丙烯腈工藝車間設(shè)計(jì)(課程設(shè)計(jì))

1、燕山大學(xué)里仁學(xué)院化工專業(yè)課程設(shè)計(jì)目 錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書22. 丙烯腈車間工藝設(shè)計(jì)43. 前言44. 丙烯腈工藝設(shè)計(jì)計(jì)算55. 附表376. 課程設(shè)計(jì)心得39參考文獻(xiàn) 39燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書院（系）： 基層教學(xué)單位： 學(xué) 號(hào)071610011055學(xué)生姓名蔡銀輝專業(yè)（班級(jí)）化學(xué)工程與工藝2班設(shè)計(jì)題目丙烯腈車間工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1.生產(chǎn)能力：4700噸/年2.原料：丙烯85%，丙烷15%（摩爾分率）；液氨100%3.產(chǎn)品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液4.生產(chǎn)方法：丙烯氨氧化法5.丙烯腈損失率：3.1%6.設(shè)計(jì)裕量：6%7.年操作日300天設(shè)計(jì)要求1.確定設(shè)計(jì)方案，畫出工藝流程草圖；2

2、.物料衡算，熱量衡算3.主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4. 用CAD繪制工藝流程圖一張（用3#圖紙打?。?；5. 編寫設(shè)計(jì)說明書工作量1.設(shè)計(jì)計(jì)算：1周2.工藝流程圖與設(shè)計(jì)說明書：0.5周3.答辯：0.5周工作計(jì)劃第一周：物料衡算、熱量衡算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第二周：畫圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書，答辯參考資料化工設(shè)計(jì)，黃璐主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2000年化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，上海醫(yī)藥管理局編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年化學(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年指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語：該生在課程設(shè)計(jì)工作期間態(tài)度（認(rèn)真、較好、一般、較差）；工作

3、（積極主動(dòng)、較主動(dòng)、不積極主動(dòng)）。（能正確、基本能）提出設(shè)計(jì)方案；相關(guān)基礎(chǔ)理論（扎實(shí)、較扎實(shí)、一般、較差）；（基本上、一般地、較好地、出色地）完成了課程設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的任務(wù)。同意參加答辯。設(shè)計(jì)成績?yōu)椋▋?yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）。指導(dǎo)教師： 年 月 日評(píng)閱人評(píng)語：說明書書寫質(zhì)量（一般、較好、良好、優(yōu)秀），邏輯性（一般、較強(qiáng)、強(qiáng)），概念（較清楚、清楚、準(zhǔn)確），圖表質(zhì)量（一般、較好、很好），是一篇水平（一般、較好、好、優(yōu)秀）的課程設(shè)計(jì)說明書。評(píng)閱成績?yōu)椋▋?yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）。評(píng)閱人： 年 月 日答辯小組評(píng)語：在答辯過程中，該同學(xué)表述（清晰，較清晰，一般，較差），（基本地、一般地，

4、較好地、圓滿地）回答了教師所提出的問題。經(jīng)答辯委員會(huì)評(píng)議，答辯成績?yōu)椋▋?yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）。答辯小組成員簽字：年 月 日課程設(shè)計(jì)總成績：（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）丙烯腈車間工藝設(shè)計(jì)摘要：設(shè)計(jì)丙烯腈的生產(chǎn)工藝流程，通過對(duì)原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對(duì)主要尺寸的計(jì)算，工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì)，完成對(duì)丙烯腈的工藝設(shè)計(jì)任務(wù)。前 言丙烯腈，別名，氰基乙烯；為無色易燃液體，劇毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有機(jī)溶劑；遇火種、高溫、氧化劑有燃燒爆炸的危險(xiǎn)，其蒸汽與空氣混合物能成為爆炸性混合物，爆炸極限為 3.1%-17% （體積百分比）；沸點(diǎn)為 77.3 ，閃點(diǎn) -5 ，自

