《化工工艺与设备设计》第一个小作业-蒋浩.docxVIP

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2017-05-14 发布于浙江
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第一个小作业化92 蒋浩(2009011879) 在用乙醇脱水制取乙烯的过程中，温度为30℃的乙醇液体需要加热汽化到300℃，然后进入常压反应器，反应后乙烯和水蒸气的混合气的温度为275℃，该混合气需要降温到40℃以便进入后续处理阶段。请给出该过程热量综合利用的方案，并且画出流程图。这里过程热量综合利用的基本思路就是，用从反应器出来的高温混合气预热原料，但是这里的混合气并不能将原料加热到300℃，因而在预热之后还需要加热炉进行原料的进一步升温，其具体的工艺流程如图1所示：乙醇换热器反应器加热炉混合气冷却器图1：能量综合利用方案流程图乙醇经换热器与反应器出来的混合气换热，然后进入加热炉进一步升温至300℃，进入反应器发生脱水反应，生成乙烯和水混合气，经乙醇冷却，如果温度没有降到40℃则还需要冷却器进行冷却。首先要获取基础数据???使用Aspen查找计算物性，在常压下乙醇沸点：78.3℃，汽化热：846.4kJ/kg，液体比热容：2.42kJ/(kg·K)，150℃时蒸汽比热容：1.85 kJ/(kg·K) 水沸点：100℃，汽化热：2267.4KJ/kg，液体比热容：4.2kJ/(kg·K)，150℃时蒸汽气体比热容：1.91 kJ/(kg·K) 乙烯在150℃时的比热容：1.98 kJ/(kg·K) 这里设定，脱水反应转化率和选择性都是100%，换热器的最小换热温差为10℃，所以，乙醇最高可以被加热到265℃，假设乙醇的进料量为100kg/hr，此时所需要的热量为，而混合气由60.9kg/hr的乙烯和39.1kg/hr的水蒸气组成，降温至40℃可提供的热量为由此可见，混合气所能提供的加热量大于乙醇气化所需要的热量，所以，混合气经换热器后无法降温到40℃，因而后面需要冷却器。下面需要计算从换热器出来的混合气的温度，这里设为x，可以列出如下方程：解得x=64.9℃，所以，冷却器所需要的冷却量为加热炉的加热量为。