甲 产
、、
了入
、
护、
‘、 丫 、
创
、
、
!
化 学工程 设
基计讲座础、
价、了 厂
一
∀
、尸
、
尹
、、产
、
、厂
、
流了 床化 反 器 #三应 ∃大
连 工学 化 工院 系化工 原 理 教 研室
第 节流 三 化 反应器 设 计床 举例 用
二 硝 墓 苯 甲 催化加 制氢 取二 胺 基 苯甲的 流 化床 反 应 器 设%&
∋一
设 金 卜条件
(
决
)# ∃ 》化反 应 方程
∗式+,−
∗
+∗
0
(
1
飞 厂
一
2“(
千
+4
(
、5
6
气
), .
》二
+
)2
】
(
竣
又
)
,八
/
3
此处
厂,
6 一反
应
热8
、 、、
7
,
/
39 分代 表 别各 料物
后
作面 标下 7
用,
#
∃二胺基 甲 苯 产量 为 : −>
吨〔 年
〕77
纯度 ; 为
7
#= ∃ 原料 硝 基二甲苯 的 纯 度 为 :;
《
:
、:
∃
反 应过 程 转的 率化 ? :为
7
# .∃ 各段 的 温度制
控
汽段
反化应
出 口段
#处?∃ 催剂化
(
−
℃ =− ℃ ,=−
门∗
7
>
催化 剂 负 为荷−
,
)公〔斤 硝 恭几 甲苯 公 斤催 化 小剂时 二
・
=,
玉度
, 、 二≅
−)−。
,
公〔 斤米
昌
〕,
堆积 重 度 . :为 −〔 斤公米 〔
毫米 〕
−
。〕
催 化剂的 最 大颗 粒 径 直为 。 竹 :迄毫 米
〕
最。
小直径 为 )−>
:
4
平均 直径 为 )−>
毫 米〔〕
(
流化床 应器反 设的 计 可 分为 下 列 个几步
骤)、
根
据化学 反 应 程方 式 等已 知 件 作 条 料 物衡
确算定 反应物
、7
、
生 物成 的物 性 数 7
。
= 参4
、
作
热量衡 算7
、
反 器 的 结应构 设计 和 算
。计
按 此
步 骤 分 计别算 于
下 ; 一与一
)
一
物、 衡 算料根 指据定 的量产计 算 二硝 基 苯甲 投的 量料
,
,
,
Α
Β。
#
下
−
− 计天算 指 定二 胺 甲 苯基的 产为量: − 〔吨 年 〕 每 按 年作工日 为 = 折 算 为 )
(
表 示 枷 应前反 的量 ∃,
(
,
产
品 纯为 度
Α
,
旦巫丝 卫 瓮黯
Χ
“,
公〔
、
・〕时
(
根据 化学 反 应式
,
可 求
纯得度 为 ) −
,
Δ
.二 万− 厄厄
)
,)
)
:
>
〔公斤 小 时
〕,
但
因 二 基 甲苯硝 纯的 度为 :。
(
,
反 过应 程 转的化 为 率 :?
所
以二 硝基甲 苯 的 实 际 投
仪料
一
二Ε
)仓
,
5;:
(。
(
火
−
>
:
?
4)
>−
贬公斤 小 〕
时(
、
算 计氢 气用
量,
Α
∃ 设
氢 气 取 与二硝基 甲苯 用量之 2比浏
。2
、 切为
(
)
#
分
比∃
子
后,面 的计 算将 证 这一明比 例 是合 适 的按 公 斤分 子 计数的 二 硝 墓甲 苯
用量
为(
2
、
。
一
甘
人
红
Ε
)
二4
)
,
,) 4−
又二
−
>
,
?
〔 斤公 分子 小 时〕二
2〕 州
Χ
− 28。 二 4
)=
,
−
>
?,,
抓
>
〔公
斤 分子 小时 〕
即=
、
Α
。二
二
火
.
4
〔公斤
Φ(
小时
,
〕通
过 分布 板 的体 气 量 反 应 # ∃
即前Α
,
,
Α
气 体量
.Α
>
括包 二硝 甲墓苯 量Α4
、
∃和帐
气
聂
Α。
。
,
一Α
入
。Γ
、Η( #,子
二
)4
Γ
二4
−
4
>
〔
斤公小 时 〕
相 应 的重
量 百 分比 为Ι
八。Χ
一8
义
)−−
二
;
.>
4
“=−
.
>
( 立基硝甲苯 在常 下 于压= − 时 的蒸℃ 气 积 为体
场
掇氢气
积体为
(
Χ
‘
・
‘又
=
?
Γ
−=
二
?=
=
>
〔米
“
小
时
〕
气 体场总量 为
一一
弩
、、
〕
4 Κ
> ∃ 二
。、
?=
Γ
=−
二
=
?
)“
; −米
〔小时
二
(Λ
(
Λ“
Γ
Λ
(
=
>一
卜)
;−
)Χ
=
>
米
=
〔小
〕
时一
.心一
应相 的体积 百分 比为 Μ
。
”‘Χ
=
>
Ε>
。 >
。・
五>
=
盛∃ 一
丁
(入
土” Ν “
怪乙
羚理
( Μϑ 二
;
:?
.4
、
计 算 反
应 后 各 种 气体
的量 胺 基 二 苯甲量
Α
,。
)
∃生成
前
已求得
(
Χ
公,斤小时 〕, 〔.
