马来酸单酯生成量为：
kg
水的生成量为 ：
200 × 1404.8 kg = 989.3 284
18 × 1404.8 = 89.1 kg 284
由于生产过程中要求己醇少过量40%， 即实际生产过程中己醇用量为 1513.6*40%+1513.6=2119 kg ∴生产过程中的投料比为：顺酐比己醇
O C C O OC6H13 OC6H13
+
OC6H13
NaHSO3
280 x
104 y
388 1919.2
∴马来酸双酯的消耗量为
284 × 1919.2 = 1404.8 388
kg
亚硫酸氢钠的消耗量为
104 × 1919.2 = 530.5 388
而NaHSO3用质量分数为30%的溶液， 故NaHSO3为530.5
969 2119 = = 1 : 2 .1 98 102
表2-2 反应釜各物料数据表 反应釜物料衡算表 选料 969.5 2119 0 0 1768.3 0 9.695
物料 顺酐 正乙醇 马来酸双酯 马来酸单酯 NaHSO3 水 催化剂
出料 0 0 1404.8 989.3 0 89.1 9.695
5500T/年
• • • •
4、根据计算结果画出物料衡算流程图
5631.6 吨 5851T/年
造粒工段
(5558.4+292.6)
挤出成型工段
制品
351T/年(损失+下脚料)
• •
最后根据上表（每吨产品的消耗定额kg）填表 配方 原材料消耗综合表 每吨产品
序号 名称 规格 单位 消耗定额 每时 每天
2020.2 × 95% = 1919.2
kg
以此作为物料衡算基准
反应釜的物料衡算图见图2—1
马来酸双酯 NaHSO3 反应釜 磺基琥珀酸双已酯钠
设主反应过程中消耗的马来酸双酯为x吨， 亚硫酸氢钠y吨，则根据反应方程式 磺基反应：
O CH CH C C O OC6H13 CH cat NaSO3 CH
•
• • •
下脚料 成品 321.8 5500
• • • •
• • • • • • • • • • • •
3、造粒工段的物料衡算 、 每年需要粉好的粉料量为： （5851－292.6）÷（1 － 1.3%）＝5631.6吨 粉料中各组分需求量
原料 名称 PVC CPE 三盐 PbSt HSt ACR DOP 石蜡 CaCO3 炭黑 配方 百分率 份数 % 100 77 8 6.2 2 1.5 0.8 0.62 0.6 0.46 3 2.31 5 3.81 0.5 0.38 10 7.7 0.03 0.02 每吨产品消 耗定额kg 770 62 15 6.2 4.6 23.1 38.1 3.8 77 0.2 5631.6吨混合粉料 年需要量T 每天需要量T 每小时需要量kg 4336.3 14.6 609.2 349.2 1.18 49.1 84.5 0.285 11.8 34.92 0.12 4.8 25.9 0.09 3.6 130.1 0.44 18.3 214.6 0.72 30.1 21.4 0.07 3.01 433.6 1.46 60.91 1.126 0.00375 0.16
表2-1 流程示意图
乙醇 顺酐 酯化 反 应 釜 催化剂
冷凝 器
NaHSO3 水 蒸 馏 塔
真 空 泵
磺化 反 应 釜
NaOH
产品 贮罐
表2—1 工艺参数
序 号 1 2 3 4 5 6 7 名称 压力 温度 时间 投已酯 NaHSO3 顺酐 催化剂 单位 MPa ℃ h 吨 吨 吨 吨 设定值 105Pa 120～130℃ 8 2119 1768.3 969.5 9.695
H+
2C 4 H 2 O3 + 3C 6 H 14 OH → C 6 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 28 O 4 + C10 H 16 O 4 + H 2 O
2*98
3 *102 z
284
200
18
w
1404.8
u
p
顺酐的消耗量为：
2 × 98 × 1404.8 kg = 969.5 284
乙醇的消耗量为：
3 × 102 × 1404.8 = 1513.6 284
kg
÷ 30%=176803 kg
酯化反应：
O CH C OH CH C O H+ CH CH
