年產(chǎn)3.5萬噸丙烯腈合成工段工藝處理設(shè)計(jì)

_年產(chǎn)3.5萬噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)年級(jí)2013專業(yè)化學(xué)工程與工藝學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)成績(jī)_完成日期 2016 年 月 日《課程設(shè)計(jì)》成績(jī)?cè)u(píng)定欄評(píng)定基元評(píng)審要素 評(píng)審內(nèi)涵 分值 評(píng)分 簽名欄評(píng)閱教師簽名格式規(guī)范格式是否規(guī)范10內(nèi)容完整內(nèi)容是否完整10設(shè)計(jì)說明，50%物料恒算10工藝計(jì)算正確、完整和熱量衡算10規(guī)范設(shè)備設(shè)計(jì)和選型10設(shè)計(jì)圖紙， 圖紙規(guī)范40% 標(biāo)注清晰

評(píng)閱教師簽名方案流程圖 10工藝物料流程圖 10_帶控制點(diǎn)的工藝20流程圖平時(shí)成績(jī)，上課出勤上課出勤考核5指導(dǎo)教師簽名10%制圖出勤制圖出勤考核5合計(jì)100化工工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目

學(xué)生姓名年產(chǎn) 3.5

專業(yè)（班級(jí)）萬噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)1.生產(chǎn)能力：35000 噸/年設(shè)2.原料：丙烯85%，丙烷15%（摩爾分率）；液氨100%謝謝閱讀計(jì)3.產(chǎn)品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液技4.生產(chǎn)方法：丙烯氨氧化法術(shù)5.丙烯腈損失率：3%參6.設(shè)計(jì)裕量：6%數(shù)7.年操作日：300天_1.確定設(shè)計(jì)方案，并畫出流程框圖（要求見4（1））；精品文檔放心下載設(shè) 2.物料衡算，熱量衡算計(jì)要 3.主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算求4.繪圖要求：（1）流程框圖（CAD或者PPT繪，截圖在方案設(shè)計(jì)中）；精品文檔放心下載（2）方案流程圖（CAD或手繪，A3圖紙）；（3）工藝物料流程圖（帶物料表，CAD或手繪，A3圖紙）；精品文檔放心下載（4）制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（CAD或手繪，A3圖紙）；感謝閱讀5.編寫設(shè)計(jì)說明書1.設(shè)計(jì)計(jì)算：1.5周工作 2.工藝流程圖與設(shè)計(jì)說明書：1周量3.答辯：0.5周第一周：物料衡算、熱量衡算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工第二周：畫圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書，作第三周：答辯計(jì)劃參《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版(上下冊(cè))，中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編，化學(xué)謝謝閱讀考工業(yè)出版社，2009年資《化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)》，青島化工學(xué)院等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年精品文檔放心下載料第一部分概述_1.1丙烯腈的性質(zhì)1.1.1 丙烯腈的物理性質(zhì)丙烯腈是一種非常重要的有機(jī)化工原料，在合成纖維、樹脂、橡膠急膠粘劑等領(lǐng)域有著謝謝閱讀廣泛的應(yīng)用。丙烯腈，英文名Acrylonifrile（簡(jiǎn)稱為ACN），化學(xué)分子式：CH2=CH-CN；感謝閱讀分子量：53.1。丙烯腈在常溫下是無色或淡黃色液體，劇毒，有特殊氣味；可溶于丙酮、苯、精品文檔放心下載四氯化碳、乙醚和乙醇等有機(jī)溶劑；與水互溶，溶解度見表1-1。丙烯腈在室內(nèi)允許濃度為精品文檔放心下載0.002MG/L，在空中的爆炸極限為3.05~17.5%（體積）。因此，在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸中，謝謝閱讀必須有嚴(yán)格的安全防護(hù)措施。丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、異丙醇等會(huì)成二元共沸混合物，和水的共沸點(diǎn)為71℃，精品文檔放心下載共沸點(diǎn)中丙烯腈的含量為88%（質(zhì)量），在有苯乙烯存在下，還能形成丙烯腈—苯乙烯—水感謝閱讀三元共沸混合物。丙烯腈的主要物理性質(zhì)見表1-2。