反
段 应 温 的度 ,为− ℃
=Λ
其 体积
为.
火
>
,
/ (二
)
,
4
Ο?=
,Γ−
二?=
:
>
=
〔
米
”小时
∃ 生成〕 的 水蒸 汽量
Α
,(
根据 化 学反 应式 的 例比 关系Α
9
Χ
,
可山 胺二基 甲量 求苯 得 蒸 汽水生 量 成为
二
(.,
Κ
− 4) 〔公
,
斤小 时
〕相
应 的体 积 为Μ
,二
二
生互
),
,
又
>
Δ
4
=?Γ
,−
?=
>
一
)
)〔−米
”
小
〕时
=
∃过 剩
氢 气的量。
Α
。
( 氢从气 用量
.4
〔公
斤 小 时 中减 〕去参 加 的 气氢最 得即 过 剩
(
的气氢量
根
据化 学 反 式应 的 例比 系关可 得求参加 应 的氢 气反量
.,为又
)
)
二.
>
;
〔. 公 斤时 〕
小
ΧΑ
、
0二
.
4>
一. .
;>
:
:
>
?〔公 斤
小时
〕
相应的 体 为积Μ
一
:
・
丫
,
‘
又?=
Γ,
−
二
?=。
(
).) 〔 米
“
小
时〕
4
一
∃
二 二 硝基 苯甲过 剩量
Α
己 求 而得 硝二基 甲 苯的 料投 为 量) 4公〔 斤 时小
〕4
)Δ
,
,
’
纯二故硝巷 崎 量
苯
为(
−
:
;
>>
Χ
= )4二
>
〔公 斤 ;小时
〕质杂 为量
)4
,
一
)== ;
?
)>
〔
斤 小公 时〕
,
反 应 质 量杂不
1
变为 了
简 化算
计
将, 这部分 杂 质看 是作 未反 应的 硝 二 甲墓苯
。
,
于是 投从(
量料 和 减 去反 应 所 消 耗 量的
,.义
即得二 硝 甲墓 苯的 剩量过二
应 所 消反 的 二 耗硝 甲墓 为苯
),
)))−
>
〔4 公斤
时小〕 一.一
)
过剩 为量
(
Β Α
Χ(
)
4
一
)
−
)>
4
二 4−
>
.
公〔 斤小 时 〕
相
应的 体积
Λ
:
为、
84−
>
.
Ο
>
),
,
又续
?= Γ?
=
,
−
− )二
“
〔)米
小
时
〕 应反 的 后 气体总 量 二
Α
二
(
(
Α忽
Α
人
十,
Α
。
Γ7
Α
二
二
,
十Α
二
,
4−
Γ. :
> :
>
>
?
十.
十 4− , )
>
,二
似
>
4
〔公斤 卜户 时〕 。
据根计 算
Α
Α
−4
4(
公 〔斤 时小 〕
符合物质 守 恒 定律
相应的 重 量百分 比 分别 为
4 −
,.
>
义− 理 4
Ι
二
>
)−−
二
;
>)
,
Ι((二
?
>
=
=
==>
9 二Ι
;
)>
娜
石
反
应后 气 体的总 体积流 为量
Π
Λ
Χ
−)
>
)
Γ(
)
.)
Γ:
>
=Γ
))
−二
)=
盯
>
心 米〔
“小
时 〕
相 应 体的 百积 分 比分别 为
−
>)
一 )
滋
义
)
; ?
=Μ 民“
)−
−
二
6
?>
Λ
Λ
一
飞、Χ
;−
>
=
>
, ) )
)
二 二
?
>
将 物料 算 衡列表 以 便 用查# 附表
∃
。
附
表) 1
Θ
物 料
衡 算 表
一一& 二 公斤 &小时一
Ε
#
重∃
;.4 ,
Ι
Μ
里 迷小时
Μ。
Ρ
一
)4
=
>
44
户 月
.
>
二
一… ( & Ε
Ε
4
一
“4
=−
>
.
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;
?>
:.
1Ε
吧…
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Ε
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,=
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,
一
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.
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1&
.,
Ε
−
>
>
月
>
>
>自
叫
>斗
‘
==
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:
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…
Ε&Ε 、。 )、。 ),
Ε,
>
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…
” ‘.>
・
—
—) − ))=? 4
;
?>
,
−4
>4
)
−−
>
−)
,
=
)− − −
>
Σ
“
−4
)−−4
−
)−−
,:
心
二
棍 气合物体 参性数的 计 算( (
卜 混合气 体 的重 度
通过 分 板布 原的料 混 合气 的体 重度
为
一丫 一
0 Λ
旦篇专
二
”‘ ::
・
〔
公 斤米
“
一
.一
应反后 合 气体 混的度 重为
Ε丁Π
一
一芬
奋
Α
场(
(
Λ(
一 Χ
Θ
Θ —一
—4 4
− >
>)=
;
?— 4
“−
) ?4
〔>公斤 米 “
〕
、 混合 气 体 比热
Τ
计的 算 式公
混二
%艺Τ
Ι (
式中
,
Ι
,
Τ
(
在、二
Χ
— 组分的 比热〔 卡千公 斤 —时 〕 各 气 的 体比热 可 从手 册 查中到 −,
%
,・
%组分
的重量 分数
(℃
。
℃
(ΤΒ
二,
−
>
= ,
,.
