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△H（酯化反应）=77.822kJ/mol
△H（乙酰化反应）=69.329kJ/mol
②计算所用物质的恒压热容Cp及汽化潜热△H值
热量衡算中所用物料在不同温度下的恒压热容Cp值见表9，不同物质的汽化潜热见表10。
表9 不同物料在不同温度下的Cp值 J/(mol·℃)
温度（℃）202533.55558.861.37585376.56376.56柠檬酸正丁醇173.720179.912180.330191.593192.280193.296196.648137.434674.461694.544199.686200.832203.761711.28196.648133.888TBCATBC乙酸酐乙酸水备注75.312其他温度下水的Cp值也近似取75.312
表10 不同物质的汽化潜热△H值 J/mol
温度（℃）3038428592.6150正丁醇51208水醋酸醋酸酐26694502082532845433411583816945606
4.2 酯化釜
①每釜物料
柠檬酸：702.94kg 正丁醇：1204.11kg 其他（以水计）：102.67kg ②升温假设
物料由室温（25℃）在1h内升至92.6℃，物料所含水在1h（92.6℃）完全蒸
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发，然后在92.6℃下反应2.5h，用150℃的蒸汽加热。
③第一阶段：升温吸热
温度由25℃升至92.6℃，平均温度取58.8℃。
Q1=△t∑Cpini
式中：
△t——温度差，℃；
Cpi——对应物质的恒压热容，J/(mol·℃)； ni——对应物质的物质的量，mol。
Q1=(92.6－25)×（376.56×=333737kJ/h702.94102.671204.11+192.280×74+75.312×18)192
加上5%热损失，取Q1=350424kJ/mol。
④第二阶段：蒸发吸热
物料中102.67kg的水全部汽化，以共沸物组成正丁醇质量分数57.6%计，正丁醇汽化量为
102.67102.67=139.48kg1－0.576－
则：
Q2=∑△Hini
式中：
△Hi——对应物质的汽化热，kJ/mol；
102.67139.48=320395kJ/h+41158×Q2=45433×1874
加上5%热损失，取Q2=336414kJ/h。 ⑤第三阶段：反应过程吸热（2.5小时）
反应生成水194.14kg，假设生成水完全汽化，上升气相中含70%的正丁醇，即452.99kg。
Q3＇=∑△Hini
102.67452.99Q3＇+77822×=45433×+41158×1874=797795kJ702.94192
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加上5%热损失，取Q3＇=837684kJ 以每小时计，Q3=335073kJ/h
⑥酯化釜传热面积估算（材质为搪瓷）
Q=K·A·△t
式中：
K——搪瓷的传热系数，kJ/(h·m2·℃)；
A=QK△t
Q取Q1、Q2、Q3中的最大值，即 Q=350424kJ/h。 平均温差的△t计算
△tm=△t1－△t2△t1ln△t2
式中：
△t——平均温差，℃；
△t1、△t2——分别为换热器进、出口温差。
△tm=(150－25)－(150－92.6)ln150－25150－92.6=86.88℃
A=QK△t=350424=4.50m2895.376×86.88
取A＇=1.15A=1.15×4.50=5.12m2 ⑦酯化釜加热所需蒸汽量
Q总=Q1+Q2+Q3＇=350424+336414+837684=1524522kJ
W=1524522×18=718.94kg38169
蒸汽流量由Q1计算，则
W1=Q1350424=×18=165.26kg/h△H38169
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4.3 酯化釜第一冷凝器
①上升气体的最大流量在酯化反应的蒸发阶段，即 正丁醇：139.48kg/h 水：102.67kg/h 假设全部冷凝
冷却水温度由25℃升至40℃
物料由92.6℃降至30℃，平均温度61.3℃，换热器材质为不锈钢。 ② 换热器面积计算
△tm=(92.6－40)－(30－25)ln92.6－4030－25=20.23℃
Q=∑△Hini+∑Cpini△t
Q=(45433×139.48102.67102.67139.48)×(92.6－30）)+(193.296×+75.312×+41158×74181874=370094kJ/h
加上5%热损失，Q=388598kJ/h
A=QK△t=388598=13.12m21464.4×20.23
取A＇=1.15A=1.15×13.12=15.01m2 ③ 冷却水最大流量
Q=WCp△t
式中：
W——冷却水流量，kg/h。
W=QCp△t
W=388598=343.99kmol/h=6192kg/h75.312×（40－25）
4.4 酯化釜第二冷凝器
①假设经第一冷凝器后仍有20%的正丁醇未被冷凝，用0℃的盐水进行冷凝。水由0℃升至10℃，物料由30℃降至10℃，平均温度20℃。
②传热面积估算
Q=n·△H+n·Cp△t Q=51208×139.48×20%+139.48×173.720×20%×(30－10)7474=20614kJ/h
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加上5%热损失，取Q=21645kJ/h
△tm=(20－0)－(20－10)ln20－020－10=14.43℃
A=QK△t=21645=1.02m21464.4×14.43
取A＇=1.15A=1.15×1.02=1.17m2 ③冷却水最大流量
W=Q=Cp△t21645=28.74kmol/h=517.33kg/h75.312×（10－0）
4.5 脱醇釜
①物料量
脱醇以4小时计，将水和正丁醇全部按正丁醇计算，则正丁醇质量为642.66kg，平均每小时642.66/4=160.67kg/h，取回流比R=1.5，则上升汽量为正丁醇的2.5倍，即
160.67×2.5=401.68kg/h
其余按柠檬酸三丁酯计算为：1338.16kg
脱醇为减压操作，绝压2666Pa，正丁醇沸点42℃。 ②升温假设
物料由室温（25℃）在1小时内升至42℃，然后在42℃下脱除全部正丁醇，平均温度33.5℃。
③升温过程吸热
Q1=△t∑Cpini
642.661338.16Q1=(40－25)×（669.440×360+180.330×74)=66899kJ/h
加上5%热损失，取Q1=70244kJ/h ④汽化过程吸热
401.68×50208=272534kJ/hQ=n·△H=74
⑤换热面积估算