北京理工大学珠海学院化工工艺课程设计
℃ Kcal/kg
50 2750
60 2350
76 1700
4.2 R200小环管的热量衡算
预聚生成PP：151.48kg 丙烯聚合热：2172.95kJ/kgPP 输入热量：
20℃的丙烯带入热量Q1 =CP?m?△t=3000?0.685?4.2?20=172620kJ PP的反应热Q2=2172.95?151.48=329158.466kJ 输出热量：
预聚物带走热量Q3= CP?m?△t=151.48?1.93?20=5847.128kJ 未反应丙烯带走热量Q4= CP?m?△t=(3000-151.48)?0.685?4.2?20
=163903.84 kJ
通过通冷却水移走聚合反应生成热，设备向外界环境散热的热量可忽略不计，则冷却水带走的热量为Q5： Q5=Q1+Q2-Q3
=151.48?0.685?4.2?20+2172.95?151.48-151.48?1.93?20 =8716.16+329158.466+5847.128 =343721.754kJ
夹套水进口温度范围是9.5～10.5℃,本设计取10℃，出口温度取15℃ 因为 Q=m?△t?C水 得 m水=Q5/（C水?△t） 所以 m水=343721.754/(4.2?5)=16367.70kg
液相本体法聚丙烯聚合釜夹套传热的总传热系数为：K=δ?e-0.809C K—总传热系数，ω/m2k
δ—丙烯转化率为零时的传热系数，ω/m2k C—丙烯转化率（C=151.48/3000=0.05049）
对于碳钢材质的聚合釜δ可取560～698ω/m2k，取δ=600ω/m2k 则K= 600?e（ -0.809?0.05049）=575.986ω/m2k 传热方式：夹套式换热为主 反应温度：20℃→ 20℃
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冷却水 ： 10℃ →15℃
平均温差△tm=（△t1-△t2）/㏑（△t1/△t2）
则△t={(20-10)-(20-15)} /㏑{(20-10)-(20-15)}=7.214℃ 1ω=3.6kJ/h
传热面积A=Q/（K.△tm） 则A= Q5/（K.△tm）
=(343721.754/3.6)/( 575.986?7.214)=95478.265/4103.32=23.27m2
表4-6 R200热量衡算表
输入热量
热量名称
20℃的丙烯带入热量Q1
PP的反应热Q2
热量（KJ) 172620 329158.466 5847.128
163903.84
总量（KJ） 507625.594
507625.5894
输出热量
预聚物带走热量Q3 未反应丙烯带走热量Q4 冷却水带走的热量为Q5
冷却水用量（kg） 夹套传热面积（㎡）
343721.754
16367.70 23.27
4.3 R201大环管反应器的热量衡算
生成PP：45672kg
氢气的进料温度为20℃，量为9.0886kg 进料：PP 151.48kg 丙烯：83040kg 出料：PP 45823.48kg 丙烯：37216.52kg 输入热量：
预聚物带入热量Q1=CP?m?△t=151.48?2.23?70=23646.028kJ 丙烯带入的热量Q2=CP?m?△t=83040?0.91?70?4.2=22216521.6 kJ 氢气带入热量Q3= CP?m?△t=9.0886?3.408?4.2?50=6504.53kJ 反应生成热Q4=2172.95?45823.48=99572130.87kJ 输出热量：
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聚合物带走热量Q5=45823.48?2.23?70=7153045.228kJ 丙烯带走热量Q6=37216.52?0.91?70?4.2=9956907.761kJ
通过通冷却水移走聚合反应生成热设备向外界环境散热的热量可忽略不计，则冷却水带走的热量为Q7：
Q7=Q1+Q2+Q3+Q4-Q5-Q6=104708850kJ 冷却水进口温度为10 ℃，出口温度为30℃
冷却水用量m水=104708850/4.2?(30-10)= 1246533.929kg 平均温差△t=[(70-10)-(70-30)]/In[(70-10)-(70-30)]=49.326℃ 液相本体法聚丙烯聚合釜夹套传热的总传热系数为：K=δ?e-0.809C K—总传热系数，ω/m2k
δ—丙烯转化率为零时的传热系数，ω/m2k
C—丙烯转化率[C=（45823.48-151.48）/83040=0.55]
对于碳钢材质的聚合釜δ可取560～698ω/m2k，取δ=600ω/m2k 则K= 600?e（ -0.809?0.55）=384.51ω/m2k
换热面积；A= Q7/（K.△t）=(104708850/3.6)/( 49.326?384.51)= 1533.55m2
表4-7 R201热量衡算表
输入热量
输出热量
热量名称 预聚物带入热量Q1 丙烯带入的热量Q2 氢气带入热量Q3 反应生成热Q4 聚合物带走热量Q5
热量（KJ) 23646.028 22216521.6 6504.53 99572130.87 7153045.228 9956907.761 104708850
1533.55
121818803
总量（KJ）
121818803
丙烯带走热量Q6 冷却水带走热量Q7
夹套传热面积(㎡)
4.4 D301闪蒸罐的物料衡算
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大闪线内液相丙烯汽化所需要热量为：
表4-8 丙烯汽化潜热
℃ Kcal/kg
50 2750
60 2350
76 1700
查《化工原理》得水蒸汽的比热容为 105℃ 1.84kJ/kgK 120℃ 1.89kJ/kgK Q=Mr=37216.52?1700?4.2=265725952.8kJ 水蒸汽进口温度为120℃，出口温度为105℃
蒸汽用量m=265725952.8/[1.89?(120+273.15)-1.84?(105+273.15)] =5.623?106kJ
4.5 D501汽蒸罐的热量衡算
表4-9 聚丙烯比热
℃ Kcal/(kg*℃)
20 1．93
70 2．23
80 2．246
105 2．526
PP进出料温度为80℃，出口温度为 100℃
PP吸收的热量Q=45823.48?2.526?100-45778.855?2.246?80 =3.35?106kJ
水蒸汽出口温度为105℃ ，进口温度为120℃ 则水蒸汽的用量为：
m=Q/(c1t1-c2t2)= 3.35?106/47.25=70899.5kg/h
4.6 D502干燥罐的物料衡算
PP进料温度为100℃，出口温度为80℃ 进入N2温度为110℃，出口温度为 80℃ 热N2带走水分 1373.37-9.16=1364.21kg
37216.52kg PP粉带走水分37216.52?0.02%= 7.44kg 已知：
101.325Kpa下 80℃ P水汽=47.379Kpa
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110℃ P水汽=143.31Kpa 则在0.01Kpa下 80℃ P水汽=4.676Kpa
110℃ P水汽=14.149Kpa
则在80℃N2的湿度A1=0.622?P水汽/（P-P水汽）=0.546水/kg干气 110℃ N2的湿度A2=0
所以氮气用量mN2=w/(A1-A2)= 1373.37/0.546=2515.33kg 输入热量：
湿PP粉带入热量Q1=45778.855?2.526?100+1373.37?4.2?100 =12140554.17kJ
热N2带入热量Q2=2515.33?0.8?383=770697.112kJ 输出热量：
出料PP粉带走热量Q3=45778.855?2.246?80=8225544.67kJ 顶部湿N2带走热量Q4=Q1+Q2-Q3 =4685706.61kJ
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