表1-1丙烯腈與水的相互溶解度溫度/℃水在丙烯腈中的溶解度（質(zhì)量）/%丙烯腈在水中的溶解度（質(zhì)量）/%02.107.15102.557.17203.087.30303.827.51404.857.90506.158.41607.659.10709.219.908010.9511.10_表1-2丙烯腈的主要物理性質(zhì)性質(zhì)指標(biāo)性質(zhì)指標(biāo)性質(zhì)指標(biāo)沸點(diǎn)78.5℃燃點(diǎn)/℃481蒸汽壓/KPa(101.3KPa)熔點(diǎn)/℃—82.0比熱容/J.kg-1.20.92±0.038.7℃時(shí)6.67K-1相對(duì)密度(d426)0.0806蒸發(fā)潛熱32.6kJ/mol45.5℃時(shí)33.33(0~77℃)粘度(25℃)0.34生成熱(25℃)151kJ/mol77.3℃時(shí)101.32折射率(nD25)1.3888燃燒熱1761kJ/mol臨界溫度246℃閃點(diǎn)/℃0聚合熱(25℃)72kJ/mol臨界壓力3.42MPa1.1.2丙烯腈的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用丙烯腈分子中含有雙鍵及氰基（-CN），其化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，可以發(fā)生加成、聚合、謝謝閱讀水解、醇解、腈基及氫乙基化等反應(yīng)。聚合反應(yīng)和加成反應(yīng)都發(fā)生在丙烯腈的C=C雙鍵上，純丙烯腈在光的作用下能自行謝謝閱讀聚合，所以在丙烯腈成品及丙烯腈生產(chǎn)過程中，通常要加少量阻聚劑，如對(duì)苯酚甲基醚（阻精品文檔放心下載聚劑MEHQ）、對(duì)苯二酚、氯化亞銅和胺類化合物等。除自聚外，丙烯腈還能與苯乙烯、丁謝謝閱讀二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一種或幾種發(fā)生共聚反應(yīng)，由此可制得合成纖維、感謝閱讀塑料、涂料和粘合劑等。丙烯腈經(jīng)電解加氫偶聯(lián)反應(yīng)可以制得已二腈。氰基反應(yīng)包括水合反精品文檔放心下載應(yīng)、水解反應(yīng)、醇解反應(yīng)等，丙烯腈和水在銅催化劑存在下，可以水合制取丙烯酰胺。謝謝閱讀氰乙基化反應(yīng)是丙烯腈與醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反應(yīng)；丙烯腈和醇反應(yīng)可謝謝閱讀制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液體染料的分散劑、抗靜電劑、纖維處理劑、表面活性劑、感謝閱讀醫(yī)藥等的原料。丙烯腈與氨反應(yīng)可制得1，3丙二胺，該產(chǎn)物可用作紡織溶劑、聚氨酯溶劑感謝閱讀和催化劑。_丙烯腈主要用來生產(chǎn)ABS樹脂，丙烯酰胺、丙烯酸纖維、己二睛和苯乙烯-己二睛樹精品文檔放心下載脂等，目前國(guó)內(nèi)供不應(yīng)求，每年需大量進(jìn)口來滿足市場(chǎng)需求，2000年進(jìn)口量超過150kt。感謝閱讀1.2丙烯腈的生產(chǎn)狀況1.2.1世界丙烯腈生產(chǎn)與消費(fèi)概況全世界丙烯腈的生產(chǎn)主要集中在美國(guó)、西歐和日本等國(guó)家和地區(qū)。全世界1999年丙烯精品文檔放心下載腈總生產(chǎn)能力為，523.3萬t(見表1-3)。美國(guó)、日、西歐丙烯腈生產(chǎn)能力合計(jì)為357萬t，謝謝閱讀占世界總能力的66.9％。1999年世界丙烯腈需求量為480萬t，產(chǎn)量470萬t。預(yù)計(jì)到感謝閱讀2000年，世界丙烯腈總生產(chǎn)能力將達(dá)到585萬t，產(chǎn)量及消費(fèi)量將達(dá)到507萬t。其中用感謝閱讀于腈綸的消費(fèi)量為275萬t，用于ABS、AS為126萬t，其它106萬t(見表1-4)。今年臺(tái)謝謝閱讀塑公司4月和年末各有10萬t/a裝置投產(chǎn)、美國(guó)Solutia公司8月25萬t/a裝置建成，還感謝閱讀會(huì)增加45萬t生產(chǎn)能力。2000年是日本旭化成、三菱化學(xué)和韓國(guó)東西石油化學(xué)、泰光產(chǎn)謝謝閱讀業(yè)等公司的定期檢修年，這會(huì)緩和對(duì)新增能力投產(chǎn)的沖擊。感謝閱讀表1-3 1999年世界丙烯腈生產(chǎn)能力(萬t/a)感謝閱讀國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)能力國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)能力美國(guó)164.2土耳其9.0德國(guó)44巴西9.0意大利19南非7.5荷蘭18.5印度3.0西班牙11.5羅馬尼亞8.0英國(guó)28.0保加利亞4.5墨西哥16.5日本71.8韓國(guó)37俄羅斯24中國(guó)(總計(jì))38.8中國(guó)臺(tái)灣省18.0合計(jì)532.3_表1-4 世界丙烯腈消費(fèi)結(jié)構(gòu)(萬t)年份19951996199719982000生產(chǎn)能力463508533545585產(chǎn)量415437451469507消費(fèi)量415437451469507腈綸231244251260275ABS/AS100107110115126其它84869094106開工率(％)90868586871.2.2國(guó)內(nèi)生產(chǎn)概況我國(guó)內(nèi)烯腈生產(chǎn)起步于1968年。八十年代開始，我國(guó)丙烯腈工業(yè)發(fā)展很快，從國(guó)外引精品文檔放心下載進(jìn)技術(shù)目前正在運(yùn)行的生產(chǎn)裝置有9套(包括中國(guó)臺(tái)灣省),總生產(chǎn)能力為58.8萬t，加上精品文檔放心下載采用國(guó)內(nèi)技術(shù)的生產(chǎn)裝置，總生產(chǎn)能力為59.3萬t。