5、燃點(diǎn)為 481 。丙烯腈是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，用來生產(chǎn)聚丙烯纖維(即合成纖維腈綸)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、苯乙烯塑料和丙烯酰胺(丙烯腈水解產(chǎn)物)。另外，丙烯腈醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯腈在引發(fā)劑(過氧甲酰)作用下可聚合成一線型高分子化合物聚丙烯腈。聚丙烯腈制成的腈綸質(zhì)地柔軟，類似羊毛，俗稱“人造羊毛”，它強(qiáng)度高，比重輕，保溫性好，耐日光、耐酸和耐大多數(shù)溶劑。丙烯腈與丁二烯共聚生產(chǎn)的丁腈橡膠具有良好的耐油、耐寒、耐溶劑等性能，是現(xiàn)代工業(yè)最重要的橡膠，應(yīng)用十分廣泛。丙烯氨氧化法的優(yōu)點(diǎn)如下(1)丙烯是目前大量生產(chǎn)的石油化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)品，氨是合成氨工業(yè)的產(chǎn)品，這兩種原料均來源豐富且價(jià)

6、格低廉。 (2)工藝流程比較簡單經(jīng)一步反應(yīng)便可得到丙烯腈產(chǎn)物。 (3)反應(yīng)的副產(chǎn)物較少，副產(chǎn)物主要是氫氰酸和乙腈，都可以回收利用而且丙烯腈成品純度較高。 (4)丙烯氨氧化過程系放熱反應(yīng)，在熱平衡上很有利。 (5)反應(yīng)在常壓或低壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備無加壓要求。 (6)與其他生產(chǎn)方法如乙炔與氫氰酸合成法，環(huán)氧乙烷與氫氰酸合成法等比較，可以減少原料的配套設(shè)備(如乙炔發(fā)生裝置和氰化氫合成裝茸)的建設(shè)投資丙烯腈工藝設(shè)計(jì)計(jì)算1.生產(chǎn)能力：4700噸/年2.原料：丙烯85%，丙烷15%（摩爾分率）；液氨100%3.產(chǎn)品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液4.生產(chǎn)方法：丙烯氨氧化法5.丙烯腈損失率：3.1%6.設(shè)計(jì)裕量

7、：6%7.年操作日300天 丙烯腈工藝流程的確定 液態(tài)丙烯和液態(tài)氨分別經(jīng)丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器蒸發(fā)，然后分別在丙烯過熱器和氨氣過熱器過熱到需要的溫度后進(jìn)入混合器；經(jīng)壓縮后的空氣先通過空氣飽和塔增濕，再經(jīng)空氣加熱器預(yù)熱至一定溫度進(jìn)入混合器。溫合器出口氣體混合物進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行丙烯的氨氧化反應(yīng)。反應(yīng)器出口的高溫氣體先經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量，氣體冷卻到230左右進(jìn)人氨中和塔，在7080下用硫酸吸收反應(yīng)器出口氣體中未反應(yīng)的氨，中和塔塔底的含硫酸銨的酸液經(jīng)循環(huán)冷卻器除去吸收熱后，返回塔頂循環(huán)使用同時(shí)補(bǔ)充部分新鮮酸液，并從塔釜排放一部分含硫酸銨的廢液。氨中和塔出口氣體經(jīng)換熱器冷卻后進(jìn)入水吸收塔，用51

8、0的水吸收丙烯腈和其他副產(chǎn)物水吸收塔塔底得到古丙烯腈約1.8的丙烯腈水溶液，經(jīng)換熱器與氨中和塔出口氣體換熱，濕度升高后去精制工段。二 物料衡算和熱量衡算1.1 小時(shí)生產(chǎn)能力接年工作日300天，丙烯腈損失率3.1、設(shè)計(jì)裕量6計(jì)算，年產(chǎn)量為4300噸/年，則每天每小時(shí)產(chǎn)量為： 1.2 反應(yīng)器的物料衡算和熱量街算(1)計(jì)算依據(jù)A丙烯腈產(chǎn)量，即B. 原料組成(摩爾分?jǐn)?shù)) 丙烯85%，丙烷15%C進(jìn)反應(yīng)器的原料配比(摩爾比)為 D. 反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率為物質(zhì)丙烯腈（AN）氰化氫（HCN）乙腈(ACN)丙烯醛(ACL)二氧化碳摩爾收率0.60.0650.070.0070.12E. 操作壓力進(jìn)口0203

9、，出口0 162F反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度ll0，反應(yīng)溫度470，出口氣體溫度360(2)物料衡算A反應(yīng)器進(jìn)口原科氣中各組分的流量 B反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量 = (3)熱量衡算查閱相關(guān)資料獲得各物質(zhì)各物質(zhì)0110、0360、0470的平均定壓比熱容A 濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量各物質(zhì)25t的平均比熱容用ot的平均比熱容代替，誤差不大，因此，若熱損失取的5%，則需有濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負(fù)荷）為：濃相段換熱裝置產(chǎn)生0.405的飽和蒸汽（飽和溫度143）143飽和蒸汽焓：143飽和水焓： B 稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量以0氣體為衡算基

