9.3.2. Исходные данные для проведения эксергетического анализа
В таблице 9.2 указаны расходные коэффициенты веществ для основных потоков, их температуры.
Таблица 9.2. Состав технологических потоков на стадии оксимирования циклогексанона.
№ |
Состав потока |
Расход, кг/ч |
Температура, К |
Давление, атм |
1 |
циклогексанон ж |
5750.00 |
305.15 |
|
2 |
сульфат аммония т |
7628.38 |
323.15 |
|
|
вода ж |
21546.31 |
|
|
|
циклогексанон ж |
233.32 |
|
|
3 |
вода ж |
348.34 |
323.15 |
|
|
циклогексанон ж |
5676.57 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
85.08 |
|
|
4 |
сульфат аммония т |
7628.25 |
323.15 |
|
|
вода ж |
21894.42 |
|
|
|
циклогексанон ж |
160.22 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
85.11 |
|
|
5 |
вода ж |
2320.00 |
303.15 |
|
|
циклогексанон ж |
233.00 |
|
|
6 |
аммиак г |
308.00 |
279.15 |
4.00 |
7 |
сульфат аммония т |
7628.25 |
323.15 |
|
|
вода ж |
21894.42 |
|
|
|
циклогексанон ж |
160.22 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
85.11 |
|
|
8 |
вода ж |
384.95 |
323.15 |
|
|
циклогексанон ж |
4014.15 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
2039.91 |
|
|
9 |
вода ж |
384.95 |
323.15 |
|
|
циклогексанон ж |
4014.15 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
2039.91 |
|
|
10 |
гидроксиламинсульфат |
4619.00 |
313.15 |
|
|
сульфат аммония т |
300.00 |
|
|
|
серная кислота ж |
300.00 |
|
|
|
вода ж |
13765.00 |
|
|
11 |
аммиак г |
788.00 |
279.15 |
4.00 |
12 |
гидроксиламинсульфат |
1486.20 |
355.65 |
|
|
сульфат аммония т |
6441.21 |
|
|
|
вода ж |
19308.59 |
|
|
13 |
вода ж |
485.35 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
27.30 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6569.35 |
|
|
14 |
гидроксиламинсульфат |
1486.20 |
355.65 |
|
|
сульфат аммония т |
6441.21 |
|
|
|
вода ж |
19308.59 |
|
|
15 |
вода ж |
485.35 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
27.30 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6569.35 |
|
|
16 |
гидроксиламинсульфат |
179.00 |
313.15 |
|
|
сульфат аммония т |
12.00 |
|
|
|
серная кислота ж |
12.00 |
|
|
|
вода ж |
534.00 |
|
|
17 |
сульфат аммония т |
3024.00 |
318.15 |
|
|
вода ж |
4176.00 |
|
|
18 |
аммиак г |
7.00 |
279.15 |
4.00 |
19 |
гидроксиламинсульфат |
165.35 |
355.65 |
|
|
сульфат аммония т |
3068.43 |
|
|
|
вода ж |
4873.22 |
|
|
20 |
вода ж |
334.77 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
10.11 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6574.11 |
|
|
21 |
гидроксиламинсульфат |
165.35 |
355.65 |
|
|
сульфат аммония т |
3068.43 |
|
|
|
вода ж |
4873.22 |
|
|
22 |
вода ж |
334.77 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
10.11 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6574.11 |
|
|
23 |
вода ж |
334.77 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
10.11 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6574.11 |
|
|
24 |
вода ж |
334.77 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
