99.5%的VAc产品从醋酸乙烯提纯蒸馏塔塔顶馏出，M10=5555.56kg/h。 醋酸从醋酸蒸馏塔塔顶馏出，M9=6243.48kg/h。
精馏重组分从各精馏塔塔底馏出，M11=M8-M9-M10=265.91kg/h。 (2) 精馏工段进出料情况汇总
表3.4精馏工段进出料情况汇总
Table 3.4 Reaction section material calculation summary of distillation sections
进 料 出 料
物料名称 流量(kg/h) 质量分数 物料名称 流量(kg/h) 质量分数 醋酸乙烯 5698.74 0.4723 醋酸乙烯 5555.56 0.4605
醋酸 6243.48 0.5175 醋酸 6243.48 0.5175
乙醛 63.12 0.0052 乙醛 63.12 0.0052
丁烯醛 21.52 0.0018 丁烯醛 21.52 0.0018
其它 37.92 0.0032 其它 181.1 0.0150
合计 12064.78 1.0000 合计 12064.78 1.0000
3.4醋酸乙烯生产过程物料衡算汇总
19
表3.5醋酸乙烯生产过程物料衡算汇表
Table 3.5 Materials calculation table in the overall production process
流 入 流 出
序号 物料 成分 流量(kg/h) 序号 物料 成分 流量(kg/h)
名称 名称 M1 电石 CaC2 5465.10 M4 电石灰渣 Ca(OH)2 6499.57
M9 醋酸 CH3COOH 6243.48
M2 水 H2O 2856.74 M10 醋酸乙烯 CH3COOCHCH2 5555.56
M11 精馏 ALd 63.12
M3 醋酸 CH3COOH 10247.07 重组 Cr-ALd 21.52
分 其它 185.66
合计 18568.91 合计 18568.91
20
第4章 醋酸乙烯的热量衡算
4.1 基础数据
(1) 反应压力为常压，反应器进料温度T1为140℃，反应中温T2平均为185℃，反应器物料出口温度T3平均为205℃，计算基准温度To=25℃。 (2) 计算时间基准是1h。
(3) 查阅《基础物理化学》[17]可知各物质为Cpm=A+BT+CT2,单位J? mol-1?K-1，其中A, B和C系数如表4.1。质量定压比热容cp=Cp/M，单位kJ?kg-1?K-1。平均恒压热容
Cp??T2T1CpdT(T2?T1)。
表4.1各物质摩尔定压热容与温度的关系的系数表
Table 4.1 Relation coefficient table between Moore pressure fixing the heat capacity and temperature
系数
A (J?mol-1?k-1)
C2H2 HAc VAc ALd Cr-Ald H2O
30.67 21.76 24.67 31.05 14.06 29.16
103B (J?mol-1?K-2) 52.810 193.13 328.23 121.46 345.47 14.49
106C (J?mol-1?k-3) -16.27 -76.78 -98.41 -36.58 -172.23 -2.022
(4) 查《化学工程手册》[18]可知各物质(气态)的标准生成热△Hfθ
表4.2各物质的标准生成热 △Hfθ（单位kJ?moL) Table 4.2 Standard generation heat of various substances
物质 △Hfθ
C2H2 226.73
HAc -484.13
VAc -357.52
ALd -166.36
Cr-Ald -273.30
H2O -285.83
(5) 查《化学工程手册》[18]可知各物质沸点下的蒸发焓△vH。
21
表4.3各物质沸点下的蒸发焓（单位kJ?moL）
Table 4.3 Evaporation enthalpy under various material boiling point
物质 沸点 △vH
C2H2 -85.93℃ 16.95
HAc 118℃ 23.694
VAc 72.5℃ 25.534
ALd 20.2℃ 26.11
Cr-Ald 102.2℃ 26.527
H2O 100℃ 40.656
4.2 反应系统的热量衡算
(1) 对于流动系统—连续反应器其能量平衡方程式的一般形式为: △E =Q-△(PV)+W+∑E1-∑E2[19]。 式中:△E是系统内能的积累量； ∑E1是进料带进系统的能量；
∑E2是出料从系统带走的能量(包括内能、动能和位能等)； Q是外界传递给系统的能量； △(PV)是系统对外界做的膨胀功； W是外界对系统所做的机械功。
连续系统处于稳定时△E =0，忽略机械功，忽略动能和位能，则可知∑Hp+∑HR=0 式中:∑Hp和∑HR是反应物料的物理状态变化和化学状态变化所引起的焓变；
Q包括加热剂或冷却剂传入或传出的热量、设备表面的热损失和通过回流冷凝器传递的热量。
(2) ∑Hp 的计算
∑Hp=∑Gi'Cpi'(Ti'-T0)-∑GiCpi（Ti-T0)[19]
式中:Gi，Gi是始态及终态时各项物质的质量，kg。 Ti，Ti'是始态及终态时各项物质的温度，K。 T0是计算热焓的基准温度，一般取298K(25℃)。
Cpi，Cpi'是各项物质在T0与T1及T0与Ti'的平均等压比热，kJ?kg-1?K-1。 (a) 平均等压比热容的计算
以生成物乙炔为例，T0与T1与之间的平均等压热容：
A=30.67,B=52.810×10-3,C=-16.27×10-6,T0=298.15K,T1=413.15K,代入以下公式得：
22
C'p,m111??23T1AT?BT?CT??CdTp,m23?T??T0?0??T1?T0??T1?T0?T11[30.67T??52.810?10?3T2??(?16.27?10?6)T3]413.15298.1523 ?(413.15?298.15)?47.38J?mol?1?K?1C'p,m47.38T0与T1与之间的平均等压比热cp,m===1.82kJ?kg?1?K?1
M(乙炔)26' T0与T2与之间的平均等压热容： T2=458.15K，
111??23T1AT?BT?CT??Cp,m23?T??T0?0?(T1?T0)?T1?T0?TC'p,m11[30.67T??52.810?10?3T2??(?16.27?10?6)T3]458.15298.1523 ?
(458.15?298.15)?48.28J?mol?1?K?1C''p,m48.28==1.86kJ?kg?1?K?1 T0与T2与之间的平均等压比热cp,m=M(乙炔)26''T0与T3与之间的平均等压热容： T3=478.15K
C'p,m??T1T0Cp,mdT?T1?T0??113?1?2AT?BT?CT??23??T0T?T1?T0?11[30.67T??52.810?10?3T2??(?16.27?10?6)T3]478.15298.1523 ?(478.15?298.15)?48.67J?mol?1?K?1C'''p,m48.67==1.87kJ?kg?1?K?1 则T3与T0与T3与之间的平均等压比热cp,m=M(乙炔)26'''这里需要注意的是反应物的初始温度是T1，生成物的初始温度是T2，终温均是T3。依此计算，得到各物质在两个不同温度区间的平均等压比热容。
23