10、準(zhǔn)進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為：離開稀相段的氣體帶出熱為：熱損失取4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為：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：2.3 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù)A入塔空氣壓力0.263，出塔空氣壓力0.243B空壓機(jī)入口空氣溫度30，相對(duì)溫度80，空壓機(jī)出口氣體溫度170C飽和塔氣、液比為152.4(體積比)，飽和度0.81D塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液，溫度105，組成如下組分氰醇水合計(jì)%（Wt）0.0050.0080.00050.000299.986100E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(2)物料街算A進(jìn)塔空氣量查得30，相對(duì)濕度8

11、0%時(shí)空氣溫含量為0.022kg水氣/kg干空氣因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為：B進(jìn)塔熱水量 氣、液比為152.4，故進(jìn)塔噴淋液量為： 塔頂噴淋液105的密度為，因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為：C出塔濕空氣量出塔氣體中的的量與反應(yīng)器人口氣體相同，因而D出塔液量 (3)熱衡算A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： 根據(jù)分壓定律蒸汽的實(shí)際分壓為： 因飽和度為0.81，所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為： 查飽和蒸汽表得到對(duì)應(yīng)的飽和溫度為90，因此，須控制出塔氣體溫度為90才能保證工藝要求的蒸汽量。B入塔熱水溫度 入塔水來自精制工段乙腈解吸塔塔釜，l05。 C由熱衡算求出塔熱水溫度t 熱衡算基

12、準(zhǔn)：0氣態(tài)空氣，0液態(tài)水。 (a)170進(jìn)塔空氣帶人熱量，170蒸汽焓值為，干空氣在0l70的平均比熱容(b)出塔濕空氣帶出熱量90蒸汽焓，空氣比熱容取 (c)105入塔噴淋液帶入熱量(d)求出塔熱水溫度 出塔熱水帶出熱量用表示，則熱損失按5%，則 熱平衡方程代人數(shù)據(jù)，解得 T=77.86因此，出塔熱水溫度為77.862.4 氨中和塔物料衡算和熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù)A入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同。B在中和塔內(nèi)全部氨被硫酸吸收，生成硫酸銨。C新鮮硫酸吸收劑的含量為93(wt)。D塔底出口液體(即循環(huán)液)的組成如下組分水ANACNHCN硫酸硫酸銨合計(jì)%（wt）68.530.030.020

13、.0160.530.90100E進(jìn)塔氣溫度l80，出塔氣溫度76，新鮮硫酸吸收劑溫度30F塔頂壓力0.122MPa，塔底壓力0.142MPa。(2)物料衡算A排出的廢液量及其組成進(jìn)塔氣中含有的氨，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： 的生成量，即需要連續(xù)排出的流量為:塔底排出液中, 的含量為30.9%（wt），因此，排放的廢液量為：排放的廢液中各組分的量：B. 需補(bǔ)充的新鮮吸收劑的量為：C 出塔氣體中各組分的量(3)熱衡算A出塔氣體溫度 塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為設(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：入塔噴淋液的硫酸銨含量為，已知硫酸銨上方的飽和蒸汽壓如表 。根

14、據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和的值，內(nèi)插得到出塔氣的溫度為76B入塔噴淋液溫度 入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低6，故為70C塔釜排出液溫度含量溫度404550700.027960.027560.02716800.042520.04190.04129900.06290.061990.06109入塔氣蒸汽分壓，在釜液含量下溶液上方的飽和蒸汽分壓等于時(shí)的釜液溫度即為釜液的飽和溫度，用內(nèi)插法從表中得到，飽和溫度為83.5，設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低2.5 即81。又查硫酸銨的溶解度數(shù)據(jù)得知，80時(shí)每100g水能溶解95.3g硫酸銨，而釜液的硫酸銨含量為，所以釜液溫度控制81不會(huì)有硫酸銨結(jié)晶析出。D 熱衡算求