10.11 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6574.11 |
|
|
25 |
вода ж |
334.77 |
355.65 |
|
|
циклогексанон ж |
10.11 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
6574.11 |
|
|
26 |
сульфат аммония т |
4600.82 |
376.15 |
|
|
вода ж |
11594.18 |
|
|
27 |
сульфат аммония т |
3028.55 |
376.15 |
|
|
вода ж |
7631.45 |
|
|
28 |
сульфат аммония т |
4600.82 |
350.65 |
|
|
вода ж |
11594.18 |
|
|
29 |
сульфат аммония т |
3024.00 |
403.15 |
|
|
вода ж |
6587.00 |
|
|
30 |
вода ж |
1350.00 |
376.15 |
|
31 |
вода г |
1350.00 |
385.15 |
|
32 |
вода г |
1463.00 |
373.15 |
|
33 |
вода ж |
301.00 |
318.15 |
|
34 |
вода ж |
402.00 |
318.15 |
|
35 |
вода ж |
2110.00 |
318.15 |
|
36 |
вода ж |
1463.00 |
327.15 |
|
37 |
вода г |
2320.00 |
368.15 |
|
|
циклогексанон г |
233.00 |
|
|
38 |
сульфат аммония т |
7628.38 |
368.15 |
|
|
вода ж |
21546.31 |
|
|
|
циклогексанон ж |
233.32 |
|
|
39 |
вода г |
2883.70 |
432.50 |
6.00 |
40 |
вода ж |
2883.70 |
432.50 |
|
41 |
вода г |
1876.40 |
432.50 |
6.00 |
42 |
вода ж |
1876.40 |
432.50 |
|
43 |
сульфат аммония т |
3024.00 |
376.15 |
|
|
вода ж |
4176.00 |
|
|
44 |
сульфат аммония т |
7628.38 |
337.17 |
|
|
вода ж |
21546.31 |
|
|
|
циклогексанон ж |
233.32 |
|
|
45 |
вода г |
1487.80 |
432.50 |
6.00 |
46 |
вода ж |
1487.80 |
432.50 |
|
47 |
вода ж |
232981.20 |
301.15 |
|
48 |
вода ж |
232981.20 |
306.15 |
|
49 |
вода ж |
107231.00 |
301.15 |
|
50 |
вода ж |
107231.00 |
306.15 |
|
51 |
вода ж |
1350.00 |
373.15 |
|
Рассмотрим расчёт эксергии потока на примере технологического потока № 2.
Итак, поток № 2 имеет температуру 323.15 К и представляет собой водный раствор сульфата аммония с небольшим содержанием циклогексанона (таблица 9.2). Следовательно эксергия потока (Ei) будет равна сумме эксергий воды, сульфата аммония и циклогексанона:
где
;
;
,
а ni
– расход (моль/ч); Еi
– молярная эксергия вещества (кДж/моль).
Молярная эксергия соединений вычисляется следующим образом:
,
где Е0 – нулевая химическая эксергия, СP – теплоёмкость, xi – мольная доля соединения в растворе.
При выполнении эксергетических расчётов для стадии окисмирования в качестве “полезных” принимались следующие вещества: циклогексанон, циклогексаноноксим и гидроксиламинсульфат.
Результаты расчётов эксергий потоков веществ и теплоносителей приведены в таблице 9.3.
Термодинамические величины веществ взяты из справочников [9, 42, 45, 46] и статьи [47].
Таблица 9.3. Эксергии потоков веществ на стадии оксимирования циклогексанона
№ |
Состав потока |
Мол. доля или парциальное давление |
ei, кДж/моль |
Ei, МДж/ч |
Ei, МДж/ч |
Ei(пол.), МДж/ч |
1 |
циклогексанон ж |
1.0000 |
3537.65 |
207600.00 |
207600.00 |
207600.00 |
2 |
сульфат аммония т |
0.0460 |
654.73 |
37840.00 |
46460.00 |
8386.00 |
|
вода ж |
0.9520 |
0.20 |
238.60 |
|
|
|
циклогексанон ж |
0.0020 |
3522.50 |
8386.00 |
|
|
3 |
вода ж |
0.2480 |
-3.08 |
-59.59 |
207700.00 |
207800.00 |
|
циклогексанон ж |
0.7420 |
3537.06 |
204900.00 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.0100 |
3820.25 |
