异丁烷脱氢制异丁烯工艺设计+车间布置图+答辩PPT(9)
（2） 计算基准
连续反应操作过程以kmol/h作为基准。
（3） 物料横算
每小时产生异丁烯质量：24000×1000÷300÷24=3333.33kg
也即：3333.33÷56.11=59.407kmol/h
假设原料流量：akmol/h；混合原料流量：bkmol/h；精馏塔塔顶：异丁烯的摩尔流量为x3，异丁烷摩尔流量为x4；精馏塔塔底：异丁烯摩尔流量为x1，异丁烷摩尔流量为x2。
图4-2 物料横算图
由物料流程图可得到以下方程式：
x1+x2=59.407kmol/h
（88%a+x4）/3+x4+88%a+x3+12%a=b
91%×60%×（88%a+x4）=x1+x3
（1-60%）×（88%a+x4）=x2+x4
结合原始数据，联解方程组，得到：
x1=58.813kmol/h；x2=0.594kmol/h；x3=2.329kmol/h；x4=44.246kmol/h；
a=77.049kmol/h；b=160.974kmol/h。
由反应①可知需要消耗纯度100%异丁烷质量：
59.407×58.12=3452.735kg/h
由反应中异丁烷的转化率为60%，且异丁烯的选择性为91%，可知100%异丁烷需求量：
3452.735÷91%÷60%=6323.690kg/h
根据总厂提供异丁烷的质量分数为88%，计算出需要粗异丁烷量：
6323.690÷88%=7186.012kg/h
由此可以算出年消耗粗异丁烷量：
7186.012×24×300=51739286.4kg≈5.2万吨
也即年消耗粗异丁烷量：5.2万吨。
（4） 进反应器的混合物组成
氢、烃摩尔比为1：3，氢气的平均分子量为2.02kg/kmol；根据物料衡算计算可知，原料进料摩尔流量为83.720kmol/h，氢气进料流量为40.600kmol/h；原料与氢气混合后进反应器的混合物组成组分及含量如下表所示：
表4-2 原料与氢气混合后进反应器的混合物组成组分及含量
反应器进口混合物组成
组成成分 H2 异丁烷 异丁烯 其他
摩尔流量 (kmol/h) 37.346 112.049 2.329 9.246
摩尔分数(%) 23.20 69.61 1.45 5.74
（5） 出反应器的混合物组成
表4-3 出料混合物组成组分及含量
反应器出口混合物组成
组成成分 H2 异丁烷 异丁烯 其他
摩尔流量 (kmol/h) 96.159 44.840 61.142 17.662
摩尔分数(%) 43.75 20.40 27.82 8.04
4.1.3 物料表
（1） 反应器物料衡算
表4-4 反应器物料衡算表
进料 出料
组分名称 摩尔流量(kmol/h) 摩尔分数 质量流量
(kg/h) 质量分数 摩尔流量
(kmol/h) 摩尔分数 质量流量
(kg/h) 质量分数
H2 37.346 0.23 75.439 0.01 96.159 0.44 194.241 0.03
异丁烷 112.049 0.70 6512.288 0.90 44.840 0.20 2606.100 0.34
异丁烯 2.329 0.01 130.680 0.02 61.142 0.28 3430.678 0.47
其他 9.246 0.06 536.638 0.07 17.662 0.08 1024.026 0.14
下一篇：酸性镀锌三价铬彩色钝化工艺研究