15、循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量 作圖l0 3的虛線方框列熱平衡方程得(a) 入塔氣體帶入熱入塔氣體帶入熱量(b)出塔氣體帶出熱各組分在076的平均比熱容的值如下組分1.7151.9660.94141.0461.8831.3471.3931.4061.3430.921(c)蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱 蒸汽的冷凝熱為 (d)有機(jī)物冷凝放熱AN的冷凝量其冷凝熱為 ACN的冷凝量其冷凝熱為 HCN的冷凝量，其冷凝熱為 (e)氨中和放熱； 每生成1mol硫酸銨放熱273.8kJ (f)硫酸稀釋放熱 硫酸的稀釋熱為749kJkg (g)塔釜排放的廢液帶出熱量 塔釜排放的廢液中，與的摩爾比為,查氮肥設(shè)計(jì)手冊(cè)得此組成

16、的硫酸銨水溶液比熱容為。 (h)新鮮吸收劑帶入熱 的比熱容為。 (i)求循環(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： 解得 (J)循環(huán)冷卻器的冷卻水用量W 設(shè)循環(huán)冷卻器循環(huán)水上水溫度32，排水溫度36，則冷卻水量為E 求循環(huán)液量m 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，循環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容。 設(shè)循環(huán)液流量為m kg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t。 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： (1) 對(duì)循環(huán)冷卻器列熱平衡得： (2)聯(lián)解式(1)和(2)得 2.5 換熱器物料衡算和熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù) 進(jìn)口氣體76

17、，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。(2)物料衡算 出口氣體溫度40， 40飽和蒸汽壓力為 設(shè)出口氣體中含有X kmol/h的蒸汽，根據(jù)分壓定律有: 解得 蒸汽的冷凝量為 因此得到換熱器氣體方(殼方)的物料平衡如下(3)熱衡算A換熱器入口氣體帶入熱(等于氨中和塔出口氣體帶出熱) B蒸汽冷凝放出熱：40水汽化熱為2401 lkJkE C冷凝液帶出熱 D出口氣體帶出熱；出口氣體各組分在040的平均摩爾熱容為組分61.9272.3829.4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.66 E熱衡算求換熱器熱負(fù)荷平衡方程：代入數(shù)據(jù)求得：

18、2.6 水吸收塔物料衡算和熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù)A入塔氣流量和組成與換熱器出口相同。B入塔器溫度40，壓力112Kpa。出塔氣溫度10，壓力101KpaC入塔吸收液溫度5D出塔AN溶液中含AN1.8%（wt）(2)物料衡算A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B出塔干氣含有、 、 、 10水的飽和蒸汽壓，總壓為101325Pa出塔器中干氣總量=3.09+3.96+12.41+194.08+8.07=221.61kmol/h出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得，計(jì)算如下：出塔氣總量為：C塔頂加入的吸收水量（a）出塔AN溶液總量 出塔AN溶液中，AN為1.8%（wt），AN的量為7

19、58.8kg/h，因此，出塔AN溶液總量為713.39/0.018=39632.78kg/h（b）塔頂加入的吸收水量 作水吸收塔的總質(zhì)量衡算得：D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、CAN、HCN、ACL的量與進(jìn)塔氣、液混合物相同，AN溶液中的水量按全塔水平衡求出。E水吸收塔平衡如下：F 檢驗(yàn)前面關(guān)于AN、ACN、ACL、HCN全部溶于水的假設(shè)的正確性 因系統(tǒng)壓力小于1Mpa，氣相可視為理想氣體，AN、ACN、ACL、HCN的量相對(duì)于水很小，故溶液為稀溶液系統(tǒng)服從亨利定律和分壓定律。壓力和含量的關(guān)系為 或 塔底排出液的溫度為15(見后面的

20、熱衡算) 查得l5 時(shí)ACN、HCN、ACl和AN的亨利系數(shù)E值為 (a)AN塔底 從以上計(jì)算可看出，可見溶液未達(dá)飽和。 (b)丙烯醛ACL 塔底。含量，溶液未達(dá)飽和。 (c)乙腈塔底含量，溶液未達(dá)飽和。 (d)氫氰酸 塔底含量從計(jì)算結(jié)果可知，在吸收塔的下部，對(duì)HCN的吸收推動(dòng)力為負(fù)值，但若吸收塔足夠高，仍可使塔頂出口氣體中HCN的含量達(dá)到要求。(3)熱量衡算A入塔氣帶入熱。各組分在040的平均摩爾熱容如下組分61.9272.3829.4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.66B入塔凝水帶人熱： C出塔氣帶出熱。D吸收水帶入熱 E出塔溶液帶出熱溶液中各組分的液體