。 Χ∗
=
:
>
,
Τ二二
−4 : :
>
,
−
>
,〔 千卡 公 ℃斤〕 4 ・
。
比
热随 温度 变化很小
)
=在 ℃ 时 −的 各气体 比 热 仍可用 此 值
。
各
气 体 重的量 百 分 可比由 前面 的附 表
查到
。进
入 分 布 板的 混 合 体 比气 热为
Υ ,
(
Χ
Υ
,Ι , ϑ
ΥΓ二Ι
ϑ ϑ 二
= −,.
>
又
−>
.4 Γ ; =:>
Δ
ϑ
=.−>
二
)
>
=
4(
〕 # 千〔 卡斤公, ・
反 应
后混 合 气 体 的 比 热为
Υ( Χ
人ΙΥ人
ΥΓΙ冷
。
>
(
Γ
Υϑ
Ι(
Γ
Υ 。 Ις
“
−
>= .
,
);
Ο
,
・>
Γ
=
>
:火
? =
>
Γ
−
>
4:
:
义
==
>
=
沁
Γ−
4
火
,
); .
(>
二
>)
?
〔
千 卡公斤 ℃ 〕
,
=
、
混合 气 体的 粘度
计算 混
气合体 粘 的 常度用 公 式
对 于
含氢 气 量 的大不 适
用。
现
推
荐下
(
拜式昆一
心
退 兮 8
又了 艺Ο
Ω,
Ω
式
中
,
户
Ο 气 —体的分 子分 数
—、八
Ω体气粘 度
,
〔 厘泊 〕
, 体#积 数 分∃・
一
#卜劫
4
“
今#
会∃ 〕
她
“
了Σ
了 、 亏
十土
Ξ,
Ξ
Ω
处
,此
Ξ%
、
Ω
—
一
体 的 分子 气量
7
。按 此 式
计 算 结果 实与 测 比较 误值 差 为仅 =
,−,
。
一
—标下
,
表 示 某
分 气组
>
体− : =∃
,
,
为
了简 化计算
,
可忽 略 不 计 #
或 当 作 水汽一 并 计 算
∃,
由
此 而 生产 的 误很差
。小 。
。
这样
只
需计 算氢 水和 汽棍 。
合
的物 粘 度# 后面 导 热系 的 计数 算 仿 ∃此
在
∀ 。Φ二
−
时℃各组 分 气 体 的粘度 可 手由册 查 到 ,
>−
分子分 数 # 体 分 数 ∃积由附 表 ) 查 得
−
>
−):
,=
,
(拜Χ −≅
>
−
); 〔 厘
泊〕
7
Ο
二
。
−=;
,
Ο
9
二
− −?; #>
包括
、
8
∃3
Ξ又
/
ΧΕ
人
Ψ 9
二
,
。)
将 Φ式用 于 例计本算 Ψ
下一
(
.一 =一
。
二混
一竺Ε丝 )
Γ
拼扩
Θ
十
Ο
了 Δ 」
ς
Θ
Θ
Θ
一
一
8
” ,
9
)十
八夕
,
介
Ο
0
0
Ο
9共
中,
8习
,二
尸撇
∃ 分 勺 份∃
拜”
念人
。
,
一
二
的 计直 算圣
,
只 需
将 式中相 上 应 的 下 标改变 即可Ο
) , Ο9
。 先计算 八
二
(
、,
(
,、
八
(
。
。值
,
、
。1 耳拜 求
、
−>
;
−
=二
−− ?;>
;
=>
Δ
≅Ο
只
−
>
)−?
户介朴9
−
>
− )= :>
二− )− ;Ε
一
−
>)
?
户
犷Χ
)
>妞
Ξ,
二
。,
>,
,
Ξ9
了
Χ
— Χ ),
一
一
二
Λ
))
)
Ζ
8
,
二≅
〔
〔
) ‘ Γ ‘。 ?) 几 么∃ 。#∃
・
栋
〕‘
4 %
#
Γ
−
> ) )巩∃
Ε
二>
−
4
了
百Γ
“‘, , #。
‘
)
”8
习 “
城 1川
二
烧
Ο
4一
−
>
=
).
)
#
;Γ ∃0∀
井汉
Χ
− −
)=: ,
−
>
>);
−Χ
)
Γ
>
4−
−
)
?
,−
)
Γ−
>= ).
义
; =
(>
− −
): 公 〔 1∃0〕 亚
分>
‘
4
,
合 气 混体 导 的系热数 ,
Δ 艺入
( 入
按 下
式计 算
,
入
#ΗΞ, ∃
一
石万 硕万丽
巩〔千卡 米小时 ℃ 〕
7・
式
中
,
一一乳导 热系数 Δ
,‘
一
分一 子 分 # 即数体 积 分数∃
。Ξ
一一 子分量
手查
,
在册,
− 时℃ 组 各分 气体 导热的 数
系・
为
(
际
Χ
>
−):
>
〔千 卡米 小 时 〕℃
,
>>
标二
> −
帕
: 4千〔卡 米时 ℃ 小
〕
・−
>
:
)义
−
>
−
=
−
>火
入(
“
#∃肠 # )∃= ・
Γ
−
>
−
−= 4>
、
− − ; 了Δ# ) : ∃‘
,−
”
− = 又−
・Γ
−− −?
义
#% ∃,钝
−
>
)
:〔 千卡 米 小时 ℃
一 〕 Υ一
4
现
将气 的物体 性 数列 参于表下 # 表
附表附
∃
。
气 体的 性 物参 数 。
℃
执> 、Ψ
料
进 应 前 反料
二 一硝墓 苯
粘 甲度
导
热・
系
・数
〔公 斤米〕 1 〔千卡 公千
“
〔厘泊 〕 〔 千 米 小 时 ℃卡〕
−
ΕΕ
>
=
.
