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1、 例例5-2物物料料衡衡算算数数据据如如表表4-3所所示示。已已知知加加入入甲甲苯苯和和浓浓硫硫酸酸的的温温度度均均为为30oC，脱脱水水器器的的排排水水温温度度为为65oC，磺磺化化液液的的出出料料温温度度为为140oC，甲甲苯苯与与硫硫酸酸的的标标准准化化学学反反应应热热为为117.2kJ mol-1(放放热热)，设设备备(包包括括磺磺化化釜釜、回回流流冷冷凝凝器器和和脱脱水水器器，下下同同)升升温温所所需需的的热热量量为为1.3105kJ，设设备备表表面面向向周周围围环环境境的的散散热热量量为为6.2104kJ，回回流流冷冷凝凝器器中中冷冷却却水水移移走走的的热热量量共共9.8105kJ
2、。试对甲苯磺化过程进行热量衡算。试对甲苯磺化过程进行热量衡算。5.4ExamplesofEnergyBalance表表4-3 4-3 甲苯磺化过程的物料平衡表甲苯磺化过程的物料平衡表输输入入物料名称物料名称质量质量/kg/kg质量组成质量组成/%/%纯品量纯品量/kg/kg原料甲苯原料甲苯10001000甲苯甲苯99.999.9999999水水0.10.11 1浓硫酸浓硫酸11001100硫酸硫酸98.098.010781078水水2.02.02222总计总计2100210021002100输输出出磺化液磺化液1906.91906.9对甲苯磺酸对甲苯磺酸78.778.71500.81500.8
3、邻甲苯磺酸邻甲苯磺酸8.838.83168.4168.4间甲苯磺酸间甲苯磺酸8.458.45161.1161.1甲苯甲苯1.051.0520.020.0硫酸硫酸1.851.8535.235.2水水1.121.1221.421.4脱水器排水脱水器排水193.1193.1水水100100193.1193.1总计总计2100210021002100(2)BatchOperatedProcess解：热量衡算目的解：热量衡算目的:确定磺化过程中的补充加热量。确定磺化过程中的补充加热量。衡算范围衡算范围:甲苯磺化装置甲苯磺化装置(包括磺化釜、回流冷凝包括磺化釜、回流冷凝器和脱水器等器和脱水器等)。5.4E
4、xamplesofEnergyBalance有有关关热热力力学学数数据据为为：原原料料甲甲苯苯的的定定压压比比热热为为1.71kJ kg-1 oC-1；98%硫硫酸酸的的定定压压比比热热为为1.47kJ kg-1 oC-1；磺磺化化液液的的平平均均定定压压比比热热为为1.59kJ kg-1 oC-1；水水的的定定压比热为压比热为4.18kJ kg-1 oC-1。热量平衡方程式可表示为热量平衡方程式可表示为取热量衡算的基准温度为取热量衡算的基准温度为25oC，则则5.4ExamplesofEnergyBalance 图图5-1甲苯磺化装置热量衡算示意图甲苯磺化装置热量衡算示意图 反反应应中中共共
5、加加入入98%浓浓硫硫酸酸的的质质量量为为1100kg，其其中中含含水水22kg。若若以以SO3计计，98%硫硫酸酸的的质质量量分分率率为为80%。5.4ExamplesofEnergyBalancem=0.8 反反应应结结束束后后,磺磺化化液液含含硫硫酸酸35.2kg,水水21.4kg。以以SO3计计,硫酸的质量分率为硫酸的质量分率为50.8%。则。则 所以所以5.4ExamplesofEnergyBalance反应消耗的甲苯量为反应消耗的甲苯量为979kg，则则5.4ExamplesofEnergyBalance表表5-2甲苯磺化过程热量平衡表甲苯磺化过程热量平衡表5.4ExamplesofEnergyBalance