正在計(jì)劃建設(shè)的生產(chǎn)裝置有上海石化精品文檔放心下載公司25萬t／a，金陵石化公司6.6萬t／a。另外，有不少裝置也準(zhǔn)備將其生產(chǎn)能力擴(kuò)大。精品文檔放心下載到2000年，我國(guó)丙烯腈總生產(chǎn)能力可達(dá)80多萬t，其中中國(guó)大陸丙烯腈生產(chǎn)能力可達(dá)42謝謝閱讀萬～45萬t/a，臺(tái)灣省丙烯脂生產(chǎn)能力為38萬t/a。這樣，我國(guó)2000年丙烯腈總生產(chǎn)能精品文檔放心下載力將居世界第二位，而僅次于美國(guó)。我國(guó)丙烯腈生產(chǎn)能力。見表1-5。精品文檔放心下載表1-5 我國(guó)丙烯腈生產(chǎn)能力(萬t/a)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力采用技術(shù)備注上海石化股份有限公司5BP技術(shù)實(shí)際可達(dá)到7大慶石化總廠化工一廠6BP技術(shù)大慶油田聚合物廠6BP技術(shù)齊魯石化公司丙烯腈廠4BP技術(shù)齊魯石化公司齊勝化工廠0.5國(guó)內(nèi)技術(shù)_蘭化公司石化廠3.2BP技術(shù)撫順石化公司腈綸廠5BP技術(shù)計(jì)劃擴(kuò)展7吉化公司化肥廠6.6BP技術(shù)安慶石化公司腈綸廠5BP技術(shù)臺(tái)灣CPDC公司18BP技術(shù)合計(jì)59.31.3我國(guó)丙烯腈發(fā)展方向1.4丙烯氨氧化的原理1.4.1化學(xué)反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)條件下,丙烯氨氧化反應(yīng)是一個(gè)非均相催化氧化反應(yīng):謝謝閱讀CHCHCHNH3OCHCHCNHO32322232H512.5kJ/mol與此同時(shí),在催化劑表面還發(fā)生如下一系列主要的副反應(yīng)。精品文檔放心下載（1）生成乙腈(ACN)：CHCHCH3NH3O3CHCNHO3223222332H362.3kJ/mol（2）生成氫氰酸(HCN)。CHCHCHNHO3HCN6HO32322H315.5kJ/mol（3）生成丙烯醛。CHCHCH OCH CHCHOHO感謝閱讀3 2 2 2 2_H353.1kJ/mol(4)生成二氧化碳。CHCHCH9OCOHO32223232H641kJ/mol上述副反應(yīng)中,生成乙腈和氫氰酸的反應(yīng)是主要的。CO2、CO和H2O可以由丙烯直接氧化得到,也可以由丙烯腈、乙腈等再次氧化得到。除上述副反應(yīng)外,還有生成微量丙酮、丙腈、丙烯酸和乙酸等副反應(yīng)。1.4.2催化劑感謝閱讀丙烯氨氧化所采用的催化劑主要有兩類,即Mo系和Sb系催化劑。（1）Mo系催化劑工業(yè)上最早使用的是P-Mo-Bi-O(C-A)催化劑,其代表組成為PBi9Mo12O52?；钚越M分為MoO3和Bi2O3.Bi的作用是奪取丙烯中的氫,Mo的作用是往丙烯中引入氧或氨。因而是一個(gè)雙功能催化劑。P是助催化劑,起提高催化劑選擇性的作用。這種催化劑要求的反應(yīng)溫度較高(460～490℃),丙烯腈收率60%左右。由于在原料氣中需配入大量水蒸氣,約為丙烯量的3倍(mol),在反應(yīng)溫度下Mo和Bi因揮發(fā)損失嚴(yán)重,催化劑容易失活,而且不易再生,壽命較短,只在工業(yè)裝置上使用了不足10年就被C-21、C-41等代替。精品文檔放心下載（2）Sb系催化劑Sb系催化劑在60年代中期用于工業(yè)生產(chǎn),有Sb-U-O、Sb-Sn-O和Sb-Fe-O等。初期使用的Sb-U-O催化劑活性很好,丙烯轉(zhuǎn)化率和丙烯腈收率都較高,但由于具有放射性,廢催化劑處理困難,使用幾年后已不采用。Sb-Fe-O催化劑由日本化學(xué)公司精品文檔放心下載_開發(fā)成功,即牌號(hào)為NB-733A和NB-733B催化劑。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,催化劑中Fe/Sb比為1∶1(mol),X光衍射測(cè)試表明,催化劑的主體是FeSbO4,還有少量的Sb2O4。工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明,丙烯腈收率達(dá)75%左右,副產(chǎn)乙腈生成量甚少,價(jià)格也比較便宜,添加V、Mo、W等可改善該催化劑的耐還原性。謝謝閱讀1.4.3反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)丙烯氨氧化生成丙烯腈的反應(yīng)機(jī)理,目前主要有兩種觀點(diǎn)。感謝閱讀可簡(jiǎn)單地用下式表示。