从文献[11]中查得25℃时，以下物质的比热容分别为： Cp,对硝基苯甲酸＝128J/(mol*k)=2.2039KJ/(Kg*k) Cp,氢气＝220.5J/(mol*k)=2.343KJ/(Kg*k)
催化剂pd/c的比热容根据柯柏法则用的原子热容数据[14]进行计算如下： Cp，pa/c催化剂＝（7×2.8+8×4.3+7.4+3×6） =79.4Cal/(mol*k)
Cp,氢氧化钠＝128J/(mol*k)=2.2039KJ/(Kg*k) Cp,盐酸＝156J/(mol*k)=2.4023KJ/(Kg*k)
1）Q1 =（m对硝基苯甲酸c对硝基苯甲酸+m氢气c氢气+m盐酸c盐酸+m氢氧化钠c氢氧化钠+mpa/ccpa/c）×25KJ
= (1.42×103×2.2039+0.068×103×2.343+3.11×103×2.4023+6.82×103×2.2039+0.043×103×79.4）×25≈ 1.66×106KJ
2）假定各物质的比热容随温度变化不大，则 Cp,对硝基苯甲酸＝128J/(mol*k)=2.2039KJ/(Kg*k) Cp,对氨基苯甲酸＝220.5J/(mol*k)=2.2218KJ/(Kg*k) Cp,pa/c＝79.4Cal/(mol*k)=1.9292KJ/( mol*k) Cp,水＝75.31J/(mol*k)=4.18KJ/(Kg*k) Cp,氯化钠＝101J/(mol*k)=1.822KJ/(Kg*k)
Q4 =（m对硝基苯甲酸c对硝基苯甲酸+ m对氨基苯甲酸c对氨基苯甲酸+ m pa/ccpa/c + m氯化钠c氯化钠+m对硝基苯甲酸溶液c对硝基苯甲酸溶液+m对氨基苯甲酸溶液c对氨基苯甲酸溶液+m水 c水）×90
=（0.264×103×2.2039+1.1102×103×2.2218+0.043×103×1.9292+0.50 ×103×1.822+0.0019×103×2.0018+0.0292×103×2.0211+10.88×103×4.18）×90=4.4×106KJ
(2）因为该对氨基苯甲酸的生产采取的是分批的操作，所以可认为Q5可忽略不计
(3）Q6的计算
设备向四周散失的热量Q6可用下式计算：
Q6=∑A×a(TW-T) θ×10-3 式中：A— 为设备散热面积（m2） TW— 为设备外表温度，℃； T—环境介质温度，℃； θ—操作过程持续时间（s）； a—对流传质系数，W/（m2·℃）
a=8+0.05TW=（8+0.05×90）W/（m2·℃）=12.5W/（m2·℃） Q6=51.7×12.5×(90-25)×8×3600×10-3=5.53×105KJ (4）过程效应热Q3的计算 Q3= Qr +Qp
式中，Qr—化学反应热效应，KJ；
Qp—为可忽略不计的物理的过程热效应，KJ； Qr按照下式进行计算： Qr=（1000GA/MA）×ΔHr0
式中，ΔHr0—标准反应热，KJ/mol; MA—A物质分子量。
从文献[15]查得，ΔHr0按照下式进行计算：
ΔHr0=∑生成物μi（ΔHf0）i- ∑反应物μi（ΔHf0）i（3—4） 从文献[14]中查得，物质的标准生产焓为ΔHr0分别为： ΔHr0，对氨基苯甲酸＝－368.6KJ/mol， ΔHr0，对硝基苯甲酸＝－248.2KJ/mol， ΔHr0，氢气＝－158.2KJ/mol， ΔHr0，水＝－285.83KJ/mol。 ΔHr0，水＝[(-368.6)+(-285.83)]- [ 3×(-158.2)+2*(-248.2)]=-89.83KJ/mol Q3=Qr = 1000×12.5352×103×ΔHr0/228.29 =1000×12.5352×103×（－89.83）/228.29 =－4.932×106KJ (5）热负荷Q2的计算为
Q2=（Q4 +Q6）-（Q1+Q3）
=[(4.4×106＋5.53×105)－(1.66×106－4.932×106)]KJ =13.202×106KJ
4、设备计算
4.1反应釜体及夹套设计计算
（1）首先我们需要通过粗略计算来确定需要选择的筒体和封头的几何尺寸大小：
1）筒体和封头的型式：