21、摩爾熱容如下組分75.3121.1107.371.55123.8F. 水冷凝放熱水的冷凝熱為2256kJ/kg 故 G等氣體的溶解放熱 溶解熱=冷凝放熱+液-液互溶放熱=冷凝熱的冷凝熱數(shù)據(jù)如下組分610.9765.7493.7937.2H熱衡算求出塔液溫度t 熱平衡方程 ：代人數(shù)據(jù)得： 解得 2.7 空氣水飽和塔釜液槽(1)計(jì)算依據(jù)進(jìn)、出口物料關(guān)系和各股物料的流量和溫度如圖10.4所示。圖中，空氣飽和塔液體進(jìn)、出口流量和出口液體的溫度由空氣飽和塔物料和熱衡算確定；去水吸收塔的液體流量由水吸收塔物料衡算的確定，見本文相關(guān)部分計(jì)算；排污量按乙腈解吸塔來的塔釜液量的l5%考慮；乙腈解吸塔塔釜液量和去

22、萃取解吸塔的液體量由精制系統(tǒng)的物料衡算確定。(2)物料衡算 進(jìn)料： A乙腈解吸塔釜液入槽量=56650-21620.78=35029.02kg/h B. 空氣飽和塔塔底液入槽量=20564.91-8500=12064.91kg/h C. 入槽軟水量x kg/h 出料； A. 去水吸收塔液體量36371.64kg/h B. 去萃取解吸塔液體量l5000kg/h作釜液槽的總質(zhì)量平衡得解得 (3)熱量衡算A入槽乙腈解吸塔釜液帶入熱。B. 入槽軟水帶入熱。C空氣飽和塔塔底液帶入熱， D去吸收塔液體帶出熱 E去萃取解吸塔液體帶出熱 F熱衡算求槽出口液體溫度t 熱損失按5考慮，熱平衡方程為代人數(shù)據(jù)：解得

23、t=91.392.8 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù) 蒸發(fā)壓力0.405MPa；加熱劑用O的冷凍鹽水，冷凍鹽水出口溫度-2;丙烯蒸發(fā)量l002.3kg/h。(2)有關(guān)數(shù)據(jù) A. 0.405MPa下丙烯的沸點(diǎn)為-l3，汽化熱410kJkz B. 0 405MPa下丙烷的沸點(diǎn)為-5，汽化熱376.6kJkg (3)熱衡算求丙烯蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和冷凍鹽水用量 A. 丙烯蒸發(fā)吸收的熱 B. 丙烷蒸發(fā)吸收的熱。 C. 丙烯蒸發(fā)器的熱血荷 冷損失按l0考慮 D冷凍鹽水用量 平均溫度(-1)下，冷凍鹽水比熱容為3.47kJ(kg·K) 冷凍鹽水用量為2.9 丙烯過熱器熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù) 丙烯進(jìn)

24、口溫度-13，出口溫度65。用0.405MPa蒸汽為加熱劑。(2)熱衡算 求丙烯過熱器熱負(fù)荷和加熱蒸汽量 丙烯氣的比熱容為l.464kJ/(kg·K)，丙烷氣比熱容1.715kJ/(kg·K)，冷損失按10考慮，需要加熱蒸汽提供的熱量為 加熱蒸汽量為.上式中2138kJ/kg是0.405M Pa蒸汽的冷凝熱。2.10 氨蒸發(fā)器熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù) A. 蒸發(fā)壓力0.405MPa。 B. 加熱劑用0.405MPa飽和蒸汽。冷凝熱為2138kJ/kg。 (2)有關(guān)數(shù)據(jù)0405MPa下氨的蒸發(fā)溫度為-7 C，汽化熱為l276kJkg。(3)熱衡算求氨蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽用量

25、 冷損失按10考慮，氨蒸發(fā)器的熱負(fù)荷為 加熱蒸汽量為 2.11 氣氨過熱器(1)計(jì)算依據(jù) A氣氨進(jìn)口溫度-7，出口溫度65。 B. 用0.405MPa蒸汽為加熱劑。 C氣氨流量366.36kg/h。(2)熱衡算 求氣氨過熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽用量 氨氣的比熱容為2.218kJ/(kg.K)，冷損失按10考慮，氣氨過熱器的熱負(fù)荷為 加熱蒸汽用量為 2.12 混合器(1)計(jì)算依據(jù) 氣氨進(jìn)口溫度65流量366.36kg/h。 丙烯氣進(jìn)口溫度65，流量942.06kg/h，丙烷氣進(jìn)口溫度65，流量174.16kg/h。 出口混合氣溫度110。濕空氣來自空氣加熱器(2)熱衡算 求進(jìn)口溫空氣的溫度t 以0

