物料衡算实例—化学制药工艺学49 / 开普饭

例1：乙苯用混酸硝化，原料（工业用）乙苯的纯度为95%，混酸中(HNO₃ 32% H₂SO₄ 56%、H₂O 12%)，HNO₃过剩率（HNO₃过剩量与理论消耗量之比）为0.052，乙苯的转化率99%，转化为对、邻、间位分别为52%、43%和4%，若年产300吨对硝基乙苯，年工作日300天，试以一天为基准作硝化反应的物料衡算。

（1）每天应生产的对硝基乙苯的量为：

300 × 1000/300 = 1000 kg

（2）每天需投料乙苯：

（纯乙苯）

x = 1351/0.95= 1422 kg（工业乙苯）

（3）每天副产邻、间位硝基乙苯：

、

（4）每天需投料的混酸：

其中含：

HNO₃ 2636.4 × 0.32 = 843.7 kg；

H₂SO₄ 2636.4 × 0.56 = 843.7 kg;

水 2636.4 × 0.12 =316.4 kg

（5）反应消耗乙苯：

消耗乙苯：1351 × 0.99 = 1337.5 kg

剩余乙苯：1351 - 1337.5 = 13.5 kg

（6）反应消耗HNO₃：

反应消耗HNO₃：

剩余HNO₃：843.7- 793.9 = 49.8 kg

（7）反应生成的H₂O：

最后将物料衡算列成表格：

例2：在间歇釜式反应器中用浓硫酸磺化甲苯生产对甲苯磺酸，其工艺流程如图3-11所示，试对该过程进行物料衡算。已知批投料量为：甲苯1000 kg，纯度99.9%(wt%，下同)；浓硫酸1100kg，纯度98%；甲苯的转化率为98%，生成对甲苯磺酸的选择性为82%，生成邻甲苯磺酸的选择性为9.2%，生成间甲苯磺酸的选择性为8.8%；物料中的水约90%经连续脱水器排出。此外，为简化计算，假设原料中除纯品外都是水，且在磺化过程中无物料损失。

以间歇釜式反应器为衡算范围，绘出物料衡算示意图。