从上面计算结果再综合来看应该选择圆柱形的筒体和椭圆形的封头。 2）确定筒体积和封头的直径 首先计算加入罐的物料的总体积[16] V总= V对硝基苯甲酸+V氢氧化钠+Vpa/c =1.42/1.61+6.82/1.05+0.04/1.25 =7.409
因此操作容积Vp我们要取8m3，又设备容积V与操作容积的关系可以表示为:Vp=ηV。
由文献[17]查得，因反应状态稳定η取0.8，故V=Vp/η=28/0.8=10m3 由文献[14]查得,Ht/Di=1～1.3，因容器体积属于中小型，故选取Ht/Di=1.3，Di由下式计算：
Di={4V/[π（Ht/Di）]}1/3 =[4×10/（π·1.3）] 1/3 =2.100m
此生产反应釜的内径Di的估算值应圆整到公称直径DN系列，又根据查得的文献[17]取Di=2100mm,封头可以取相同直径，且其高度h2可由文献[14]查得，初选为h2=20mm。
3）确定筒体高度Ht
当DN=2100mm，h2=20mm时，由文献[17]，查得椭圆形封头容积V封=2.61m，，筒体一米高的容积V1=4.05m3按式
Ht=（V-V封）/ V1 =[（10-2.61）/3.05] m =2.6m
取3 m，于是3/2.1≈1.3 4）选取夹套直径
由文献[17]查得：Dj= Di+200=2100+200=2300mm。 5）确定夹套高度 H2≥（ηV- V封）/ V1，
即H2≥[（0.8×10-2.61）/3.05]=1.767m，取H2=2m 6）校核传热面积
由文献[17]，分别查得F封＝6.5m2,1m高筒体的表面积F1米＝5.05m2,则实际传热面积F＝F封＋F筒＝6.5＋5.05×4＝26.7m2
在8小时内传递热量Q?tKS?t，当热流体为水时，总传热系数K=850～1700W/ (m2·℃)[14],取K=1500 W/ (m2·℃),
Q传=8×3600×1500×10-3×267.×30=3.46×106KJ 所以Q传＞Q2 +Q6
由上面的计算可以看出面积是合理的是符合设计的要求的。 （2）釜体及夹套的强度计算 1）选择设备材料，确定研究压力
和指导老师分析，选Cr18Ni12Mo为最佳。
在100～150℃的温度作用下的2Ti奥氏体钢板的许用压力应为[σ]t=140Mpa。
确定生产的需设计压力：既受到内部压力的作用又受到外部压力的作用的釜体和底部封头，其中内部压力可设计为P=0.4Mpa，可设计外部压力的取法应考虑到操作过程中的出现的最大的压力差，所以我们应取压力P=0.5Mpa为设计的外部的压力。
2）夹套的筒体和封头壁厚计算
S封夹＝夹套筒体壁厚
PD夹2[?]??0.5Pt?C
式中P=0.5Mpa，D夹=2100mm，[σ]t=140Mpa，φ为焊缝系数，
由文献[14]查得，可取φ=0.9，壁厚附加量C是由钢板负偏差或钢管负偏差C1，腐蚀余量C2，及热加工减薄量C3三部分组成，即：
C= C1+ C2 +C3
初步取C1=0.6mm，C2=2mm，C3=0mm，则C =2.6mm， δd=[（0.5×2300）/（2×140×0.9-0.5）+2.6] mm=7.17mm 根据钢板规格取
S夹=10mm
S封夹＝夹套封头壁厚PD夹2[?]??0.5Pt?C 上面公式中的P和D夹，[σ]t，φ和上式相同，又由于热加工的减薄量C3=0.5mm，
所以取C= C1+ C2 +C3=0.6+2+0.5=3.1mm，代入得：
δ=[（0.5×2300）/（2×140×0.9-0.5×0.5）+3.1=7.67mm， 考虑到焊接封头和筒体的方便之处，应该取3）釜体的筒体壁厚和封头壁厚计算
①生产按照可承受0.1Mpa的内部压力来设计
S封夹＝
S夹＝10mm。
PDiS筒??Ct2[?]??P
上面公式中P=0.1Mpa，Di=2100mm，[σ]t=140Mpa，φ=0.9，壁厚的附加量：由公式
C= C1+ C2 +C3=0.6+2+0=2.6mm计算。将上面计算的各个值代入公式中可得： δd≥（0.1×2100）/（2×140×0.9-0.1）+2.6=3.43mm
②按照我们生产能够承受的0.5Mpa的外部压力的设计可设筒体的厚度S0=10 mm，即可确定L/D0，D0 / S0之比值，
年产1000吨对氨基苯甲酸生产工艺设计毕业设计