第二部分生產(chǎn)方案選擇第三部分工藝流程設(shè)計(jì)3.1丙烯腈工藝流程示意圖3.2小時(shí)生產(chǎn)能力按年工作日300天，丙烯腈損失率3%，設(shè)計(jì)裕量為6%，年產(chǎn)量為謝謝閱讀3.5萬噸計(jì)算，則每天每小時(shí)產(chǎn)量：3500010001.061.035307.36kg/h精品文檔放心下載30024第四部分物料衡算和熱量衡算_4.1反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算4.1.1計(jì)算依據(jù)（1）丙烯腈產(chǎn)量 5307.36kg/h，即F=100.03kmol/h謝謝閱讀（2）原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)） 丙烯（C3H6）85%，丙烷（C3H8）謝謝閱讀15%（3）進(jìn)反應(yīng)器的原料配比（摩爾分?jǐn)?shù)）為C3H6:NH3:O2:H2O=1:1.05:23:3感謝閱讀反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率為：丙烯腈氰化氫乙腈丙烯醛物質(zhì)（AN）（HCN）（CAN）（ACL）CO2摩爾收率0.60.0650.070.0070.12（4）操作壓力進(jìn)口：0.203MPa，出口：0.162MPa（5）反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度110℃，反應(yīng)溫度470℃，出口氣體溫度360℃精品文檔放心下載4.1.2 物料衡算（1）反應(yīng)器進(jìn)口原料氣中各組分的流量C3H6:100.03/0.6=166.72kmol/h=7002.1kg/h謝謝閱讀C3H8：166.720.1529.42kmol/h1294.53kg/h0.85精品文檔放心下載NH3：166.721.05175.06kmol/h2975.95kg/h精品文檔放心下載O2：166.722.3383.46kmol/h12270.59kg/h謝謝閱讀_H2O：166.723500.16kmol/h9002.88kg/h精品文檔放心下載N2：383.460.791442.54kmol/h40391.12kg/h0.21感謝閱讀（2）反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量丙烯腈：5307.36kg/hF=100.03kmol/h精品文檔放心下載乙腈：32166.720.0717.51kmol/h717.77kg/h謝謝閱讀_丙烯醛：166.720.007kmol/hkg/h1.1765.53CO：3166.720.12kmol/h2640.84kg/h2kmol/hkg/hHCN：3166.720.06532.51877.78CHkmol/hkg/h38N：1442.54kmol/hkg/h239O2：383.462100.0332.511.1717.513260.0292.20kmol/h2950.4kg/h感謝閱讀：166.72132.511.17217.51100.01160.02CH3333623.02kmol/h966.98kg/h謝謝閱讀NH3：175.0632.5117.51100.0325.01kmol/h425.17kg/h謝謝閱讀H2O：500.163100.03232.51217.5160.021.17精品文檔放心下載961.48kmol/h17306.64kg/h謝謝閱讀（3）：反應(yīng)器物料平衡表流量和組成組分反應(yīng)器進(jìn)口反應(yīng)器出口kmol/kg/h%(mol%(wt)kmol/kg/h%(mol%(wt)h)h)C3H6166.727002.106.189.6023.02966.980.831.32C3H829.421294.531.091.7829.421294.531.061.78NH3175.062975.956.494.0825.01425.170.900.58O2383.4612270.514.2216.8292.202950.403.314.05_9N21442.540391.153.4855.381442.540391.151.7955.374242H2O500.169002.8818.5412.34961.4817306.634.5223.734丙烯腈0000100.035307.363.597.28（AN）乙腈000017.51717.770.630.98（ACN）氰化氫000032.51877.781.171.20（HCN）丙烯醛00001.1765.530.040.09（ACL）CO2000060.022640.842.163.62合計(jì)2697.372937.11001002784.972944.110010067124.1.3熱量衡算查閱相關(guān)資料獲得各物質(zhì)各物質(zhì)0～110℃、0～360℃、0～470℃感謝閱讀的平均定壓比熱容C3H物質(zhì)CHNHONH2OANHCNACNACLCO3832226cp/kJ/(kg·K)0~110 1.84 2.05 2.301 0.941 1.046 1.883精品文檔放心下載_℃10~3602.671.871.641.963.0132.6361.0041.0882.0081.9331.130℃84060~4702.922.021.722.173.3472.9391.0461.1092.0922.101.213℃9942（1）濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量謝謝閱讀假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：H1各物質(zhì)25~t℃平均比熱容用0~t℃的平均比熱容代替，誤差不大精品文檔放心下載因此:1(7002.11.8411294.532.052975.952.30112270.590.941感謝閱讀40391.121.0469002.881.883)(25110)7916940.23kJ/h感謝閱讀 (100.03103512.517.51103362.332.51103315.5精品文檔放心下載21.17103353.160.02103641)106752100kJ/h精品文檔放心下載3(966.982.9291294.533.347425.172.9392950.41.046精品文檔放心下載40391.121.10917306.642.0925307.362.029717.771.724謝謝閱讀877.782.165.532.1722640.841.213)(47025)感謝閱讀48814314.75kJ/h 7916940.2310675210048814314.75謝謝閱讀1 2 365854725.48kJ/h若熱損失取的5%，則需有濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝感謝閱讀置的熱負(fù)荷）為：Q(10.05)65854725.4862561989.21kJ/h感謝閱讀_濃相段換熱裝置產(chǎn)生0.405MPa的飽和蒸汽（飽和溫度143℃）感謝閱讀143℃飽和蒸汽焓：isteam2736kJ/kg感謝閱讀143℃飽和水焓：iH2O601.2kJ/kg精品文檔放心下載所以：產(chǎn)生的蒸汽量62561989.2129305.78kg/h2736-601.2謝謝閱讀（2）稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量謝謝閱讀以0℃氣體為衡算基準(zhǔn)進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為：Q (966.982.9291294.533.347425.172.9392950.41.046精品文檔放心下載140391.121.10917306.642.0925307.362.029717.771.724精品文檔放心下載877.782.165.532.1722640.841.213)(4700)感謝閱讀51556691.98kJ/h離開稀相段的氣體帶出熱為：Q (966.982.6781294.533.013425.172.6362950.41.004精品文檔放心下載240391.121.08817306.642.0085307.361.874717.771.640感謝閱讀877.781.93365.531.9662640.841.130)(3600)感謝閱讀37873108.11kJ/h熱損失取4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為：QQQ)(10.04)(51556691.9837873108.11)kJ/h12稀相段換熱裝置產(chǎn)生0.405的飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽量為：精品文檔放心下載13136240.516153.38kg/h2736601.2感謝閱讀4.2空氣飽和塔的物料衡算和熱量衡算4.2.1計(jì)算依據(jù)(1)入塔空氣壓力0.263MPa，出塔空氣壓力0.243MPa精品文檔放心下載(2)空壓機(jī)入口空氣溫度30℃，相對(duì)溫度80％，空壓機(jī)出口氣體溫謝謝閱讀_度170℃飽和塔氣、液比為152.4(體積比)，飽和度0.81感謝閱讀塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液，溫度105℃，組成如下:謝謝閱讀組分 AN ACN 氰醇 ACL 水 合計(jì)%（Wt）0.005 0.008 0.0005 0.0002 99.986 100謝謝閱讀塔頂出口濕空氣的成分和量按反應(yīng)器入口氣體的要求為:O2：383.46kmol/h，即12270.59kg/h感謝閱讀N2：1442.54kmol/h，即40391.12kg/hH2O：500.16kmol/h，即9002.88kg/h4.2.2物料衡算謝謝閱讀（1）進(jìn)塔空氣量進(jìn)塔干空氣量383.461442.541826kmol/h52661.71kg/h精品文檔放心下載查得30℃，相對(duì)濕度80%時(shí)空氣溫含量為0.022kg水氣/kg干空精品文檔放心下載氣．因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為：0.02252661.711158.56kg/h精品文檔放心下載（2）進(jìn)塔熱水量氣、液比為152.4，故進(jìn)塔噴淋液量為：2731700.10131m3h182622.42730.263152.4167.75/塔頂噴淋液105℃的密度為，因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為：感謝閱讀167.75958160703.05kg/h謝謝閱讀（3）出塔濕空氣量_出塔氣體中的O2、N2、H2O的量與反應(yīng)器入口氣體相同，因而：感謝閱讀O2：383.46kmol/h，即12270.59kg/h精品文檔放心下載N2：1442.54kmol/h，即40391.12kg/h精品文檔放心下載H2O：500.16kmol/h，即9002.88kg/h感謝閱讀（4）出塔液量塔內(nèi)水蒸發(fā)量9002.88-1158.567844.32kg/h感謝閱讀所以，出塔液流量160703.05-7844.32152858.73kg/h謝謝閱讀4.2.3熱量衡算（1）空氣飽和塔出口氣體溫度空氣飽和塔出口氣體中，蒸汽的摩爾分?jǐn)?shù)為：500.16100%21.5%383.461442.54500.16根據(jù)分壓定律，蒸汽的實(shí)際分壓為：P y P0.2150.2430.05225MPa感謝閱讀H2O H2O飽和度為0.81，．所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為：0.052250.0645MPa64500Pa謝謝閱讀0.81查飽和蒸汽表得到對(duì)應(yīng)的飽和溫度為90℃，因此，須控制出塔氣體精品文檔放心下載溫度為90℃．