O C C O OC6H13 CH
O C C O OH
2
+ 3 NaHSO
3
+
OC6H13
+HO
2
CH
OC6H13
顺酐乙醇
马来酸双酯
马来酸单酯
水
设反应过程中消耗的顺酐为w kg，乙醇为z kg马来酸单酯为ukg， 水为p kg，则根据反应方程式：
消耗量 每年
备注
年产2000吨磺基琥珀酸双己酯钠的车间的初步设计
原料与产品规格 顺丁烯二酸酐：C4H2O3 分子量：98.06 密度：1.48 熔点：52.8℃ 沸点：200℃ 闪点：110℃ 性状：无色结晶粉末，有强烈刺激气味。 溶解情况：溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于四氯化碳。 正己醇：C6H14O 分子量：102.18 密度：0.8136 熔点：-51.6℃ 沸点：68.74℃ 闪点：60℃ 折射率：1.4178 性状:有果子香味的无色液体 溶解情况:不溶于水，溶于乙醇、乙醚。 亚硫酸氢钠：NaHSO3 分子量：104 密度:1.48 性状：成品为白色单斜晶体式粉末。 溶解情况：极易溶于水，加热时易水解，微溶于乙醇， 水溶性呈酸性。
生产原理 工艺原理所采取的方法是：采用控制酯 化率和非外加相转移催化剂在敞开体系催化 磺化反应的方法，其反应分两步进行；第一 步是酯化反应。 方程式为：
2C4H2O3+3C6H14O C16H28O4+C10H16O4+H2O
磺化反应的方程式为：
C16H28O4+NaHSO3
→
cat
C16H29ONaSO3
×
物料衡算的方法与步骤 物料衡算是在给定某些物料量的值的情况下求解另一些 物料量的值。步骤如下： 1.收集计算数据 （1）原料、辅料、中间产物及产品的规格 （2）过程中单位时间内的物流量 （3）有关消耗定额 （4）有关转化率、选择性、单程收率 （5）有关物理化学常数的相对密度、视比重、 相平衡常数。 2．画流程图 3．确定衡算范围 4．选定计算基准 5．列出输入—输出物料平衡表
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•
挤出成型工段物料损失率
工 序 自然损耗 扫 地 下脚料 百分率 % 0.1 0.4 5.5 • 求出每天所用原料量（将计算结果填入原料消耗综合表）。
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解： 1、计算基准的选择 、 年工作日的确定： 365－11－（15+25）=314天 （314÷6）×8÷24=17.4 天 因此年工作日为：314－ 17.4=296.6天 设备的利用系数：k＝296.6/365＝0.81 2、挤出成型工段的物料衡算 、 进入本工段的物料量＝出料量/（1－本工序的损失率） ＝5500（1 － 6%） ＝5851吨/年 自然损耗量： 5851×0.1%＝5.58吨/年 扫 地 量： 5851×0.4%＝23.4吨/年 下脚料损耗量： 5851×5.5%＝321.8吨/年 颗粒料中需加回收料量： 5851×5%＝292.6吨/年 回收率： 292.6÷321.8 ＝90.9% 挤出成型工段的物料平衡表 工序 输入物料量 自然损耗量 扫地料 物料量T 5851 5.85 23.4
（1）反应釜 根据设计任务，磺基琥珀酸双已酯钠的 生产能力为2000吨/年 全年365天，除去大修理，中修理，休息日等 共 35天， 则年工作日为：365-35=330天 （每批物料需8 小时完全反 应）每釜生产能力为
2000 × 10 3 × 8 = 2020.2 kg 330 × 24
按产品纯度为95%，计算
物料衡算的例子
• 年产量5500吨聚氯乙烯异型材车间设计 吨聚氯乙烯异型材车间设计 年产量 已知：法定假日11天/年，设备大修25天/年，特殊停车15天/年，机头清 理换过滤网1次/6天，且每次8小时。 造粒工段各岗位物料损失率 工序 筛选输送 高速混合 挤出造粒 粒料风送 自然 扫地 自然 扫地 损耗率% 0.2 0.3 0.1 0.2 0.3 0.2 总损耗% 1.3 注：半成品粒料1吨中加入了回收料5 %