18?3148? z = 1822.5 kg/h z4995（2） 邻二甲苯转化率为99.9%，且邻二甲苯的进气量为4700kg/h，所以： 邻二甲苯生产苯酐的选择性为：3577.5/4700/99.9%=76.27%。 （3）设计进料空邻比为9.5:1，所以空气进料量计算：
47001? w空 = 44650 kg/h w9.5 空气中 O2所占的比例为21%，所以工艺空气中氧气的进料量： w氧 = 44650×21% = 9376.5kg/h。
进而得出空气中不参与反应的惰性气体（主要为氮气）总的进料量： w惰 = 44650-9376.5 = 35273.5kg/h
通过对苯酐反应原理的了解，在反应器中，苯酐与空气接触还发生一系列的副反应，由上面计算可知，邻二甲苯氧化部分除了生成苯酐，还约有23.7%发生了副反应。本次设计对副反应只考虑占总比例较大部分反应。根据工厂实际经验在该温度段所得数据，具体给出邻二甲苯对各副产物的转化率如下表：
表3-1 副反应转化率
副产物 转化率% 顺酐 9.18 苯甲酸 5.32 苯酞 2.31 柠糠酐 1.62 二氧化碳 3.83 一氧化碳 1.47 根据上表给出数据，对各副反应进行计算：
（1）CH3C6H4CH3+7.5O2→C4H2O3（顺酐）+4CO2+4H2O w顺酐?98?9.18%?4700?99.9%
106 = 398.0956 kg/h w1CO2?44?9.18%?4700?99.9%
106 = 714.9472 kg/h w1H2O?18?4?9.18%?4700?99.9%
106 = 292.4784 kg/h
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w1O2?32?7.5?9.18%?4700?99.9%
106 = 974.9280 kg/h
（2）CH3C6H4CH3+3O2→C6H5COOH（苯甲酸）+CO2+2H2O w苯甲酸?122?5.32%?4700?99.9%
106 = 287.2124 kg/h w2CO2?44?5.32%?4700?99.9%
106 = 103.5826 kg/h
w2H2O?18?2?5.32%?4700?99.9%
106 = 84.7512 kg/h w2O2?32?3?5.32%?4700?99.9%
106 = 226.0032 kg/h
（3）CH3C6H4CH3+2O2→C8H6O2（苯酞）+2H2O w苯酞?134?2.31%?4700?99.9%
106 = 136.9748 kg/h w3H2O?18?2?2.31?G0?099.9%
106 = 36.7992 kg/h
w3O2?32?2?2.31%?470?099.9%
106 = 65.4208 kg/h
（4）CH3C6H4CH3+4.5O2→C5H5O3（柠槺酐）+3CO+3H2O w柠槺酐?113?1.62%?4700?99. 9%
106 = 81.0097 kg/h
G0?099.9% w1CO?28?3?1.62? 106 = 60.2196 kg/h w4H2O?
18?3?1.62%?4700?99.9%
10617
= 38.7126 kg/h w4O2?32?4.5?1.62%?4700?99.9%
106 = 103.2286 kg/h
（5）CH3C6H4CH3+6.5O2→8CO+5H2O w2CO?28?8?1.47%?4700?99.9%
106 = 145.4095 kg/h
w5H2O?18?5?1.5%?4700?99.9%
106 = 58.5440 kg/h w5O2?32?6.5?1.5%?4700?99.9%
106 = 135.3017 kg/h
（6）CH3C6H4CH3+10.5O2→8CO2+5H2O w3CO2?44?8?3.83%?4700?99.9%
106 = 596.5735 kg/h w6H2O?18?5?3.83%?4700?99.9%
106 = 152.5330 kg/h w6O2?32?10.5?3.83%?4700?99.9%
106 = 569.4565 kg/h
综合以上计算数据，可以得出： 反应器中氧气总的消耗量：
wO2?3240?w1O2?w2O2?w3O2?w4O2?w5O2?w6O2
= 5314.3383 kg/h,
所以剩余气体中氧气含量： w剩O2= 9376.5-5314.3383 = 4062.1612 kg/h。 反应器内所有反应产生的水的含量：
wH2O = 1822.5+w1H2O+w2H2O+w3H2O+w4H2O+w5H2O+w6H2O
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= 2486.3184 kg/h 反应器内产生的CO： wCO = w1CO+w2CO
= 205.9291 kg/h
反应器内产生的CO2： wCO2 = w1CO2+w2CO2+w3CO2
= 1415.1033 kg/h
3.2 冷凝工段物料衡算
画出物料方框图：
不凝有尾气洗涤排放工段 切 反应生成的气体 换 冷 凝 器 粗苯预处理工段 图3-2 冷凝工段物料衡算图
反应生成气体经冷凝器冷却到165-175℃后，再经预冷凝来到切换冷凝器，水冷凝成液体排出，含有杂质的粗苯酐冷凝在冷凝器的翅片管内，准备进入精馏工段，不凝有机气体进入尾气洗涤装置，经过三级洗涤，尾气中顺酐大部分被吸收，剩余尾气直接排放出去，根据工厂实际生产经验及文献资料给出物料平衡表格如下图：
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表3-3 冷凝工段物料衡算表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 组 分 进kg/h 出1（排出或进入气塔）kg/h 6.8023 4062.1612 35273.5000 205.9291 1415.1033 0 101.6445 245.5203 77.8633 47.1341 2486.3184 43931.9765 出2（进入精馏段）kg/h 2.5977 0 0 0 0 4995.0000 296.4511 41.6921 59.1115 33.8756 0 5418.7280 邻二甲苯 9.4000 O2 惰性气体 CO CO2 苯酐 顺酐 苯甲酸 苯酞 4062.1612 35273.5000 205.9291 1415.1033 4995.0000 398.0956 287.2124 136.9748 81.0097 2486.3184 49350.7045 10 柠糠酐 11 H2O 合计
— 3.3 精馏工段物料衡算
3.3.1 物料衡算：
由于粗苯酐中所含的蒽醌及其同系物等重组分含量极少，在反应工段中没有对其进行物料的计算，且沸点与苯酐相差很大，极易除去，对产品影响不大，而且粗苯酐中的杂质经过轻组分塔精馏后基本除去，能达到设计要求。所以本次设计对苯酐精馏工段中的重组分塔只作介绍，不作计算。进而在本章中对苯酐精馏工段进行物料衡算时，可以近似认为从轻组分塔塔底提取的苯酐熔液即为产品苯酐（即物流3）。同样的，在本次设计中对精馏塔的设计计算章节也只考虑其中的轻组分塔。
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