = QD - W ( I'2 -I'1 ) - QL
代入： l 1 H2 H1
ε
=
I2 H2
-
I1 H1
=
QD
G W
(
I'2 -I'1
) - QL
B
根据e 的值，把干燥器分成两大类： t2
2 水分气化 量
绝干物料量
W G1 G2 G( X1 X 2) G = G1(1- w1 ) = G2(1-w2 )
单位!
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。21.7.2221.7.22T hursday, July 22, 2021
H0,t0,I0
预热
Qp
QL
L
H1,t1,I1
G1,w1, q1,I’1
干燥
L
H2,t2,I2
G2,w2, q2,I’2
QD
整个系统： 进入 离开
热空气 物料 加入 损失
4物料衡算与能量衡算
4.1 物料衡算
4)确定计算任务；
根据衡算示意图和反应方程式，分析每一步骤和每一设备
中物料的变化情况，选定合适的计算公式，分析数据资料， 明确已知量与可以查到的或计算求出的未知量，为收集数 据资料和建立计算程序做好准备。
5)收集相关数据资料；
▲生产规模(生产能力或原料处理量)； ▲生产时间(年工作时数)；
2、按操作状态
稳定状态操作和不稳定状态操作两类物料衡算。
3、按衡算范围
单元操作过程(或单个设备)和全流程两类物料衡算。
4.1 物料衡算
三、物料平衡方程
理论依据是质量守恒定律，即在一个孤立体系中无论物质发 生怎样变化(不包括核反应)，其质量始终保持不变。 物料平衡方程式的基本表达式为：
∑F0=∑D+A+∑B
▲选择性 ▲单程收率
选择性 =
生成目的产物的原料量 反应掉的原料量 生成目的产物的原料量 原料投料量
单程收率 =
×100%
转化率、选择性、单程收率的关系
单程收率 ＝ 转化率 × 选择性
▲原料、助剂、中间产物和产品的规格和组成；
▲有关的物化常数。 3.1 物料衡算
4.1 物料衡算
6)选定计算基准；
①时间基准：连续生产，一般以㎏/h或kmol/h为基准。
式中，F0—输人体系的物料质量；
D— 离开体系的物料质量； A— 体系内积累的物料质量； B— 损失的物料质量(如跑、冒、滴、漏)
注意: ⑴对于连续系统而言，其系统的累积量为零；
⑵系统是计算时确定的计算范围(工厂、车间、工段、设备等)。
4.1 物料衡算
四、物料衡算的基本步骤
1)确定衡算范围；
首先要确定衡算的范围。衡算范围可能有如下3种情况： ①流程中某一个单元设备；
物料衡算与能量衡算
➢ 2计算反应器1的反应速率;然后计算物流4的组成
由反应速率的定义式得：
r＝
＝
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中 为F I物i,输 质 的出 F 转i,输 化率/入 ; i Fi,输入i / i
已知反应 i器1中CO的转化率为0 80，由此得反应器1的反
分多个衡算体系; 此时，必须选择恰当的衡算体系，
这是很重要的步骤。不然会使计算繁琐，甚至无法
求解。
4 3.1 混合过程
例1 一种废酸;组成为23％质量％HNO3，57％ H2SO4和20％H2O，加入93％的浓H2SO4及90％的 浓HNO3，要求混合成27％HNO3及60％H2SO4的混 合酸，计算所需废酸及加入浓酸的质量;
边界线Boundary Line围起来的区域构成衡算范围;
2写出化学反应方程式;包括主反应和副反应; （计算分子量）
（3）确定计算任务，确定过程所涉及的组分， 明确哪些是已知项，哪些是待求项，如年产量 生产能力、年工作日、产率、产品纯度要求等。
（4）选择计算基准
5收集计算需要数据资料 （6）列出物料衡算方程式,进行物料衡算 列出过程的全部独立物料平衡方程式及其他相
应速率：
r＝
＝0.80.2×100 + 0.5×214 ＝
101.6Fm,输o入 l/h/
物流4中每一物流的流率
已知r后;物流4中每一物流的流率可以用物料衡算求得， 即：
