广东石油化工学院本科毕业设计：年产4万吨的生物柴油
n1——表示甘油三酯物质的量，kmol； H2——表示CH3OH的燃烧热,KJ/mol； n2——表示CH3OH的物质的量,kmol； H3——表示甲酯的燃烧热,KJ/mol； n3——表示甲酯的物质的量，kmol； H4——表示甘油的燃烧热，KJ/mol； n4——表示甘油的物质的量，kmol； 用公式表示为：
Q3?H1n1?H2n2?H3n3?H4n4?40875.948?8.3?708.33?24.9?13770.636?8.3?1661.84?8.3?225.677MJ&3 Q4?C1M1T1?C2M2T2?C3M3T3?C4M4T4 式中 Q4——表示反应后物料的焓，MJ；
C1——表示甘油三酯的热容，kJ/（kg*0C）； M1——表示甘油三酯的质量，t； T1——表示甘油三酯的温度，0C； C2——表示CH3OH的热容，kJ/（kg*0C）； M2——表示CH3OH的质量，t； T2——表示CH3OH的温度，0C；
C3——表示甲酯的热容，kJ/（kg*0C）； M3——表示甲酯的质量，t； T3——表示甲酯的温度，0C；
C4——表示甘油的热容，kJ/（kg*0C） M4——表示甘油的质量，t； T4——表示甘油的温度，0C；
用公式表达：
Q4?C1M1T1?C2M2T2?C3M3T3?C4M4T4?(3.172?0.349?3.400?0.881?3.231?8.333?2.765?0.772)?60?1989.656MJ&4 Q5设备热容 忽略
NAaTt&5 Q6?
1000式中 Q6——表示设备散热;
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第四章 能量衡算
N——表示反应器个数; A——表示散热面积,m2 ；
α——表示散热系数，KJ/(m2*h*0C）； T——表示（设备表温-环境温度）C； t——表示反应时间，h；
0
用公式表示为：
Q6?NAaTt3?22.5?47.07?(65?25)?1??127.089MJ 10001000&6 Q2?Q4?Q6?Q3?Q1
式中 Q2——表示需要供热,
Q4——表示反应后物料的焓, Q6——表示设备散热, Q3——表示反应热, Q1——表示初始物料的焓,
用公式表示为：
Q2?Q4?Q6?Q3?Q1?1989.656?127.089?835.474?225.677?1055.594MJ
反应器每批的工作时间为96min,
Q21055.594??659.746MJ/h96min96则设备耗能为
注：后面设计由于省略夹套,Q2这部分热量全部由原料预热器提供。 4.3.2单效降膜蒸发器的能量衡算 1.已知数据：
原料液 出料液 甲醇
表4-3 已知数据
质量流量 甘油浓度x0（质量分数） 甘油浓度x0（质量分数）
汽化潜热
1182.160kg/h 0.44233399
0.9 1200kJ/kg
2.能量计算：
&1 W?B143?(1?B146)?B143?B146?(1?G146)
式中 W ——表示甲醇蒸发量，kg/h；
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B143——表示原料液质量流量，kg/h； B146——表示原料液甘油浓度（质量分数）； G146——表示出料液甘油浓度（质量分数）； 用公式表示为：
W?B143?(1?B146)?B143?B146?(1?G146)?1182.160?(1?0.44233399)?1182.160?0.44233399?(1?0.9)?606.959kg/h &2 Q?B162W 3.6式中 Q——表示蒸发器加热量，J/s；
B162——表示甲醇汽化潜热，kJ/kg； W——表示甲醇蒸发量，kg/h；
用公式表示为：
Q?B162W1200?606.959??202319.67J/s?728.351MJ/h 3.63.6 24
第五章 主要设备的设计与选型
第五章主要设备的设计与选型
5.1原料预热器的设计计算
采用2.5kgf/cm2 （0.245MPa）蒸汽加热，查的蒸汽潜热r＝2183.42 KJ/Kg 蒸汽温度t＝126.7 0C
将原料（甲醇＋KOH＋原料油）从t1＝20 0C加热到t260 0C。加热时间10min。 经计算原料平均热容Cp＝3.2 kJ/（kg*0C） 而质量流率Wf＝18.76569877 kg/s
所以加热热量Q＝Wf×Cp×（t2－t1）＝2011.535099KJ/s 据经验取传热系数K＝800 W/（m2 *K) ΔTm＝
(126.7-25)-(126.7-60)＝830C
126.7-25ln126..7?60由于传热面积损失，取能量系数＝1.1
1.1Q1.1?2011.535099?1000?33.32362363m2 传热面积S＝=
K?Tm800?83Q2011.535099?0.92127722kg/s 蒸汽用量Ws＝＝
2183.42r每批蒸汽需要量W＝0.92127722×60×10＝552.7663297kg/批 换热器选型：浮头式，换热管Ф25mm×2.5mm
表5-1换热器选型表 壳程/mm 600
管程数 6
管子数 总数 158
中心管排
10
管程
流通面积
壳程B＝200mm
0.0679
换热面积 L＝3m 35.8
0.0083
5.2一级箱式混和澄清槽设计说明
5.2.1设计条件
设计一级箱式混和澄清槽，以水作为萃取剂，萃取甲酯。已知条件如下： 甲酯相流量＝（甲酯质量＋甘油三酯的质量＋KOH的质量＋CH3OH的质量）/?o 甲酯相流量＝（158.00＋6.64＋0.08＋0.08）/0.90＝183.12m3/d 两相流比：（进入萃取系统的有机相体积流量与水相体积流量之比）b＝3 水相流量＝甲酯相流量/两相流比：Qw?183.12/3＝61.04m3/d
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两相接触相比：（混和室中有机相与水相相接触体积之比）R＝4 两相接触时间：?M?1.5min
水相物性： ?w?1.03g/cm3 ?w?1.05?10?3Pa?s（25℃） 有机相物性：?o?0.90g/cm3 ?o?0.019Pa?s
5.2.2设计计算
（1）混合室工艺尺寸 ①混合室容积 VW?fM,1(1?R)Qw?M 取安全系数fM,1＝1.1，则
VW?1.1?(1?4)?58.09?1.5?0.333m3
24?60
②混合室的尺寸
取长：宽：有效高度＝l:b:hM' 则b?3VW30.333??0.671m 1.11.1hM'＝1.1b=1.1?0.671=0.738(m) 混合室的结构高度为
hM＝fM,2hM'＝1.25?0.738＝0.92m (取hM＝0.95m) ③前室的高度
当混合室容积不变时，若加大前室高度hp值，再开车时，易于实现以有机相为连续相的操作。因此，取室前高度hp＝0.20m ④混合室侧总高（含前室）
H?hM?hp?1.15m
（2）澄清室工艺尺寸
①澄清室的有效高度
根据澄清室的容积利用系数计算
HS?fS,1H?0.85?1.15?0.97m （a） 核算其静态落差
'?h?HS?(hM?hP)?0.97－(0.738+0.20)＝0.032m
根据经验可以满足要求。
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