竺Ε, Ε& 二二二 二 二 … 二二
−…>
:)
二:胺 基 甲 苯
出 (应料 反
后
。
∀! !∀&
#
∃∃% ∃∋
水汽
#
。
)(
#
∗∀!
过剩二 硝 甲 基
#
苯∗
+&∀
.
生混
三” 乘
合
氢体
气
…−一
,
,
,
,,
一
∗
・
。
∃!%
,.
#
∃
∀
#∗
《 ) /∀
。
∃∃∀&∃
(〕
∃ /
。∀
热
衡量算 热量 衡 算 目的的 于 在 确定从 反应 移 器 走(或 人加) 多 热少量
以维 持正 常反 应 的温 度
,
为
设 计 内换热 器 供 必提需 的 数 据 反应热 的 算 计 。化学 反 应 反 的热 应
11。3 1。 正为 值
时
,。
0
,可 通 过 化以 合物 的燃 烧 2热 来计算
,
5即
4
2
。
‘62
。
,
7
2一
“
一8
9
2
。
,
(。0表 放 热反 应示: 1 为 值时
“
,
表 负示吸 热 应
反
04
、
6
、
7
、
9 分 子 为
数。
∀ ℃在
/
时,
有 机化 合 的物2
;
标 准
燃 热烧/+
#
”
2
“
可 按
下 式 计算
3
∀
艺
(= 刁
)
千 〔 卡> 克分 子〕
,
式
中,
一一外 电 子数层( 或转 位 电子 数 )
刁一 一 对于与 代 取基相 连 键的的 校正 :
值=
、
一一 在 分子 中 同 一 种 取 基代 的数 目?
≅
−。
。才
、
=
的 值均 可 数在化 工设 计 册手 查 中到
。
了、
”
“、
一
ΧΒ
( )∃ 二硝基 甲苯 分子 式 为
Α
于是
,
尹
Χ
Δ 位转电子 数
。
3
(
石
丫
工)
味
/,
丫
∗十
( Ε
义∃
)
3
∗/
一
∀一+
取
代 基校 值正及 数 一目 52 一∗
[
+5
Ψ
(
。
至 =
一一
=
石
。
)
8“
.
>
−:
义
=
Γ
#Ο
)
=0
= : ∃大
>
,:.Χ
〔 千卡 分 子 〕
+克写
#∃ 二 胺基
甲分 苯 子 为
式彭
、+
Γ
一
2
+
于是
漆,
∗
转
位 电子数
2 一 +一+
∗[
“
ΖΧ
#
、
?
4
∃
#
)−
刁义
)
∃
二=
∴
忍 )
,
火(
:
>.
。
一又(
=
>
:护
“[
.>
−
:
=
,
#
十Δ
. :
>
一
)
=
>
:
∃
Χ(
)。。 〔千。
一
0
克 叮 子分〕
#=∃ 氢二
,
+
Δ
的 烧燃热可直 接从 手册 中查 到
>
二
=
4
;)
“,
,
>.
4
〔千卡
分 子 〕
二 Χ
(克
−水不 能燃 烧即 [ 此因 : ℃在时 的标准 反 应 为
,热
# 姜
∃
66
‘。
二
[
。
人
Γ
Υ
[
。Χ二
一[
。
二
Χ
。:. Γ .
.: 、
4−
>−
一
)
− −
−
一
..
〔千
卡克分 〕
子
5
Υ
.一.)
>
〔 千卡 克 二
〔千 卡 公 〕斤〕 〕的 量热
。
即 每生
成
),
〔 公斤 二〕胺 甲基 将苯 放出
。 −〔卡
千今 小 每时 产 生 , .公〔 斤 〕的 二,
胺
基甲
Α
苯3
−
℃ 时反 应的 是 在,
, 此还 要因折 算 到 ,− ℃时 的反 应
热
一
可 按下式 算
,计− 一
(
Χ6
> 。
Χ
ϑΑ
6
(
。。
十Α
(
∗次(,
Α
,
(
∗
水
Π〔 千卡 时 〕
−小4>
此
处
,
Α
(
二
.
,
〔公 小斤 时〕∗
二
Α
Α
(Χ・
Χ
4
〔公斤 时 小〕
)
又
,
>,
刁
∋Χ
.
二::℃
Β
热∗
比
Χ
(Α
)= =’
)
>
? 千〔 卡 斤 公 〕 #℃ 均 见 前表附−
4
>
∃:
二
:
6ϑ
,
。二 , 义
.−
−
,Γ
4义
%
>
=
,
=Δ
::
一
4
4−
义>
)
>?
义
)
:> 4 )−火
”
七千〔 0小 Η时 〕。
一
由计算 结 果 表 明
在
学化反 应
,时
>每小 时
放 ) 出 :4
二
护
)〔
千卡〕 的热量
外此6
(
在
化 反 学应后Χ
混
合气 体 出 在口段 由于温 降 度低而 放 的热 量为出
#,− :#
)−>
−4
>
4Δ
%
?
Δ
一
−=
):∃−−−
〔千
卡小 时 〕
〔 千卡小 时〕
进 分入 布的板混 合 气 温 度 体高升 所需 的量热为 6
(Χ
−4
>
Δ
)4
>
==
义
一
=
−∃
二
)=.