26、為熱衡算基準(zhǔn)。、，在065的平均比熱容如下表組分1.5691.822.197A氣態(tài)丙烯、丙烷帶入熱B氣態(tài)氨帶入熱 C溫空氣帶入熱 、和蒸汽0136的平均比熱容分別為、和D混合器出口氣體帶出熱E. 熱衡算求進(jìn)口濕空氣的溫度t 熱損失按l0考慮。 熱衡算方程：代入數(shù)據(jù)： 解得 t=136.032.13 空氣加熱器的熱量衡算 (1)計(jì)算依據(jù) A. 入口空氣溫度90，出口空氣溫度136。 B空氣的流量和組成如下。組分氧氮水合計(jì)Kg/h1756.45781.51288.68826.5(2)熱衡算 求空氣加熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽量 、和蒸汽90136的平均比熱容分別為、和。 熱損失按l0考慮，空氣加熱器的

27、熱負(fù)荷為 用0.608MPa的蒸汽為加熱劑，其飽和溫度為l64.2C，冷凝熱為2066kJ/kg，加熱蒸汽用量為 三 主要設(shè)備的工藝計(jì)算3.1 空氣飽和塔(1)計(jì)算依據(jù)A. 進(jìn)塔空氣的組成和流量組分氧氮水合計(jì)Kmol/h51.59194.088.66254.33Kg/h1650.855434.15155.877240.87B. 出塔溫空氣的組成和流量組分氧氮水合計(jì)Kmol/h51.59194.0867.33313.00Kg/h1650.855434.151211.948296.94C塔頂噴淋液量21620.98kg/h，溫度105。D塔底排出液量20564.91kg/h，溫度93.9。E塔底壓

28、力O.263MPa，塔頂壓力O.243MPa。F人塔氣溫度l70，出塔氣溫度90。G填料用陶瓷拉西環(huán)(亂堆)。(2)塔徑的確定根據(jù)拉西環(huán)的泛點(diǎn)速度計(jì)算公式 (A)A塔頂處L=21620.98kg/h G=8296.94kg/h 把數(shù)據(jù)代人(A)式解得 泛點(diǎn)率取75，則氣體空塔速度為 出塔操作條件下的氣量：塔徑應(yīng)為：B. 塔底處 L=20564.91kg/h G=7240.87kg/h把數(shù)據(jù)代入(A)式解得 氣體空塔速度為 人塔氣在操作條件下的氣量：塔徑應(yīng)為：取塔徑為：1.2m(3)填料高度空氣水飽和塔的填料高度確定須考慮兩方面的要求A. 使出塔氣體中蒸汽含量達(dá)到要求。B. 使塔頂噴淋液中的AC

29、N等在塔內(nèi)脫吸以使出塔釜液中ACN等的含量盡量低，以減少朽污水處理負(fù)荷并回收ACN等副產(chǎn)物。按工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。取填料高度1lm3.2 水吸收塔(1)計(jì)算依據(jù)A. 進(jìn)塔氣體流量和組成組分合計(jì)kmol/h3.093.9612.41194.0815.11Kg/h129.78174.16396.965434.15271.99組分kmol/h13.462.350.164.378.07257.06Kg/h713.1996.439.20117.98355.297699.1B出塔氣體流量和組成組分合計(jì)kmol/h3.093.9612.41194.0815.118.07少量236.7Kg/h129.78174.1

30、6396.965434.15271.99355.29少量6762.3隨入塔氣進(jìn)入的凝水1578.05kg/h C 塔頂噴淋液量36371.64kg/h，含 0.005(wt)，溫度5。 D 塔底排出液量39632.78kg/h，溫度15.9。 E. 塔底壓力ll2kPa，塔頂壓力101kPa。 F 入塔氣溫度40，出塔氣溫度l0， G 出塔氣體中含量不大于0.055%(wt)。h 填料用250Y型塑料孔板波紋填料。(2)塔徑的確定 塑料孔板渡紋填料的泛點(diǎn)氣速計(jì)算公式為 (A)按塔底情況計(jì)算L= 36371.64kg/h G= 7699.13 kg/h 把數(shù)據(jù)代人(A)式解得 空塔氣速為(泛點(diǎn)率