N2平衡： F4,N2＝0 78×100＝78mol/h CO平衡： F4,co＝127 – r＝25.4mol/h H2O平衡： F4,H2O＝628 – r＝526.4mol/h CO2平衡： F4,CO2＝2 + r＝103.6mol/h H2平衡： F4,H2＝107 + r＝208.6mol/h
物料衡算与热量衡算
结果(jiē guǒ)分析
F1=138 kg/h H2SO4 Z1,1=0.40
1
H2O Z1,2=0.60
F2=862 kg/h
2
H2SO4 Z2,1=0.98
H2O Z2,2=0.02
混 合
3 F3=1000 kg/h
H2SO4 Z3,1=0.90
器
H2O Z3,2=0.10
j 1
j 1
总质量(zhìliàng) (2)
NC
NC
F2 Z2, j j,k F1 Z1, j j,k ( k=1,2,…NE )
j 1
j 1
式中：NE 表示(biǎoshì)化学元素的数目； αj,k 是在第 j 组分中第 k 个元素的原子数。
1 反应 2
M j F1 Z 1, j
M jF2Z 2,j
质量(zhìliàng)守恒定律： 物料衡算的基本准则是质量(zhìliàng)守 恒定律。以稳态为例：
物质总流量守恒 原子总数量守恒
摩尔流率守恒 (无化学反应)
第五页，共121页。
4.1 简单(jiǎndān)的物料衡算
① 分析问题(wèntí)； ② 画流程图； ③ 确定系统，分析自由度； ④ 选定计算基准； ⑤ 列出衡算模型，并求解。
空惰气性组O分2
-2
-5
1 反应 2 产品
图5.4 甲醇氧化(yǎnghuà)制甲醛简化流
解：基准：F1=100 kmol/程h甲图醇进料
CH3OH -1
O2 -2
HCHO -3 H2O -4
惰性组分 -5
CH3OH+0.5O2
HCHO+H2O
甲醇 V1=-1； 氧V2=-0.5； 甲醛V3=1；水V4=1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3 物料衡算依据原理：输入的物料量=输出的物料量+损失的物料量3.1 衡算基准年生产能力：2000吨/年年开工时间：7200小时产品含量：99%3.2 物料衡算反应过程涉及一个氧化反应过程，每批生产的产品相同，虽然有原料对叔丁基甲苯和溶剂甲苯的循环，第一批以后循环的物料再次进入反应，但每批加料相同。
在此基础上，只要计算第一个批次的投料量，以后加料一样。
反应釜内加热时间2h、正常的反应时间18h、冷却时间1h。
加上进料和出料各半个小时，这个生产周期一共2+18+1+1=22h。
所以在正常的生产后，每22小时可以生产出一批产品。
每年按300天生产来计算，共开工7200小时，可以生产327个批次。
要求每年生产2000吨对叔丁基苯甲酸，则每批生产2000÷327＝6.116吨。
产品纯度99 %( wt %)实际过程中为了达到高转化率和高反应速率，需要加入过量对叔丁基甲苯做溶剂，反应剩余的原料经分离后循环使用。
3.2.1 各段物料(1) 原料对叔丁基甲苯的投料量设投料中纯的对叔丁基甲苯为X kg，则由C11H16C11H14O2 M 148.24 178.23m x 6054.8得x=6054.8×148.24÷178.23=5036.0 kg折合成工业原料的对叔丁基甲苯质量为5036.0÷0.99=5086.9kg实际在第一批生产过程加入的对叔丁基甲苯为6950.3kg（2）氧气的通入量生产过程中连续通入氧气,维持釜内压力为表压0.01MPa,进行氧化反应。
实际生产过程中,现场采集数据结果表明,通入的氧气量为1556.8 kg，设反应消耗的氧气量为x kg3/2O2C11H14O2 M 31.99 178.23m x 6054.8 得x= 3/2×6054.8×31.99÷178.23=1630.1kg此时采用的空气分离氧气纯度可达99%，因此折合成通入的氧气为1630.1÷0.99=1646.6 kg即在反应过程中，需再连续通入1646.6kg氧气。