−−
流
化床 换 热内器 应 取 走 热 的量 为
6 ΑΧ二 6
ϑ
6一
,
Γ
(
6
,Χ
=:
Δ
)
−”
〔 千卡小 时
〕
,后面 在设 内 计 换热 时器 内置 热换器
,
还
应 虑 设考备 对周 的围 热损
失还
要 分别 在 相 浓段 稀和 相段 设
Ρ
计算 方 法详后
。
待续
]
.一一
右
甲 产
、、
了入
、
护、
‘、 丫 、
创
、
、
!
化 学工程 设
基计讲座础、
价、了 厂
一
∀
、尸
、
尹
、、产
、
、厂
、
流了 床化 反 器 #三应 ∃大
连 工学 化 工院 系化工 原 理 教 研室
第 节流 三 化 反应器 设 计床 举例 用
二 硝 墓 苯 甲 催化加 制氢 取二 胺 基 苯甲的 流 化床 反 应 器 设%&
∋一
设 金 卜条件
(
决
)# ∃ 》化反 应 方程
∗式+,−
∗
+∗
0
(
1
飞 厂
一
2“(
千
+4
(
、5
6
气
), .
》二
+
)2
】
(
竣
又
)
,八
/
3
此处
厂,
6 一反
应
热8
、 、、
7
,
/
39 分代 表 别各 料物
后
作面 标下 7
用,
#
∃二胺基 甲 苯 产量 为 : −>
吨〔 年
〕77
纯度 ; 为
7
#= ∃ 原料 硝 基二甲苯 的 纯 度 为 :;
《
:
、:
∃
反 应过 程 转的 率化 ? :为
7
# .∃ 各段 的 温度制
控
汽段
反化应
出 口段
#处?∃ 催剂化
(
−
℃ =− ℃ ,=−
门∗
7
>
催化 剂 负 为荷−
,
)公〔斤 硝 恭几 甲苯 公 斤催 化 小剂时 二
・
=,
玉度
, 、 二≅
−)−。
,
公〔 斤米
昌
〕,
堆积 重 度 . :为 −〔 斤公米 〔
毫米 〕
−
。〕
催 化剂的 最 大颗 粒 径 直为 。 竹 :迄毫 米
〕
最。
小直径 为 )−>
:
4
平均 直径 为 )−>
毫 米〔〕
(
流化床 应器反 设的 计 可 分为 下 列 个几步
骤)、
根
据化学 反 应 程方 式 等已 知 件 作 条 料 物衡
确算定 反应物
、7
、
生 物成 的物 性 数 7
。
= 参4
、
作
热量衡 算7
、
反 器 的 结应构 设计 和 算
。计
按 此
步 骤 分 计别算 于
下 ; 一与一
)
一
物、 衡 算料根 指据定 的量产计 算 二硝 基 苯甲 投的 量料
,
,
,
Α
Β。
#
下
−
− 计天算 指 定二 胺 甲 苯基的 产为量: − 〔吨 年 〕 每 按 年作工日 为 = 折 算 为 )
(
表 示 枷 应前反 的量 ∃,
(
,
产
品 纯为 度
Α
,
旦巫丝 卫 瓮黯
Χ
“,
公〔
、
・〕时
(
根据 化学 反 应式
,
可 求
纯得度 为 ) −
,
Δ
.二 万− 厄厄
)
,)
)
:
>
〔公斤 小 时
〕,
但
因 二 基 甲苯硝 纯的 度为 :。
(
,
反 过应 程 转的化 为 率 :?
所
以二 硝基甲 苯 的 实 际 投
仪料
一
二Ε
)仓
,
5;:
(。
(
火
−
>
:
?
4)
>−
贬公斤 小 〕
时(
、
算 计氢 气用
量,
Α
∃ 设
氢 气 取 与二硝基 甲苯 用量之 2比浏
。2
、 切为
(
)
#
分
比∃
子
后,面 的计 算将 证 这一明比 例 是合 适 的按 公 斤分 子 计数的 二 硝 墓甲 苯
用量
为(
2
、
。
一
甘
人
红
Ε
)
二4
)
,
,) 4−
又二
−
>
,
?
〔 斤公 分子 小 时〕二
2〕 州
Χ
− 28。 二 4
)=
,
−
>
?,,
抓
>
〔公
斤 分子 小时 〕
即=
、
Α
。二
二
火
.
4
〔公斤
Φ(
小时
,
〕通
过 分布 板 的体 气 量 反 应 # ∃
即前Α
,
,
Α
气 体量
.Α
>
括包 二硝 甲墓苯 量Α4
、
∃和帐
气
聂
Α。
。
,
一Α
入
。Γ
、Η( #,子
二
)4
Γ
二4
−
4
>
〔
斤公小 时 〕
相 应 的重
量 百 分比 为Ι
八。Χ
一8
义
)−−
二
;
.>
4
“=−
.
>
( 立基硝甲苯 在常 下 于压= − 时 的蒸℃ 气 积 为体
场
掇氢气
积体为
(
Χ
‘
・
‘又
=
?
Γ
−=
二
?=
=
>
〔米
“
小
时
〕
气 体场总量 为
一一
弩
、、
〕
4 Κ
> ∃ 二
。、
?=
Γ
=−
二
=
?