才能保證工藝要求的蒸汽量（2）入塔熱水溫度入塔水來自精制工段乙腈解吸塔塔釜，105℃（3）由熱衡算求出塔熱水溫度t熱衡算基準(zhǔn)：0℃氣態(tài)空氣，0℃液態(tài)水_①170℃進(jìn)塔空氣帶入的熱量Q1：170℃蒸汽焓值為2773.3kJ/kg，干空氣在0~l70℃的平均比熱容精品文檔放心下載p1.004kJ/(kgK)所以，Q （12270.5940391.12）1.004（170-0）1158.562773.3謝謝閱讀112201335.11kJ/h②出塔濕空氣帶出熱量Q290℃蒸汽焓2660kJ/kg，空氣比熱容取Cp1.004kJ/kgK謝謝閱讀Q (12270.5940391.12)1.004(900)9002.882660精品文檔放心下載228706172.92kJ/h③105℃入塔噴淋液帶入熱量Q3Q3160703.054.184(105-0）70600063.93kJ/h謝謝閱讀④求出塔熱水溫度t出塔熱水帶出熱量:Q4152858.734.184t639560.93tkJ/h精品文檔放心下載熱損失按5%者，則Q損0.05（12201335.1170600063.93）4140069.95kJ/h精品文檔放心下載熱平衡方程Q1+Q3=Q2+Q4+Q損即12201335.11+70600063.93=28706172.92+639560.93t+41400精品文檔放心下載69.95解得t=78.11℃故，出塔熱水溫度為78.11℃4.3氨中和塔物料衡算和熱量衡算4.3.1計(jì)算依據(jù)_（1）入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同（2）在中和塔內(nèi)全部氨被硫酸吸收，生成硫酸銨（3）新鮮硫酸吸收劑的含量為93％(wt)（4）塔底出口液體(即循環(huán)液)的組成如下組分 水 AN ACN HCN 硫酸 硫酸銨 合計(jì)%（wt）68.53 0.03 0.02 0.016 0.5 30.90 100精品文檔放心下載（5）進(jìn)塔氣溫度l80℃，出塔氣溫度76℃，新鮮硫酸吸收劑溫度30℃感謝閱讀（6）塔頂壓力0.122MPa，塔底壓力0.142MPa謝謝閱讀圖2 氨中和塔局部流程1—氨中和塔； 2—循環(huán)冷卻器4.3.2物料衡算（1）排出的廢液量及其組成進(jìn)塔氣中含有425.17kg/h的氨，在塔內(nèi)被硫酸吸收生成硫酸銨氨和硫酸反應(yīng)的方程式：2NHHSO(NH)SO謝謝閱讀3 2 4 4 2 4(NH)SO的生成量，即需要連續(xù)排出的(NH)SO的流量為：感謝閱讀424424132kgh425.172171650.66/_塔底排出液中,(NH4)2SO4的含量為30.9%（wt），因此，排放的廢液感謝閱讀量為:1650.66/0.3095341.94感謝閱讀排放的廢液中．各組分的量:H2O：5341.940.68533660.83kg/h精品文檔放心下載AN：5341.940.00031.60kg/h精品文檔放心下載CAN：5341.940.00021.07kg/h感謝閱讀HCN：5341.940.000160.85kg/h謝謝閱讀H2SO4：5341.940.00526.71kg/h謝謝閱讀(NH4)2SO4：5341.940.3091650.66kg/h感謝閱讀（2）需補(bǔ)充的新鮮吸收劑（93%的H2SO4）的量為：謝謝閱讀(5341.940.005425.1798kgh217)/0.931346.45/（3）出塔氣體中各組分的量C3H6：966.98kg/h=23.02kmol/h精品文檔放心下載C3H8: 1294.53kg/h=29.42kmol/h謝謝閱讀O2：2950.40kg/h=92.20kmol/h感謝閱讀N2：40391.12kg/h=1442.54kmol/h感謝閱讀AN：5307.36-0.12=5307.24kg/h=100.02kmol/h精品文檔放心下載ACN：717.77-0.08=717.69kg/h=17.50kmol/h謝謝閱讀ACL：65.53kg/h=1.17kmol/hHCN：877.78-0.06=877.72kg/h=32.51kmol/h感謝閱讀CO2：2640.84kg/h=60.02kmol/h感謝閱讀_H2O：17306.64+1346.45×0.07-3660.83=13740.06kg/h=763.34kmol/h謝謝閱讀4.3.3熱量衡算（1）出塔氣體溫度y

736.34HO2

736.3460.0232.511.1717.50100.021442.5492.2023.0229.42謝謝閱讀0.298塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為：PH2O=yH2OP=0.298×0.122=0.0364MPa精品文檔放心下載設(shè)飽和度為0.98，則與出塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為：感謝閱讀P0.0364MPaHO入塔噴淋液的硫酸銨含量為：10030.9gNH)SO/100gHO68.534242已知硫酸銨上方的飽和蒸汽壓如表含量4550溫度40700.027960.027560.02716800.042520.04190.04129900.06290.061990.06109根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和PH2O的值，內(nèi)插得到出：感謝閱讀塔氣的溫度為76.7℃（2）入塔噴淋液溫度入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低6.7℃，故為70℃精品文檔放心下載_（3）塔釜排出液溫度yH2O=0.3452入塔氣水蒸汽分壓：PH2O=yH2OP=0.3452×0.142=0.049MPa謝謝閱讀在釜液(NH4)2SO4含量(45g(NH)SO/100gHO)下溶液上方的飽和蒸4242汽分壓等于0.049MPa時(shí)的釜液溫度即為釜液的飽和溫度，用內(nèi)插謝謝閱讀法從表中得到，飽和溫度為83.53℃，設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低感謝閱讀2.53℃ 即81℃。