31、取70%) 氣體在操作條件下的流量為塔徑應(yīng)為： 取塔徑為：1.2m(3)填料高度 液體的噴淋密度 塑料孔板液紋填料250Y的液相傳質(zhì)單元高度： 當(dāng)時(shí)，25下的為0.187m 時(shí)，25下的為0.225m內(nèi)插得到時(shí)，25下的為0.206m又 塔內(nèi)液體的平均沮度為(5+15.9)/2=10.45 液相傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算式如下 塔底 塔頂 出口氣體中含有不小于0.055(wt)，因此 代入數(shù)據(jù)求： 填料高度為 取填料高度為：7m3.3 丙烯蒸發(fā)器(1)計(jì)算依據(jù) A. 丙烯在管外蒸發(fā)，蒸發(fā)壓力0.405MPa，蒸發(fā)溫度-l3，管內(nèi)用0的冷凍鹽水(17.5NaOH水溶液)與丙烯換熱，冷凍鹽水出口溫度-2。 B

32、. 丙烯蒸發(fā)量942.06kg/h，冷凍鹽水用量71577.5kg/h。 C. 丙烯蒸發(fā)器熱負(fù)荷(2)丙烯蒸發(fā)器換熱面積 A總傳熱系數(shù) (a)管內(nèi)給熱系數(shù)。 蒸發(fā)器內(nèi)安裝的U型鋼管80根。 冷凍鹽水平均溫度-l此溫度下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下； 冷凍鹽水流速為 ，過渡流 (b)管外液態(tài)丙烯沸騰給熱系數(shù)取 (c)總傳熱系數(shù) 冷凍鹽水方污垢熱阻取，丙烯蒸發(fā)側(cè)污垢熱阻取，鋼管導(dǎo)熱系數(shù)。 B. 傳熱平均溫差 熱端溫差0(-13)=13，冷端溫差-2-(一13)=11，傳熱平均溫差為C換熱面積 熱負(fù)荷 換熱面積為 取安全系數(shù)1.2，則換熱面積為3.4 循環(huán)冷卻器(1)計(jì)算依據(jù) A管內(nèi)循環(huán)液流量88204kg/

33、h。進(jìn)口沮度81，出口溫度70.1。 B. 管外冷卻劑為循環(huán)水，進(jìn)口溫度32，出口溫度36，循環(huán)水流量為186400kg/h C熱負(fù)荷為kJ/h (2)計(jì)算換熱面積 初選GH90-105型石墨換熱器，換熱面積為105m2，設(shè)備殼體內(nèi)徑D=880mm，內(nèi)有外徑32mm、內(nèi)徑22mm、長3m的石墨管417根。換熱管為正三角形排列，相鄰兩管的中心距t=40mmA. 總傳熱系數(shù)(a)管內(nèi)循環(huán)液側(cè)的給熱系數(shù)平均流體溫度，該溫度循環(huán)液的物性數(shù)據(jù)如下 管內(nèi)流體的流速為 (b) 殼程(循環(huán)水側(cè))的給熱系數(shù)循環(huán)水平均溫度(32+36)/2=34，34水的物性數(shù)據(jù)為 正三角形排列時(shí)，當(dāng)量直徑的計(jì)算公式為管外流體的

34、流速根據(jù)流體流過的最大截面積S來計(jì)算，S的計(jì)算公式為已知t=40mm，=32mm，h=374mm, D=888mm代人數(shù)據(jù)得 管外流體的流速為 值在20001000000范圍內(nèi)可用下式計(jì)算給熱系數(shù) 代入數(shù)據(jù)得 (c)總傳熱系數(shù) 石墨的導(dǎo)熱系數(shù)，石墨管壁厚5mm，循環(huán)冷卻水側(cè)污垢熱阻，循環(huán)液側(cè)污垢熱阻。代人數(shù)據(jù)求K： B對(duì)數(shù)平均溫差 C. 換熱面積熱負(fù)荷 換熱面積為 取安全系數(shù)l.2則換熱面積為。因此，選GH90105-1型石墨換熱器，其換熱面積已足夠。3.5 氨蒸發(fā)器(1)計(jì)算依據(jù) A. 氨蒸發(fā)壓力0.405MPa，蒸發(fā)溫度-7。 B加熱劑為0.405MPa蒸汽，溫度143。 C熱負(fù)荷(2)計(jì)

