1万吨年气相氧化甲苯制苯甲醛工艺设计(9)
△rHθ298=△fHθ298（C7H6O）+△fHθ298（H2O）-△fHθ298（C7H8）-△fHθ298（O2）
=87-241.826-42.5-0
=-197.326kJ/mol
△rHθm(T)=△rHθm(298)+ △r CP,mdt
=-197.326+（41.08+8.03-37.57-7.02）×（450+273-298）×4.187×10-3
=-189.28kJ/mol
4.4 热量的计算
4.4.1 Q1的计算
室温下甲苯与氧气混合加热所产生的热量设为Q1混合后进图第一个反应器进行氧化反应的进口温度为450℃。
Q1（甲苯）=
=37.57*41.25*（450-25）
=658649.0625*103cal
=2757763.625kJ
Q1（氧气）=
=7.02*62.615*（450-25）
=186811.8525*103cal
=782181.226kJ
Q1（氮气）=
=6.94*250.46*（450-25）
=738731.77*103cal
=3093069.921kJ
所以Q1=Q1（甲苯）+ Q1（氧气）+ Q1（氮气）
=2757763.625+782181.226+3093069.921
=9726084.693kJ
4.4.2 Q2的计算
在450℃下，氧化反应产生的热量设为Q
因为由之前已算好得到△rHθm(T)=-189.28kJ/mol
所以 Q2=-189.28×12280
=-2324358.4kJ
4.4.3 Q3的计算
氧化反应结束后，将剩余的甲苯和氧气以及反应生成的苯甲醛由出口温度465℃降低到50℃时产生的热量为Q3
则Q3（剩余的甲苯）=
=28.96*37.57*（50-465）
=-451531.288*103cal
=-1890561.503kJ
Q3（苯甲醛）=
=12.28*41.08*（50-465）
=-209351.896*103cal
=-876556.389 kJ
Q3（剩余的氧气）=
=50.33*7.02*（50-465）
=-146626.389*103cal
=-613924.691kJ
Q3（水）=
=12.28*8.03*（50-465）
=-40922.486*103 cal
=-171342.449kJ
Q3（氮气）=
=250.46*6.94*（50-465）
=-721349.846*103 cal
=-3020291.805kJ
所以Q3= Q3（剩余的甲苯）+Q3（苯甲醛）+Q3（剩余的氧气）+Q3（水）+ Q3（氮气）
=-1890561.503-876556.389-613924.691-171342.449-3020291.805
=-6572676.837 kJ
4.5 反应器的容积计算
甲苯的进料量
989.96kmol/天=41.25kmol/h=924*103L/h
氧气的进料量
1502.76kmol/天=62.615kmol/h=2003.68kg/h
氧气的密度为1.429g/L
V（氧气）=2003.68/（1.429*10-3）=1402.16*103L/h
氮气的进料量
6011.04kmol/天=250.46kmol/h=7012.88kg/h
氮气的密度为1.250g/L
V（氮气）=7012.88/（1.250*10-3）=5610.304*103L/h
所以V=7936.464L/h
由于反应空速Sv=2000.0h-1
可得反应器容积V=V/Sv=7936.464/2000=3.97L
因此，在实际操作的条件下，需要的反应器的体积为1.5×3.97=5.955L
4.6 反应釜的体积设计
反应器内径400，壁厚24
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