3 厂址的选择
厂址的选择是工业基本建设的一个重要环节[13],是一项政策性和技术性很强的工作，合理的选择厂区和厂址，对于工程项目建设的成功与否有很大的影响。在现在条件下，选择厂区、厂址，首先应该服从经济布局规划，在此基础上，还应考虑如何使生产费用最低，此外，还有以下因素要考虑：
(1) 厂址选择的位置必须符合国家工业布局，城市或地区的规划要求，厂址选择应尽量接近原料产地，便于生产上协作，生活上方便。
(2) 选厂应注意节约用地，不占耕地，厂区的大小、形状和其他条件应满足工艺流程合理布置的需要，并应留有以后发展的可能性。
(3) 能源供应要有充分保证，厂址宜选择在原料、燃料供应和产品销售便利的地区，并在存储、运输、机修、公用工程和生活设施等方面有良好基础的协作单位条件地区。
(4) 要交通运输便利：即厂址尽可能靠近原有交通线。
(5) 厂址尽可能靠近热电供应站，一般地说，厂址应考虑电源的可靠性，并尽可能利用热电站的蒸汽供应，以便减少新建工厂的热力和供电方面的投资。
(6) 化工厂为大量用水的企业，故厂址应选择在供应水充足、水质量好的水源地，当有城市水、地下水和地面水三种供水条件时，应该进行经济技术比较选用。
(7) 选厂因注意当地自然环境条件，并对工厂投产后对环境可能造成的影响做出预测。
(8) 厂址选择时还有考虑所选厂区、厂址是否有合适条件处理三废，满足环境保护的要求。
(9) 厂址应不妨碍或破坏农业水利工程。
(10) 厂址应避离低于洪水位或采取措施后仍不能确保不被水淹的地段，厂址的自然地形应有利于厂房和管线的布置，内外交通联系和场地的排水。
(11) 厂址应避免在地震烈度九级以上的地区，地形复杂，矿藏区，国家自然及历史文物保护区及自然疫区等。
(12) 劳动力来源、各种法律的限制、地理特点、社会因素等也必须加以考虑。
- 8 -
4 物料衡算和热量衡算
4.1 小时生产能力
要求设计年产苯甲酸3万吨，按年工作日300天计算，设计裕量5%，苯甲酸的生产能力为：
30000?1.05?1000?4375kg/h
300?24摩尔流量为：
4375?35.86kmol/h 1224.2 物料衡算
4.2.1 计算依据
(1)反应方程式：
+Cl2FeCl3Cl+HCl
(2)氯苯的产量4375kg/h，约35.86kmol/h
(3)投料比：n(苯): n(氯气)=1.5:1 (注：所用氯气浓度为65%)
(4)反应温度：液相 80~85℃ 气相 78~83℃ (5)反应压力：<20Kpa (氯化器顶部) 4.2.2 干燥器的物料衡算
从苯库来的原苯进入原苯计量罐，以标尺计量体积并测定原苯温度，根据体积和温度计算出苯重量，记入原始数据中。原苯计量罐装有保温夹套，以备冬天通入热水进行保温，防止苯冻结。启动泵将原苯、回收苯从原苯计量罐，回收苯罐抽出，经原苯冷凝器，打入原苯干燥器，原苯干燥内装食盐（食盐定期补加），经食盐干燥脱水成含水0.06wt%的干苯[11]。干苯进入干苯罐备用。 原苯流量1000~2500 L/h 温度 常温 压力 ≤0.3MPa
- 9 -
4.2.3 反应器的物料衡算
(1) 反应器的原料各组分的流量
氯气流量200~375kg/h 干苯流量1000~2500L/h 反应苯流量250L/h~600L/h 循环苯流量750~1800L/h
因为苯氯化反应的单程收率约为40%，即甲苯的加入量与循环量之比为4：6。 氯化液组分： 比 重0.935~0.945 含量： 氯气 25~32%
苯 64~74%
多氯苯：<1%
(2) 干燥阶段各组分的流量 酸性氯化液1000~2500L/h 加水量100~250L/h （10%） 加碱量60~150L/h （3%）
（氯化液水洗中和后 pH=8~11 2氯化液干燥后含水 ≤0.06%） 4.2.4 精馏部分的物料衡算
(1)料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11和112.61kg/kmol。
xF?62/78.11?0.702
62/78.11?38/112.6198/78.11xD??0.986
98/78.11?2/112.610.2/78.11xW??0.00288
0.2/78.11?99.8/112.61(2)平均摩尔质量
MF?78.11?0.702??1?0.702??112.61?88.39kg/kmol
MD?78.11?0.986??1?0.986??112.61?78.59kg/kmol
??112.61?112.5kg/kmol MW?78.11?0.00288??1?0.00288(3)料液及塔顶底产品的摩尔流率
依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，有：W?30000t/a=4166.7kg/h，
- 10 -
全塔物料衡算：
F??D??W? ?
0.38F??0.02D??0.998W?F?22638.88/88.39?256.12kmol/hF??22638.88kg/h.55/78.59?182.03kmol/ hD??14305.55kg/h D?1430W?8333.323./51?174.07khmol/W??8333.33kg/h4.3 热量衡算
4.3.1 换热器的热量衡算
F=3.11m3/h t1=-5℃ t1’=40℃
苯:Cp=31.65 kcal/(kmol℃) 10℃ Cp= 35.77 kcal/(kmol℃) 氯苯:Cp=35.42 kcal/(kmol℃) 90℃ Cp=38.99kcal/(kmol℃) 进口: Cp苯? Cp氯苯?31.65?35.7733.71?33.71kcal/?kmol?℃???1.806kJ/?kg?℃? 278.11?0.238935.42?38.9937.205?37.205kcal/?kmol?℃???1.384kJ/?kg?℃?
2112.56?0.2389Q?Whcph?T1?T2??1?0.05?441910.7kJ/h?122.8kw 89.2?5?tm?159.0?()?111.9℃ K?455~102w0/m2?℃
2?78.11?21.84?1.806?8.892?112.56?1.384??89?5?
??S?Q122.8?1000??2.47m2 K?tm455?111.94.3.2 氯化反应器的热量衡算
80℃原△H1 78℃原H2 △△H 图4.1 △H 85℃反应△H3 83℃反应 (1)
- 11 -
?H1??nCpm?t
= [76.84?29.359+32.93?29.121+121.97?103.8]?(165-200+273) = 3778334.05KJ/h (2) ?H2
?H2为反应放热，此反应的热效应为： ?H2=35.86×(-326.1)×1000=-11693946KJ/h
(3) ?H3
?H3??nCpm?t??n?HV
= [85.38?103.8+35.86?145.2+35.86?33.577+23.05?29.359+32.93?29.121]
?(230-165+273) + 85.38?362 + 35.86?2295 =5828470.8KJ/h (4) ?H
?H??H1??H2??H3=3778334.05-11693946+5828470.8=-2087141.2 KJ/h (5) 热损失Q2
按设计要求，热损失为反应器向外放出总热量的5%
Q2?0.05?H=0.05 × (-2087141.2)=-104357.06KJ/h
(6) Q1
Q1??H?Q2=-1982784.14KJ/h
Q1为负值，说明需要热载体从反应器中取走热量，其值为-1982784.14KJ/h 选道热姆为热载体，夹套进口温度为100℃，出口温度为160℃， 平均温度为
?tm??230?100??(230?160)?100
2根据经验传热系数K=2000KJ/(m2 ·℃)
传热面积A，见公式：
A?1982784.14Q1?9.9m2 =
K?tm2000?100冷却剂用量W
- 12 -