又查硫酸銨的溶解度數(shù)據(jù)得知，80℃時(shí)．每100g感謝閱讀水能溶解95.3g硫酸銨，而釜液的硫酸銨含量為(45g(NH)SO/100gHO)，所以釜液溫度控制81℃不會(huì)有硫酸銨結(jié)晶感謝閱讀4 2 4 2析出。（4）熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量作圖3.3的虛線方框列熱平衡方程得感謝閱讀圖3 氨中和塔的熱量衡算1—氨中和塔； 2—循環(huán)冷卻器Q1+Q3+Q4+Q5+Q6+Q8=Q2+Q7+Q9謝謝閱讀①入塔氣體帶入熱_入塔氣體帶入熱量Q1=2.53×106kJ/h②出塔氣體帶出熱各組分在0～76.7℃的平均比熱容的值如下組分C3H6C3H802N2H2OANHCNACNACLCO2C1.7151.9660.9411.0461.8831.3471.3931.4061.3430.921p4Q2=(966.98×1.715+1294.53×1.966+2950.4×0.9414+40391.12×1.046+13740.06×1.883+1.347×5307.24+1.393×感謝閱讀877.72+1.406×717.69+1.343×65.53+0.921×2640.84)×謝謝閱讀(76.7-0)=87003.38×76.7=6673159kJ/h③蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱蒸汽在塔內(nèi)的冷凝量=進(jìn)塔氣體帶入蒸汽-出口氣帶出蒸汽謝謝閱讀=17306.64-13740.06=3566.58kg/h蒸汽的冷凝熱為2246.6kJ/kgQ3=3566.58×2246.6=8012678.63kJ/h④有機(jī)物冷凝放熱精品文檔放心下載AN的冷凝量1.60kg/h，其冷凝熱為615kJ/kg謝謝閱讀ACN的冷凝量1.07kg/h，其冷凝熱為728kJ/kg感謝閱讀HCN的冷凝量0.85kg/h，其冷凝熱為878.6kJ/kg感謝閱讀Q4=1.6×615+1.07×728+0.85×878.6=2509.77kg/h⑤氨中和放熱感謝閱讀_每生成1mol硫酸銨放熱273.8kJ1650.661000273.83423869kJ/h感謝閱讀5132⑥硫酸稀釋放熱硫酸的稀釋熱為749kJ/kgQ6=0.93×1346.45×749=937896.68kJ/h⑦塔釜排放的廢液帶出熱量精品文檔放心下載塔釜排放的廢液中，H2O與的(NH4)2SO4的摩爾比為感謝閱讀3660.83/1650.66203.38/12.51，查氮肥設(shè)計(jì)手冊(cè)得此組成的硫酸感謝閱讀18 132銨水溶液比熱容為3.347kJ/(kgK）Q7=5341.94×3.347×(80-0)=1430357.85kJ/h感謝閱讀⑧新鮮吸收劑帶入熱30C時(shí)，93%HSO的比熱容為1.603kJ/(kgK)感謝閱讀2 4Q8=1346.45×1.603×(30-0)=64750.78kJ/h感謝閱讀⑨循環(huán)冷卻器熱負(fù)荷因操作溫度不高，忽略熱損失把有關(guān)數(shù)據(jù)代入熱平衡方程有：解得：Q 2.5310666731598012678.632509.773423869937896.68精品文檔放心下載91430357.8964750.786868188.01kJ/h謝謝閱讀⑩循環(huán)冷卻器的冷卻水用量設(shè)循環(huán)冷卻器循環(huán)水上水溫度32℃，排水溫度36℃感謝閱讀_則冷卻水量為：W6868188.01410384.08kg/h4.184(3632)（5）循環(huán)液量循環(huán)液流量受入塔噴淋液溫度的限制，70℃循環(huán)液的比熱容為精品文檔放心下載3.368kJ/(kgK)，循環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容為謝謝閱讀3.364kJ/(kgK)設(shè)循環(huán)液流量為mkg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t℃精品文檔放心下載對(duì)新鮮暖收劑與循環(huán)液匯合處(附圖中A點(diǎn))列熱平衡方程得：精品文檔放心下載m×3.368t+9267=(m+192.7)×3.364×70精品文檔放心下載(1)對(duì)循環(huán)冷卻器列熱平衡得:m×3.347×81－m×3.368t=6868188.01謝謝閱讀(2)聯(lián)解式(1)(2)得：m=193942.26kg/ht70C4.4換熱器物料衡算和熱量衡算謝謝閱讀AN溶液去精制AN溶液來自水吸收塔氣體來自氨中和塔 氣液混合物去水吸收塔換熱器4.4.1計(jì)算依據(jù)進(jìn)口氣體76.7℃，組成和流量與氨中和塔出口氣相同出口氣體溫度40℃，操作壓力115.5kPa謝謝閱讀_4.4.2物料衡算進(jìn)口氣組成及流量如下組分流量C3H623.02kmol/hC3H829.42kmol/hO292.20kmol/hN21442.54kmol/hAN100.02kmol/hACN17.50kmol/hACL1.17kmol/hHCN32.51kmol/hCO260.02kmol/hH2O763.34kmol/h合計(jì)2561.74kmol/h出口氣體溫度40℃，40℃飽和蒸汽壓力為P 