图2 软件模拟流程图

本过程采用NRTL-HOC方法。确定流程后，按照流程顺序模拟，首先输入工艺中的所有组分：乙醇、乙酸、乙酸乙酯、水。其次，输入流股信息，即乙醇和乙酸的进料条件。最后，输入设备的约束条件。塔设备采用Radfrac模型[16]，规定理论塔板数、塔顶冷凝器和塔底再沸器的情况，一个操作变量，进料位置，塔顶压力及塔板压降；换热器需要规定出口温度和压力及相态；混合器规定其操作压力、相态和温度；分相器规定其操作压力和温度及要分离组分；分配器规定分配比。

4 物料衡算与能量衡算

4.1 物料衡算概述

物料衡算是指进入一个装置或设备的主物料的量（包括损失量）和系统内部积累起来的物料的量。进行物料衡算时，首先必须确定衡算的体系，对一般体系，均可表示为：输入量＝输出量＋积累量，即：

F = D A B

式中 F——输入体系的物料质量； D ——离开体系的物料质量； A ——体系内积累的物料质量； B ——过程损失的物料质量。

对于有化学反应的系统，可表示为：物料输入量=物料输出量－生产量+物料消耗量－积累量。

当系统处于稳定状态时为：物料输入量=物料输出量，即：

F D

4.2 物料衡算

4.2.1 整体物料衡算

工艺流程方块图如图1所示，Aspen软件模拟的流程如图2所示。工艺流程图见附件。

由ASPEN软件模拟具体结果见附件，由模拟结果总结的全局物料衡算如表1所示。

表1 全局物料衡算

组分名称 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 废水 总量

系统进料量 (kg/h) 2303.452 2928.163

0 5231.615

系统出料 （kg/h） 10.399 2.093 4197.245 1021.295 5231.032

4.2.2 各个设备的物料衡算 4.2.2.1 反应精馏塔

反应精馏塔T0101是乙酸和乙醇发生酯化反应的场所。其物料衡算表如下：

表2 反应精馏塔的物料衡算表

项目 物料线 来自 进入 相态 摩尔流量 Kmol/h 质量流量 Kg/h 体积流量 cum/h

总量Kg/h

ACHOL

组成（摩尔分数）

ACID ESTER H2O

温度 ℃ 压力 Kpa

ACHOL E0106 T0101 Liquid 50 2303.452 3.246

1 0 0 0 76.05 200

进料 ACID E0105 T0101 Liquid 48.76 2928.163 2.911 31166.29

1 0 0 76.05 200

REFLUX V0101 T0101 Liquid 354.38 25934.68 28.956 0.0493 0.0014 0.7665 0.1828 40 120

出料 TOPF1 BOTTOM T0101 T0101 E0102 Vapor 453.14 31166.29 10600

0 0 0

31166.29 0.0418 0.0016 0.7065 0.25 77.48 120

118.46 128.4