2876.00 |
|
|
4 |
сульфат аммония т |
0.0450 |
654.70 |
37830.00 |
46710.00 |
8630.00 |
|
вода ж |
0.9530 |
0.20 |
244.70 |
|
|
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3521.55 |
5757.00 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.0010 |
3813.44 |
2872.00 |
|
|
5 |
вода ж |
0.9820 |
0.04 |
5.22 |
8393.00 |
8388.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0180 |
3527.87 |
8388.00 |
|
|
6 |
аммиак г |
4.0000 |
341.20 |
6182.00 |
6182.00 |
6182.00 |
7 |
сульфат аммония т |
0.0450 |
654.70 |
37830.00 |
46710.00 |
8630.00 |
|
вода ж |
0.9530 |
|
0.20 |
244.70 |
|
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3521.55 |
5757.00 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.0010 |
3813.44 |
2872.00 |
|
|
8 |
вода ж |
0.2660 |
-2.91 |
-62.21 |
213900.00 |
213900.00 |
|
циклогексанон ж |
0.5090 |
3536.14 |
144800.00 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.2250 |
3827.92 |
69100.00 |
|
|
9 |
вода ж |
0.2660 |
-2.91 |
-62.21 |
213900.00 |
213900.00 |
|
циклогексанон ж |
0.5090 |
3536.14 |
144800.00 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.2250 |
3827.92 |
69100.00 |
|
|
10 |
гидроксиламинсульфат |
0.0350 |
712.49 |
20070.00 |
22080.00 |
20540.00 |
|
сульфат аммония т |
0.0030 |
647.80 |
1472.00 |
|
|
|
серная кислота ж |
0.0040 |
152.99 |
468.30 |
|
|
|
вода ж |
0.9580 |
|
0.09 |
68.48 |
|
11 |
аммиак г |
4.0000 |
341.20 |
15820.00 |
15820.00 |
15820.00 |
12 |
гидроксиламинсульфат |
0.0080 |
709.85 |
6433.00 |
39170.00 |
6433.00 |
|
сульфат аммония т |
0.0430 |
655.46 |
31980.00 |
|
|
|
вода ж |
0.9490 |
|
0.70 |
751.00 |
|
13 |
вода ж |
0.3160 |
-1.98 |
-53.42 |
223700.00 |
223700.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0030 |
3524.36 |
981.80 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.6810 |
3831.60 |
222800.00 |
|
|
14 |
гидроксиламинсульфат |
0.0080 |
709.85 |
6433.00 |
39170.00 |
6433.00 |
|
сульфат аммония т |
0.0430 |
655.46 |
31980.00 |
|
|
|
вода ж |
0.9490 |
0.70 |
751.00 |
|
|
15 |
вода ж |
0.3160 |
-1.98 |
-53.42 |
223700.00 |
223700.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0030 |
3524.36 |
981.80 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.6810 |
3831.60 |
222800.00 |
|
|
16 |
гидроксиламинсульфат |
0.0350 |
712.49 |
777.70 |
857.90 |
796.40 |
|
сульфат аммония т |
0.0030 |
647.88 |
58.90 |
|
|
|
серная кислота ж |
0.0040 |
153.06 |
18.74 |
|
|
|
вода ж |
0.9580 |
0.09 |
2.64 |
|
|
17 |
сульфат аммония т |
0.0900 |
656.28 |
15030.00 |
15040.00 |
0.00 |
|
вода ж |
0.9100 |
0.02 |
5.80 |
|
|
18 |
аммиак г |
4.0000 |
341.20 |
140.50 |
140.50 |
140.50 |
19 |
гидроксиламинсульфат |
0.0030 |
707.77 |
713.60 |
16150.00 |
713.60 |
|
сульфат аммония т |
0.0790 |
656.92 |
15270.00 |
|
|
|
вода ж |
0.9180 |
0.62 |
167.60 |
|
|
20 |
вода ж |
0.2420 |
-2.63 |
-48.93 |
223200.00 |
223300.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3522.19 |
363.50 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.7570 |
3831.86 |
222900.00 |
|
