2.5万吨/年液相氧化甲苯制苯甲醛工艺设计(11)
五班三倒，每班5人；
五班三倒，每班1人；
五班三倒，每班1人；
3 物料衡算
3.1 反应方程式
3.2 工艺要求与中试数据
3.2.1 年产量与年工作日
年产量：25000吨苯甲醛
年工作日：320天，每天24小时
3.2.2 中试数据[12]
甲苯的转化率：61％
空气／甲苯摩尔比: 4.2（氧气占空气的百分比是21%，氮气占空气的百分比是79%，所以氧气/甲苯摩尔比为0.88：1）
(1) 计算基准
以1天作基准，按97%的甲苯纯度为计算依据。
(2) 计算需要的基本数据
表3.2 各化学物品需要的基本数据表
名称 分子式 摩尔质量
（kg/kmol）
甲苯 C7H8 92.14
苯甲醛 C7H6O 106.12
氮气 N2 28.00
氧气 O2 32.00
水 H2O 18.02
主反应：C7H8 + O2 催化剂 加热 C7H6O + H2O （3-1）
3.3 基于中试数据计算
3.3.1 投料量计算
1. 每天生成苯甲醛的量:2.5×1010g&pide;320天&pide;106.12 g/mol=736.195 kmol
2. 原料中甲苯含量为97% ，假设原料中含杂质3%，为方便设计计算，假设原料中3%杂质不参加反应
每天需要甲苯x kmol，由中试数据的需要纯甲苯量为0.97x kmol
C7H8 + O2 催化剂 加热 C7H6O + H2O （3-1）
氧化反应 1 1 1
产物的量 0.61×0.97x
由生产工艺要求得到生成苯甲醛的量计算甲苯投料量：
736.159=0.61×0.97x
上式得x=1244.14 kmol
3.3.2 氧化反应计算
C7H8 + O2 催化剂 加热 C7H6O + H2O （3-1）
氧化反应 1 1
氧气／甲苯摩尔比 1 4.2×0.21
产物的量 0.61×0.97x
剩余氧气的量 4.2×0.21×0.97x－0.61× 0.97x
剩余氮气的量 4.2×0.79×0.97x
发生反应的甲苯量：0.97x=0.97×1244.14=1206.82 kmol
根据中试数据的氧化反应空气／甲苯摩尔比4.2，得到需要空气量：
4.2×0.97x=4.2×1206.82=5068.64 kmol（其中按空气中氧气和氮气分别所占的比例算得：氧气1064.41kmol,氮气4004. 23kmol）
生成苯甲醛量：0.61×0.97x=0.61×1206.82=736.16 kmol
生成水蒸汽量：0.61×0.97x=0.61×1206.82=736.16 kmol
消耗氧气：0.61×0.97x=0.61×1206.82=736.16 kmol
则剩余氧气量：1064.61－736.16 =328.25 kmol
剩余氮气 4004.23kmol
剩余甲苯量：0.97×（1－0.61）x=1206.82×0.39=470.66 kmol