)“
; −米
〔小时
二
(Λ
(
Λ“
Γ
Λ
(
=
>一
卜)
;−
)Χ
=
>
米
=
〔小
〕
时一
.心一
应相 的体积 百分 比为 Μ
。
”‘Χ
=
>
Ε>
。 >
。・
五>
=
盛∃ 一
丁
(入
土” Ν “
怪乙
羚理
( Μϑ 二
;
:?
.4
、
计 算 反
应 后 各 种 气体
的量 胺 基 二 苯甲量
Α
,。
)
∃生成
前
已求得
(
Χ
公,斤小时 〕, 〔.
反
段 应 温 的度 ,为− ℃
=Λ
其 体积
为.
火
>
,
/ (二
)
,
4
Ο?=
,Γ−
二?=
:
>
=
〔
米
”小时
∃ 生成〕 的 水蒸 汽量
Α
,(
根据 化 学反 应式 的 例比 关系Α
9
Χ
,
可山 胺二基 甲量 求苯 得 蒸 汽水生 量 成为
二
(.,
Κ
− 4) 〔公
,
斤小 时
〕相
应 的体 积 为Μ
,二
二
生互
),
,
又
>
Δ
4
=?Γ
,−
?=
>
一
)
)〔−米
”
小
〕时
=
∃过 剩
氢 气的量。
Α
。
( 氢从气 用量
.4
〔公
斤 小 时 中减 〕去参 加 的 气氢最 得即 过 剩
(
的气氢量
根
据化 学 反 式应 的 例比 系关可 得求参加 应 的氢 气反量
.,为又
)
)
二.
>
;
〔. 公 斤时 〕
小
ΧΑ
、
0二
.
4>
一. .
;>
:
:
>
?〔公 斤
小时
〕
相应的 体 为积Μ
一
:
・
丫
,
‘
又?=
Γ,
−
二
?=。
(
).) 〔 米
“
小
时〕
4
一
∃
二 二 硝基 苯甲过 剩量
Α
己 求 而得 硝二基 甲 苯的 料投 为 量) 4公〔 斤 时小
〕4
)Δ
,
,
’
纯二故硝巷 崎 量
苯
为(
−
:
;
>>
Χ
= )4二
>
〔公 斤 ;小时
〕质杂 为量
)4
,
一
)== ;
?
)>
〔
斤 小公 时〕
,
反 应 质 量杂不
1
变为 了
简 化算
计
将, 这部分 杂 质看 是作 未反 应的 硝 二 甲墓苯
。
,
于是 投从(
量料 和 减 去反 应 所 消 耗 量的
,.义
即得二 硝 甲墓 苯的 剩量过二
应 所 消反 的 二 耗硝 甲墓 为苯
),
)))−
>
〔4 公斤
时小〕 一.一
)
过剩 为量
(
Β Α
Χ(
)
4
一
)
−
)>
4
二 4−
>
.
公〔 斤小 时 〕
相
应的 体积
Λ
:
为、
84−
>
.
Ο
>
),
,
又续
?= Γ?
=
,
−
− )二
“
〔)米
小
时
〕 应反 的 后 气体总 量 二
Α
二
(
(
Α忽
Α
人
十,
Α
。
Γ7
Α
二
二
,
十Α
二
,
4−
Γ. :
> :
>
>
?
十.
十 4− , )
>
,二
似
>
4
〔公斤 卜户 时〕 。
据根计 算
Α
Α
−4
4(
公 〔斤 时小 〕
符合物质 守 恒 定律
相应的 重 量百分 比 分别 为
4 −
,.
>
义− 理 4
Ι
二
>
)−−
二
;
>)
,
Ι((二
?
>
=
=
==>
9 二Ι
;
)>
娜
石
反
应后 气 体的总 体积流 为量
Π
Λ
Χ
−)
>
)
Γ(
)
.)
Γ:
>
=Γ
))
−二
)=
盯
>
心 米〔
“小
时 〕
相 应 体的 百积 分 比分别 为
−
>)
一 )
滋
义
)
; ?
=Μ 民“
)−
−
二
6
?>
Λ
Λ
一
飞、Χ
;−
>
=
>
, ) )
)
二 二
?
>
将 物料 算 衡列表 以 便 用查# 附表
∃
。
附
表) 1
Θ
物 料
衡 算 表
一一& 二 公斤 &小时一
Ε
#
重∃
;.4 ,
Ι
Μ
里 迷小时
Μ。
Ρ
一
)4
=
>
44
户 月
.
>
二
一… ( & Ε
Ε
4
一
“4
=−
>
.
);−
;
?>
:.
1Ε
吧…
?=>
Ε
;Σ−
,=
Ε
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二>
一&
,
一
)
.
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1&
.,
Ε
−
>
>
月
>
>
>自
叫
>斗
‘
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>
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…
Ε&Ε 、。 )、。 ),
Ε,
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…
” ‘.>
・
—
—) − ))=? 4
;
?>
,
−4
>4
)
−−
>
−)
,
=
)− − −
>
Σ
“
−4
)−−4
−
)−−
,:
心
二
棍 气合物体 参性数的 计 算( (
卜 混合气 体 的重 度
通过 分 板布 原的料 混 合气 的体 重度
为
一丫 一
0 Λ
旦篇专
二
”‘ ::
・
〔
公 斤米
“
一
.一
应反后 合 气体 混的度 重为
Ε丁Π
一
一芬
奋
Α
场(
(
Λ(
一 Χ
Θ
Θ —一
—4 4
− >
>)=
;
?— 4
“−
) ?4
〔>公斤 米 “
〕
、 混合 气 体 比热
Τ
计的 算 式公
混二
%艺Τ
Ι (
式中
,
Ι
,
Τ
(
在、二
Χ
— 组分的 比热〔 卡千公 斤 —时 〕 各 气 的 体比热 可 从手 册 查中到 −,
%
,・
%组分
的重量 分数
(℃
。
℃
(ΤΒ
二,
−
>
= ,
,.