（3）催化剂催化剂采用乙酰丙酮钴(Ⅲ)，每批加入量10.4 kg（4）水的移出量设反应生产的水为x kgH2O C11H14O2M 18.016 178.23m x 6054.8得x=6054.8×18.016÷178.23=612 kg产生的水以蒸汽的形式从反应釜上方经过水分离器移出。
3.2.2 设备物料计算（1）计量槽对叔丁基甲苯计量槽：一个反应釜每次需加入的对叔丁基甲苯质量为3475.1÷2=3475.15 kg对叔丁基甲苯回收计量槽：每批反应结束后产生母液1834.8kg甲苯计量槽：每批需加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg（2）反应釜：反应结束后，经过冷却、离心分离后，分离出水612kg，剩余的对叔丁基甲苯1834.8kg循环进入下一批产品的生产。
分离出来的固体质量为：6950.3+10.4+1646.6-612-1834.8=6160.5 kg 。
（3）进入离心机的物料：6950.3＋10.4＋1646.6－1834.8－612=6160.5kg （4）脱色釜：分离机分离出来的粗产品移入脱色釜，加入甲苯做溶剂，加入量为396.1 kg，搅拌升温将产品溶解，再加入76.5 kg活性碳进行脱色。
进入脱色釜物料：6160.5+396.1+76.5=6633.1kg 。
（5）保温过滤器：分离出废碳104.3kg ，滤液6633.1－104.3=6528.8kg （6）结晶槽：每次过滤产生的滤液6528.8÷2=3264.4kg（7）产品离心机：结晶槽中的浆状物料放入离心机中进行过滤，每批过滤出滤液甲苯361.4 kg ，过滤过程中由于甲苯挥发造成的损失约34.9 kg 。
过滤后的滤饼用528 kg 水分批洗涤滤饼，产生废水521 kg 。
从过滤器移出湿滤饼：528+6132.5-521=6139.5 kg（8）干燥器：除去产品中含有的水6.3 kg ，最后得到产品.：6139.5-6.3=6133.2kg图3.1物料衡算汇总图（以kg 为单位）：4 热量衡算原理：输入的热量=输出的热量+损耗的热量催化剂10.4对叔丁基甲苯917.4对叔丁基甲苯3475.1氧气823.3反应釜水306冷凝器3058.3离心分离器活性碳76.5脱色釜3557.9保温过滤器废碳104.3甲苯计量槽396.1361.4冷却结晶槽离心分离器滤饼干燥器产品对叔丁基苯甲酸30583075.3洗涤水528废水5213064.33453.6对叔丁基甲苯6950.3氧气 1646水612 6160.5 对叔丁基甲苯1834.8 6633.1产品对叔丁基苯甲酸6133.2 干燥器 6139.5滤饼 6132.5 6528.8氧气 1646.6 水6124.1 反应釜4.1.1 升温阶段 物料数据：进料对叔丁基甲苯3475.1kg ，氧气一共2380 kg ，进料温度都为常温25℃，在反应釜里利用夹套加热至反应温度170℃。
平均温度都为：（25+170）=67.5℃由液烃比热算图（物性数据计算中液烃比热章节）： 已知对叔丁基甲苯的比重：0.853 查得67.5 ℃ 下的比热为 0.56千卡/公斤·℃=2.34 kJ/kg·k)氧气的比热容计算：)(22-+++=DT CT BT A R c p639.3=A 310506.0-⨯=B 510227.0⨯=C 0=D)110227.0310506.0639.3(314.825T T cp ⨯--⨯+⨯=9183.0=p c kJ/kg·k ）==∆t p mc Q 1 3.169×105kJ/kg·k ）对叔丁基甲苯的吸热量：t mc Q p ∆=2=3475.1×2.34×（170—25）=1.179×106 kJ/kg·k)加热介质：用热导油进行加热，选用YD―300系列热导油，令其进口温度为230℃，出口温度为200℃。
中间加设加热器使热油循环进行加热。