7.375MPa感謝閱讀HO2設(shè)出口氣體中含有xkmol/h的蒸汽，根據(jù)分壓定律有：精品文檔放心下載x2561.74763.34x115.57.375感謝閱讀解得x=122.67kmol/h=2208kg/h精品文檔放心下載故，蒸汽的冷凝量為13740.06-2208=11532.06kg/h精品文檔放心下載因此得到換熱器氣體方(殼方)的物料平衡如下：組 C3H6 C3H8 H2O O2 N2 AN ACN HCN ACL CO2 冷凝水 合計(jì)精品文檔放心下載_分流2561.23.029.4122.792.21442.510017.5032.511.1760.0640.7量7Kmol/h4.4.3熱量衡算（1）換熱器入口氣體帶入熱（等于氨中和塔出口氣體帶出熱）謝謝閱讀Q1=6673159kJ/h（2）蒸汽冷凝放出熱40℃水汽化熱為2401.1kJ／kgQ2=11532.06×2401.1=27689629.27kJ/h（3）冷凝液帶出熱謝謝閱讀Q3=11532.06×4.184×(40-0)=1930005.56kJ/h（4）出口氣體帶出熱感謝閱讀出口氣體各組分在0～40℃的平均摩爾熱容為：組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2謝謝閱讀p61.9272.3829.4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.66謝謝閱讀Q4=（23.0×61.92+29.4×72.38+36.75×122.7+92.2×29.46+1442.5×29.29+63.35×100+17.50×52.09+32.51×謝謝閱讀62.76+1.17×65.61+60.0×38.66）×(40-0)=2588466.41kJ/h謝謝閱讀（5）熱衡算求換熱器熱負(fù)荷平衡方程：Q1+Q2=Q3+Q4+Q5代入數(shù)據(jù)求得：Q5=29844316.3kJ/h4.5水吸收塔物料衡算和熱量衡算_4.5.1計(jì)算依據(jù)水吸收塔的局部流程（1）入塔氣流量和組成與換熱器出口相同（2）入塔器溫度40℃，壓力112Kpa；出塔氣溫度10℃，壓力101Kpa（3）入塔吸收液溫度5℃感謝閱讀（4）出塔AN溶液中含AN1.8%（wt）4.5.2物料衡算（1）進(jìn)塔物料（包括氣體和凝水）的組成和流量與換熱器出口相同進(jìn)口氣量=23×42+29.4×44+122.7×18+92.2×32+1442.5×28+100×53+17.5×41+32.51×27+1.17×56+60×44=57409.39kg/h感謝閱讀（2）出塔氣的組成和量出塔干氣含有：C3H6 23kmol/h=966kg/h謝謝閱讀C3H8 29.4kmol/h=1293.6kg/h謝謝閱讀O2 92.2kmol/h=2950.4kg/hN2 1442.5kmol/h=40390kg/h_CO2 6.7kmol/h=294.8kg/h10℃水的飽和蒸汽壓P 1228Pa，總壓P=101325pa感謝閱讀2出塔器中干氣總量=23+29.4+92.2+1442.5+6.7=1593.8kmol/h謝謝閱讀出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得，計(jì)算如下：12281593.8kmolhkgh101325122819.55/351.95/出 塔 氣 總 量 為 ：966+1293.6+2950.4+40390+294.8=45894.8kg/h精品文檔放心下載（3）塔頂加入的吸收水量①出塔AN溶液總量出塔AN溶液中，AN為1.8%（wt），AN的量為5307.36kg/h，因此，出塔AN溶液總量為5307.36/0.018=294853.33kg/h②塔頂加入的吸收水量精品文檔放心下載作水吸收塔的總質(zhì)量衡算得：入塔吸收液量=塔底AN溶液量+出塔氣體總量－入塔氣量－凝水量=294853.33+45894.8－57409.39－11532.06精品文檔放心下載=271806.68kg/h（4）塔底AN溶液的組成和量AN、ACN、HCN、ACL全部被水吸收，因?yàn)樗譇N溶液中的AN、精品文檔放心下載CAN、HCN、ACL的量與進(jìn)塔氣、液混合物相同，AN溶液中的水謝謝閱讀量按全塔水平衡求出AN溶液中的水量=塔頂加入水+進(jìn)塔氣液混合物中的水-出塔氣帶出的水謝謝閱讀_=271806.68+763.34×18-351.95精品文檔放心下載=285194.85kg/h（5）水吸收塔平衡如下:組C3H6C3H8H2OO2N2ANACNHCNACLCO2合計(jì)分入流量192塔23.029.4122.792.21442.510017.5032.511.1760.01氣Kmol/h含量0.0520.00910.01690.00061出流塔23.029.418.8292.21442.5000060.01666量氣（6）檢驗(yàn)前面AN、ACN、ACL、HCN全部溶于水的假設(shè)的正確性感謝閱讀因系統(tǒng)壓力小于1Mpa，氣相可視為理想氣體，AN、ACN、ACL、感謝閱讀HCN的量相對(duì)于水很小，故溶液為稀溶液．系統(tǒng)服從亨利定律和分感謝閱讀壓定律。壓力和含量的關(guān)系為：pEx 或pExl l l i i i塔底排出液的溫度為15℃(見后面的熱衡算)查得15℃時(shí)ACN