。 Χ∗
=
:
>
,
Τ二二
−4 : :
>
,
−
>
,〔 千卡 公 ℃斤〕 4 ・
。
比
热随 温度 变化很小
)
=在 ℃ 时 −的 各气体 比 热 仍可用 此 值
。
各
气 体 重的量 百 分 可比由 前面 的附 表
查到
。进
入 分 布 板的 混 合 体 比气 热为
Υ ,
(
Χ
Υ
,Ι , ϑ
ΥΓ二Ι
ϑ ϑ 二
= −,.
>
又
−>
.4 Γ ; =:>
Δ
ϑ
=.−>
二
)
>
=
4(
〕 # 千〔 卡斤公, ・
反 应
后混 合 气 体 的 比 热为
Υ( Χ
人ΙΥ人
ΥΓΙ冷
。
>
(
Γ
Υϑ
Ι(
Γ
Υ 。 Ις
“
−
>= .
,
);
Ο
,
・>
Γ
=
>
:火
? =
>
Γ
−
>
4:
:
义
==
>
=
沁
Γ−
4
火
,
); .
(>
二
>)
?
〔
千 卡公斤 ℃ 〕
,
=
、
混合 气 体的 粘度
计算 混
气合体 粘 的 常度用 公 式
对 于
含氢 气 量 的大不 适
用。
现
推
荐下
(
拜式昆一
心
退 兮 8
又了 艺Ο
Ω,
Ω
式
中
,
户
Ο 气 —体的分 子分 数
—、八
Ω体气粘 度
,
〔 厘泊 〕
, 体#积 数 分∃・
一
#卜劫
4
“
今#
会∃ 〕
她
“
了Σ
了 、 亏
十土
Ξ,
Ξ
Ω
处
,此
Ξ%
、
Ω
—
一
体 的 分子 气量
7
。按 此 式
计 算 结果 实与 测 比较 误值 差 为仅 =
,−,
。
一
—标下
,
表 示 某
分 气组
>
体− : =∃
,
,
为
了简 化计算
,
可忽 略 不 计 #
或 当 作 水汽一 并 计 算
∃,
由
此 而 生产 的 误很差
。小 。
。
这样
只
需计 算氢 水和 汽棍 。
合
的物 粘 度# 后面 导 热系 的 计数 算 仿 ∃此
在
∀ 。Φ二
−
时℃各组 分 气 体 的粘度 可 手由册 查 到 ,
>−
分子分 数 # 体 分 数 ∃积由附 表 ) 查 得
−
>
−):
,=
,
(拜Χ −≅
>
−
); 〔 厘
泊〕
7
Ο
二
。
−=;
,
Ο
9
二
− −?; #>
包括
、
8
∃3
Ξ又
/
ΧΕ
人
Ψ 9
二
,
。)
将 Φ式用 于 例计本算 Ψ
下一
(
.一 =一
。
二混
一竺Ε丝 )
Γ
拼扩
Θ
十
Ο
了 Δ 」
ς
Θ
Θ
Θ
一
一
8
” ,
9
)十
八夕
,
介
Ο
0
0
Ο
9共
中,
8习
,二
尸撇
∃ 分 勺 份∃
拜”
念人
。
,
一
二
的 计直 算圣
,
只 需
将 式中相 上 应 的 下 标改变 即可Ο
) , Ο9
。 先计算 八
二
(
、,
(
,、
八
(
。
。值
,
、
。1 耳拜 求
、
−>
;
−
=二
−− ?;>
;
=>
Δ
≅Ο
只
−
>
)−?
户介朴9
−
>
− )= :>
二− )− ;Ε
一
−
>)
?
户
犷Χ
)
>妞
Ξ,
二
。,
>,
,
Ξ9
了
Χ
— Χ ),
一
一
二
Λ
))
)
Ζ
8
,
二≅
〔
〔
) ‘ Γ ‘。 ?) 几 么∃ 。#∃
・
栋
〕‘
4 %
#
Γ
−
> ) )巩∃
Ε
二>
−
4
了
百Γ
“‘, , #。
‘
)
”8
习 “
城 1川
二
烧
Ο
4一
−
>
=
).
)
#
;Γ ∃0∀
井汉
Χ
− −
)=: ,
−
>
>);
−Χ
)
Γ
>
4−
−
)
?
,−
)
Γ−
>= ).
义
; =
(>
− −
): 公 〔 1∃0〕 亚
分>
‘
4
,
合 气 混体 导 的系热数 ,
Δ 艺入
( 入
按 下
式计 算
,
入
#ΗΞ, ∃
一
石万 硕万丽
巩〔千卡 米小时 ℃ 〕
7・
式
中
,
一一乳导 热系数 Δ
,‘
一
分一 子 分 # 即数体 积 分数∃
。Ξ
一一 子分量
手查
,
在册,
− 时℃ 组 各分 气体 导热的 数
系・
为
(
际
Χ
>
−):
>
〔千 卡米 小 时 〕℃
,
>>
标二
> −
帕
: 4千〔卡 米时 ℃ 小
〕
・−
>
:
)义
−
>
−
=
−
>火
入(
“
#∃肠 # )∃= ・
Γ
−
>
−
−= 4>
、
− − ; 了Δ# ) : ∃‘
,−
”
− = 又−
・Γ
−− −?