基本数据如下：表4.1 YD―300系列热导油密度（㎏/m 3） 比热容（kJ/㎏·k ） 导热系数（W/m·k ） YD―300系列热导油200℃ 889250℃ 855200℃ 2.43250℃ 2.60200℃ 0.11250℃ 0.107200℃～230℃的平均密度为882.2kg/m 3，平均比热容为2.481kJ/(kg·k)，平均导热系数为0.11w/(m·k)。
由公式τt mc Q p ∆= 加热时间为2h ，可计算出每小时所需热油循环量:τt c Q m p ∆=/=10053.1kg/h4.1.2反应阶段 燃烧热：查得燃烧热：氧气为:0 水为：0燃烧热估算（参考文献：化工数据导引，王福安主编）： Cardozo 法估算:N H S C 56.60621.206)(--=∆ N H l C 13.61098.196)(--=∆∑∆+=iC N N NNc —化合物中C 原子总数 ΔNi=各种结构和物相修正系数对叔丁基甲苯：N=11+（-1.173-0.031+0.012ln4-0.031+0.012ln1)=9.78 N H l C 13.61098.196)(--=∆=-6165.05kJ/mol=-4.159×104kJ/kg 对叔丁基苯甲酸：N=11+(-1.173-0.013+0.012ln4-1.038)=8.79N H S C 56.60621.206)(--=∆=-5537.87kJ/mol=-3.107×104kJ/kg 过程如下：170℃原料25℃原料25℃产物170℃产物ΔΔH 1ΔH 2ΔH 3H∑=∆=∆t mc H p 12543.4×2.34×（25—170）+823.3×0.9183×10-3×（25—170）=—8.63×105 KJ氧气的燃烧热对叔丁基甲苯的燃烧热水的燃烧热热对叔丁基苯甲酸的燃烧3/2Q -Q -Q +=∆Q H 2=-3.107×104×3027.4-(-4.159×104)×2518.0=1.066×103KJ∑=∆=∆t mc H p 33027.4×2.193×（170—25）+306×4.174×（170—25） =1.148×106 kJ=∆+∆+∆=∆321H H H H —8.63×105 +1.066×103+1.148×106=2.86×105 kJ由公式τt mc Q p ∆= 反应时间为18h ，可计算出每小时所需热油循环量:τp c Q m /==6406.8kg/h 4.1.3保温阶段表4.2 常年运行工况允许的最大热损失表4.3 保温层平均温度m T 值加热和反应过程都需要保温，保温阶段需要吸热量：反应釜内反映温度为170℃，内插查得允许的最大热损失为125.6W/m 2,平面型单层绝热层，在最大热损失下绝热层厚度的计算[]1s s T T Q αδλ⎛⎫-=- ⎪ ⎪∂⎝⎭ )113.4(-()0.0420.0002370m T λ=+⨯- )213.4(- ()'6 1.163s s ω∂=∂+⨯ )313.4(-s T —管道或设备的外表面温度，无衬里时，取介质正常运行温度，℃；T α—环境温度，室外保温，取历年的年平均值的平均值；λ—绝热材料在平均温度下的热导率，W/(m·k)；设备、管道及附件表面温度（℃）50 100 150 200 250 允许最大热损失（W/m 2）5893116140163周围空气温度（℃）介质温度（℃） 100150 200 250 257095125150s ∂—绝热层外表面周围空气的放热系数，W/(m 2·k)δ—绝热层厚度，m ；[]Q —绝热层外表面单位面积的最大允许热损失量，W/m 2； m T —保温层的平均厚度；查表4.3得m T =107 's ∂—对保温 's ∂取11；W/(m 2·k)ω—风速，取5m/s ； 将数据代入公式得)16.12525170(sδλδ--=）（7010700023.0042.0-⨯+=λ()21165 1.16328.4w/(m k)s ∂=+⨯⨯=⋅求得 0505.0=λ 05652.0=δ，圆整后取070.0=δ。