|
21 |
гидроксиламинсульфат |
0.0030 |
707.77 |
713.60 |
16150.00 |
713.60 |
|
сульфат аммония т |
0.0790 |
656.92 |
15270.00 |
|
|
|
вода ж |
0.9180 |
|
0.62 |
167.60 |
|
22 |
вода ж |
0.2420 |
-2.63 |
-48.93 |
223200.00 |
223300.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3522.19 |
363.50 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.7570 |
3831.86 |
222900.00 |
|
|
23 |
вода ж |
0.2420 |
-2.63 |
-48.93 |
223200.00 |
223300.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3522.19 |
363.50 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.7570 |
3831.86 |
222900.00 |
|
|
24 |
вода ж |
0.2420 |
-2.63 |
-48.93 |
223200.00 |
223300.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3522.19 |
363.50 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.7570 |
3831.86 |
222900.00 |
|
|
25 |
вода ж |
0.2420 |
-2.63 |
-48.93 |
223200.00 |
223300.00 |
|
циклогексанон ж |
0.0010 |
3522.19 |
363.50 |
|
|
|
циклогексаноноксим т |
0.7570 |
3831.86 |
222900.00 |
|
|
26 |
сульфат аммония т |
0.0510 |
656.72 |
22890.00 |
23600.00 |
0.00 |
|
вода ж |
0.9490 |
|
1.10 |
706.70 |
|
27 |
сульфат аммония т |
0.0510 |
656.72 |
15070.00 |
15530.00 |
0.00 |
|
вода ж |
0.9490 |
1.10 |
465.10 |
|
|
28 |
сульфат аммония т |
0.0510 |
655.71 |
22850.00 |
23250.00 |
0.00 |
|
вода ж |
0.9490 |
0.61 |
393.90 |
|
|
29 |
сульфат аммония т |
0.0590 |
658.48 |
15090.00 |
15700.00 |
0.00 |
|
вода ж |
0.9410 |
1.68 |
616.30 |
|
|
30 |
вода ж |
1.0000 |
1.23 |
91.92 |
91.92 |
0.00 |
31 |
вода г |
1.0000 |
9.60 |
719.70 |
719.70 |
0.00 |
32 |
вода г |
1.0000 |
9.50 |
772.30 |
772.30 |
|
33 |
вода ж |
1.0000 |
0.25 |
4.26 |
4.26 |
0.00 |
34 |
вода ж |
1.0000 |
0.25 |
5.68 |
5.68 |
0.00 |
35 |
вода ж |
1.0000 |
0.25 |
29.83 |
29.83 |
0.00 |
36 |
вода ж |
1.0000 |
0.37 |
30.33 |
30.33 |
0.00 |
37 |
вода г |
0.9820 |
9.42 |
1214.00 |
9639.00 |
8425.00 |
|
циклогексанон г |
0.0180 |
3543.43 |
8425.00 |
|
|
38 |
сульфат аммония т |
0.0460 |
656.10 |
37920.00 |
47440.00 |
8388.00 |
|
вода ж |
0.9520 |
0.94 |
1130.00 |
|
|
|
циклогексанон ж |
0.0020 |
3523.34 |
8388.00 |
|
|
39 |
вода г |
6.0000 |
14.42 |
2311.00 |
2311.00 |
2311.00 |
40 |
вода ж |
1.0000 |
2.59 |
415.20 |
415.20 |
0.00 |
41 |
вода г |
6.0000 |
14.42 |
1504.00 |
1504.00 |
1504.00 |
42 |
вода ж |
1.0000 |
2.59 |
270.10 |
270.10 |
0.00 |
43 |
сульфат аммония т |
0.0900 |
658.09 |
15080.00 |
15310.00 |
0.00 |
|
вода ж |
0.9100 |
1.00 |
231.10 |
|
|
44 |
сульфат аммония т |
0.0460 |
655.04 |
37860.00 |
46720.00 |
8387.00 |
|
вода ж |
0.9520 |
0.40 |
479.00 |
|
|
|
циклогексанон ж |
0.0020 |
3522.68 |
8387.00 |
|
|
45 |
вода г |
6.0000 |
14.42 |
1192.00 |
1192.00 |
1192.00 |
46 |
вода ж |
1.0000 |
2.59 |
214.20 |
214.20 |
0.00 |
47 |
вода ж |
1.0000 |
0.07 |
844.70 |
844.70 |
0.00 |
48 |
вода ж |
1.0000 |
0.12 |
1502.00 |
1502.00 |
0.00 |
49 |
вода ж |
1.0000 |
0.07 |
388.80 |
388.80 |
0.00 |
50 |
вода ж |
1.0000 |
0.12 |
691.50 |
691.50 |
0.00 |
51 |
вода ж |
1.0000 |
1.16 |
87.29 |
87.29 |
0.00 |