反应工程课程设计
工艺流程及设备。
物料衡算
根据乙酸的每小时进料量为23.975kmol/h，在根据它的转化率和反应物的初始质量比算出各种物质的进料和出料量，具体结果如下表：
3.3能量衡算 3.3.1热量衡算总式
Q1?Q2?Q3?Q4
式中：Q1进入反应器无聊的能量，KJ
Q2：化学反应热，KJ
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Q3：供给或移走的热量，有外界向系统供热为正，有系统向外界移去热量为负，KJ
Q4：离开反应器物料的热量，KJ
3.3.2每摩尔各种物值在不同条件下的cp,m值
对于气象物质，它的气相热容与温度的函数由下面这个公式计算：
cp,m?A?BT?CT2?DT3[2]
各种液相物质的热容参数如下表[3]：
液相物质的热容参数
物质 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 水 A 59.342 -18.944 155.94 92.053 B×102/K 36.358 109.71 2.3697 -3.9953 C×104/K2 -12.164 -28.921 -1.9976 -2.1103 D×106/K3 1.8030 2.9275 0.4592 0.53469 由于乙醇和乙酸乙酯的沸点为778.3℃和77.1℃，所以： (1)乙醇的cp,m值
cp,m?l,351.5K??A?BT?CT2?DT3
=59.342+36.358×10?2×351.5-12.164×10?4×351.52+1.8030×10?6×351.53 =59.342+127.798-150.289+78.302 =115.153J?mol?K?1 (2)乙酸乙酯的cp,m值
cp,m?l,350.2K??A?BT?CT2?DT3
=155.94+2.3697×10?2×350.2-1.9976×10?4×350.22+0.4592×10?6×350.23
=155.94+8.297-24.499+19.713
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=159.451J?mol?K?1
(3) 水的cp,m值
cp,m?H2O,l,373K??A?BT?CT2?DT3
=92.053-3.9953×10?2×373-2.1103×10?4×3732+0.53469×10?6×3733 =92.053-14.902-29.360+27.748 =75.539J?mol?K?1 (3)乙酸的cp,m值
cp,m?l,373K??A?BT?CT2?DT3
=-18.944+109.71×10?2×373-28.921×10?4×3732+2.9275×10?6×3733
?65.98?55.0875?21.0938?0
=139.8223J?mol?K?1
3.3.3各种气象物质的参数如下表
气相物质的热容参数[4]
物质 乙醇 乙酸乙酯 A 4.396 10.228 B×103 0.628 -14.948 C×103 5.546 13.033 D×103 -7.024 -15.736 (1)乙醇的cp,m值
Cp。m?g，373k??A?BT?CT2?DT3?ET4?R
??=4.396+0.628×10
?3×351.5+5.546×10
?5×351.5
2-7.024×10
?8×
351.53+2.685×10?11×351.54
=(4.396+0.234+7.716-3.645+0.520)8.314 =76.663J?mol?K?1
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(2)乙酸乙酯的cp,m值
Cp。m?g，373k??A?BT?CT2?DT3?ET4?R
??=(10.228-5.576+18.133-8.166+1.161)8.314 =131.195J?mol?K?1
3.3.4每摩尔物质在100℃下的焓值
(1) 每摩尔水的焓值
373?rHm?H2O??cp,m?H2O,l,373K?298?dT??vapHm?75.539?10?3??373?298??40.688
?46.353KJ?mol?1
(3)每摩尔的乙醇的焓值
351.5373?rHm?CH3CH2OH??cp,mCH3CH2OH,l,351.5?C??298?dT??vapHm?cp,mCH3CH2OH,l,373?C???351.5dT
?115.153?10?3??351.5?298??38.744?76.663?10?3??373?351.5?
?6.161?38.744?1.648
?46.555KJ?mol?1
(4)每摩尔乙酸的焓值
rHm?CH3COOH??cp,mCH3COOH,l,373?C?dT?139.8223?10??373?298?
???3298373?10.487KJ?mol?1
(5)每摩尔乙酸乙酯的焓值
350.2373?rHm?CH3COOOCH2CH3??cp,mCH3COOOCH2CH3,l,350.2?C??298?dT??vapHm?cp,mCH3COOOCH2CH3,l,373?C???350.2dT ?159.451?10?3??350.2?298??30.539?131.195?10?3??373?350.2?
?8.323?30.539?2.991
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?41.853KJ?mol?1
3.3.5总能量衡算
（1）Q1的计算
Q1?nCH3COOH??rHm?CH3COOH??nH20??rHm?H2O??nCH3CH2OH??rHm?CH3CH2OH??nCHECOOC?13.152?103?10.487?59.184?103?46.353?34.310?103?46.555?0?103?43.5948?137925.0?2743355?1597302?0 ?4478582KJ/h
（2）Q2的计算
CH3COOH?C2H5OH?CH3COOC2H5?H2O
Q2??6.313?103???rHm?H2O???rHm?CH3CH200CCH3???rHm?CH3COOH???rHm?CH3CH2OH??
??6.313?103?(46.353?41.853?10.487?46.555)
??196738.3KJ/h
（3）Q4的计算
Q1111?n1CH3COOH??rHm?CH3COOH??nH2O??rHm?H2O??nCH3CH2OH??rHm?CH3CH2OH??nCH3CH2OOCCH3??rHm?CH3CH2OOCCH3?
?6.839?103?10.487?65.495?103?46.353?27.997?103?46.555?6.313?103?41.853
??71.7206?3035.8897?1303.400?264.2180??103
?4675228.6KJ/h
因为： Q1?Q2?Q3?Q4
即：4478582+?196738.3+Q3=4675228.6 求得：Q3=393384.9KJ/h
Q3>0，故应是外界向系统供热。
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