义
#% ∃,钝
−
>
)
:〔 千卡 米 小时 ℃
一 〕 Υ一
4
现
将气 的物体 性 数列 参于表下 # 表
附表附
∃
。
气 体的 性 物参 数 。
℃
执> 、Ψ
料
进 应 前 反料
二 一硝墓 苯
粘 甲度
导
热・
系
・数
〔公 斤米〕 1 〔千卡 公千
“
〔厘泊 〕 〔 千 米 小 时 ℃卡〕
−
ΕΕ
>
=
.
竺Ε, Ε& 二二二 二 二 … 二二
−…>
:)
二:胺 基 甲 苯
出 (应料 反
后
。
∀! !∀&
#
∃∃% ∃∋
水汽
#
。
)(
#
∗∀!
过剩二 硝 甲 基
#
苯∗
+&∀
.
生混
三” 乘
合
氢体
气
…−一
,
,
,
,,
一
∗
・
。
∃!%
,.
#
∃
∀
#∗
《 ) /∀
。
∃∃∀&∃
(〕
∃ /
。∀
热
衡量算 热量 衡 算 目的的 于 在 确定从 反应 移 器 走(或 人加) 多 热少量
以维 持正 常反 应 的温 度
,
为
设 计 内换热 器 供 必提需 的 数 据 反应热 的 算 计 。化学 反 应 反 的热 应
11。3 1。 正为 值
时
,。
0
,可 通 过 化以 合物 的燃 烧 2热 来计算
,
5即
4
2
。
‘62
。
,
7
2一
“
一8
9
2
。
,
(。0表 放 热反 应示: 1 为 值时
“
,
表 负示吸 热 应
反
04
、
6
、
7
、
9 分 子 为
数。
∀ ℃在
/
时,
有 机化 合 的物2
;
标 准
燃 热烧/+
#
”
2
“
可 按
下 式 计算
3
∀
艺
(= 刁
)
千 〔 卡> 克分 子〕
,
式
中,
一一外 电 子数层( 或转 位 电子 数 )
刁一 一 对于与 代 取基相 连 键的的 校正 :
值=
、
一一 在 分子 中 同 一 种 取 基代 的数 目?
≅
−。
。才
、
=
的 值均 可 数在化 工设 计 册手 查 中到
。
了、
”
“、
一
ΧΒ
( )∃ 二硝基 甲苯 分子 式 为
Α
于是
,
尹
Χ
Δ 位转电子 数
。
3
(
石
丫
工)
味
/,
丫
∗十
( Ε
义∃
)
3
∗/
一
∀一+
取
代 基校 值正及 数 一目 52 一∗
[
+5
Ψ
(
。
至 =
一一
=
石
。
)
8“
.
>
−:
义
=
Γ
#Ο
)
=0
= : ∃大
>
,:.Χ
〔 千卡 分 子 〕
+克写
#∃ 二 胺基
甲分 苯 子 为
式彭
、+
Γ
一
2
+
于是
漆,
∗
转
位 电子数
2 一 +一+
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一
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,
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的 烧燃热可直 接从 手册 中查 到
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二
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4
〔千卡
分 子 〕
二 Χ
(克
−水不 能燃 烧即 [ 此因 : ℃在时 的标准 反 应 为
,热
# 姜
∃
66
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二
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人
Γ
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二
Χ
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一
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−
一
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子
5
Υ
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〔 千卡 克 二
〔千 卡 公 〕斤〕 〕的 量热
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即 每生
成
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〔 公斤 二〕胺 甲基 将苯 放出
。 −〔卡
千今 小 每时 产 生 , .公〔 斤 〕的 二,
胺
基甲
Α
苯3
−
℃ 时反 应的 是 在,
, 此还 要因折 算 到 ,− ℃时 的反 应
热
一
可 按下式 算
,计− 一
(
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Χ
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(
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,
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处
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Α
(
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〔公 小斤 时〕∗
二
Α
Α
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Χ
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又
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Β
热∗
比
Χ
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? 千〔 卡 斤 公 〕 #℃ 均 见 前表附−
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二
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义
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七千〔 0小 Η时 〕。
一
由计算 结 果 表 明
在
学化反 应
,时
>每小 时
放 ) 出 :4
二
护
)〔
千卡〕 的热量
外此6
(
在
化 反 学应后Χ
混
合气 体 出 在口段 由于温 降 度低而 放 的热 量为出
#,− :#
)−>
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>
4Δ
%
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Δ
一
−=
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〔千
卡小 时 〕
〔 千卡小 时〕
进 分入 布的板混 合 气 温 度 体高升 所需 的量热为 6
(Χ
−4
>
Δ
)4
>
==
义
一
=
−∃
二
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−−
流
化床 换 热内器 应 取 走 热 的量 为
6 ΑΧ二 6
ϑ
6一
,
Γ
(
6
,Χ
=:
Δ
)
−”
〔 千卡小 时
〕
,后面 在设 内 计 换热 时器 内置 热换器
,
还
应 虑 设考备 对周 的围 热损
失还
要 分别 在 相 浓段 稀和 相段 设
Ρ
计算 方 法详后
。
待续
]
.一一
右