35、算換熱面積 A總傳熱系數(shù) 蒸汽冷凝時(shí)的給熱系數(shù)取，液氨沸騰的給熱系數(shù)取，不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)，管壁厚4mm，兩側(cè)污垢熱阻取代人數(shù)據(jù)求K： B平均溫度差C.換熱面積氨蒸發(fā)器熱負(fù)荷為 換熱面積為 取換熱面積為：3.6 氨氣過熱器(1)計(jì)算依據(jù) A. 進(jìn)口氣氯溫度-7出口氣氨溫度65。 B加熱劑為0.405MPa蒸汽，溫度143。C熱負(fù)荷(2)計(jì)算換熱面積 A總傳熱系數(shù) 管殼式換熱器用作加熱器時(shí)，一方為蒸汽冷凝、一方為氣體情況下，K值的推薦范圍是)取 B平均溫度差 冷端溫差為143-(-7)=150，熱端溫差為l43-65=78。C.換熱面積 熱負(fù)荷為 換熱面積為 取安全系數(shù)1.2，則換熱面積為：，選浮頭

36、式熱交換器型，換熱面積，符合要求。3.7 丙烯過熱器(1)計(jì)算依據(jù) A. 進(jìn)口氣體溫度一l3，出口氣體溫度65。 B加熱劑為0.405MPa蒸汽，溫度143。 C熱負(fù)荷 (2)計(jì)算換熱面積 A總傳熱系數(shù) 管殼式換熱器用作加熱器時(shí)，一方為蒸汽冷凝、一方為氣體情況下，K值的推薦范圍是)取 B平均溫度差 冷端溫差為143-(-7)=150，熱端溫差為l43-65=78。C.換熱面積 熱負(fù)荷為 換熱面積為 取安全系數(shù)1.2，則換熱面積為：，選浮頭式熱交換器型，換熱面積25.6m2，符合要求。3.8 空氣加熱器(1)計(jì)算依據(jù) A空氣走管內(nèi)，加熱蒸汽走管間。 B進(jìn)口氣體溫度90，出口氣體溫度l36，氣體進(jìn)

37、口壓力0243MPa，氣體的流量和組成如下：組分氧氮水合計(jì)Kg/h1650.855434.151211.948296.94Kmol/h51.59194.0867.33313.00C加熱蒸汽為0.608MPa(對(duì)應(yīng)的飽和溫度為l64.2)，流量為288kg/h。D熱負(fù)荷為 即(2)計(jì)算換熱面積 初選浮頭式換熱器一臺(tái)，換熱器有的管子268根。A. 總傳熱系數(shù) (a)管內(nèi)(空氣一側(cè))的給熱系數(shù)，管內(nèi)氣體的平均溫度為(90+136)/2=113，113空氣的物性數(shù)據(jù)為：, , 空氣的密度 (b)管外蒸汽冷凝側(cè)給熱系數(shù) 取(c)總傳熱系數(shù) 鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為，空氣側(cè)污垢熱阻，蒸汽冷凝側(cè)污垢熱阻 代入數(shù)據(jù)求總

38、傳熱系數(shù)： B對(duì)數(shù)平均溫度差C.換熱面積安全系數(shù)取1.2，則換熱面積應(yīng)為，所選換熱面積，符合要求。3.9 循環(huán)液泵 循環(huán)液質(zhì)量流量88204kg/h，循環(huán)液密度為因此循環(huán)液的體積流量為 又 選用80FVZ-30的耐腐蝕泵，三臺(tái)。正常使用兩臺(tái)，備用一臺(tái)。80FVZ-0泵的流量為，揚(yáng)程30m。3.10 空氣壓縮機(jī)在產(chǎn)品樣本上，活塞式空氣壓縮機(jī)的排氣量指是后一級(jí)排出的空氣，換算為第一級(jí)進(jìn)氣條件時(shí)氣體的體積藏量?，F(xiàn)第一級(jí)進(jìn)氣條件為常壓，溫度按30計(jì)，排出氣體的摩爾流量為270.6kmol/h,則排氣量(換算為第一級(jí)進(jìn)氣條件)為 因工藝要求排出壓力為0.263MPa，故選用排氣量為，排氣壓力為035MPa的5L-55/3.5型空氣壓縮機(jī)三臺(tái)，正常操作用兩臺(tái)，備用一臺(tái)。3.11 中和液貯槽按停車時(shí)中和塔塔板上的吸收液流入貯槽所需要的容積確定貯槽的容積，中和塔塔徑1.8m，