甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(15)
Q3 = NcpmT = 110.23 × 34.54 × 120 ＝ 45.69 × 104 kJ
4) 三元气带出的热量
表3.14 三元气带出的热量
物料名称 物质的量，kmol cpm，kJ/(kmol•℃) T，℃ 热量，104kJ
CH3OH 98.77 53.89 120 63.87
H2O 115.13 34.54 120 47.72
N2 139.62 29.62 120 49.63
O2 38.00 30.53 120 13.92
合计 391.52 175.14
则需补充热量为：Q补充 = (175.14 – 46.24 – 45.69) × 104 = 83.21 × 104 (kJ)
需表压为0.4MPa的加热蒸汽量为：Q = (83.21 × 104) / 2139.9 = 388.85(kg)
= 21.59 (kmol)
(3) 氧化器（包括急冷段）
1) 氧化器热量衡算图
图3.8 氧化器热量衡算图
2) 三元气体带入的热量为：Q4 = 125.10 × 104 kJ。
3) 反应热（反应温度为350℃）
以物料衡算中的6个反应方程式为基准，设所有反应物和产物均为气态，则它们的反应热见表3.15。
表3.15 反应放出的热量
反应方程式 物质的量，kmol 反应热，105kJ/mol 热量，105kJ
CH3OH + 1/2O2 → HCHO + H2O 53.33 -1.565 -83.46
CH3OH + O2→ CO + 2H2O 0.75 -3.93 -2.95
CH3OH + O2 → HCOOH + H2O 0.0652 -4.20 -0.27
CH3OH + 3/2O2→CO2 + 2H2O 6.76 -6.76 -45.80
CH3OH → HCHO + H2 36.04 +0.853 +30.74
CH3OH + H2 → CH4 + H2O 0.38 -1.155 -0.44
合计 97.32 -16.76 -102.18
即反应放出的总热量为：Q = 102.18 × 105 kJ
4) 冷凝热
转化气经急冷段后降温至85℃。由于转化气的非理想性，因此可设其冷凝量占产品量的10％，W = 4874.01 × 10% = 487.40 (kg)
其中，甲醛占30％，W EHCHO = 502.69 × 30% = 150.81 (kg)
N EHCHO = 5.02 (kmol)
水占70％， W EH2O = 502.69 – 150.819 ＝351.88 (kg)
N EH2O = 19.53 (kmol)
冷凝热数据见表3.16。
表3.16 冷凝热量
物质名称 物质的量，kmol 相变热，104kJ/kmol 热量，104kJ
HCHO 5.02 4.94 24.80
H2O 19.54 20.63 403.11
合计 24.56 427.91
即冷凝放出的总热量为：Q = 427.91 × 104 kJ
5) 转化气带出的热量
表3.17 转化气带出的热量
物料名称 物质的量，kmol cpm，kJ/(kmol•℃) T，℃ 热量，104kJ
HCHO 89.28 37.51 85 28.46
CH3OH含(HCOOH) 1.45 50.70 85 0.62
H2O 2541.47 34.03 85 735.13
CO2 6.76 39.91 85 2.29
CO 0.75 29.11 85 0.18
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