化工專業(yè)丙烯腈工藝車間設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

69/69目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………22.丙烯腈車間工藝設(shè)計(jì)…………43.前言……………4丙烯腈工藝設(shè)計(jì)計(jì)算…………5附表……………37畢業(yè)設(shè)計(jì)心得…………………39參考文獻(xiàn)……………………39燕山大學(xué)畢業(yè)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.物料衡算，熱量衡算3.要緊設(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#圖紙打印）；5.編寫設(shè)計(jì)講明書工作量1.設(shè)計(jì)計(jì)算：1周2.工藝流程圖與設(shè)計(jì)講明書：0.5周3.答辯：0.5周工作計(jì)劃第一周：物料衡算、熱量衡算及要緊設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第二周：畫圖，撰寫設(shè)計(jì)講明書，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)藥治理局編，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)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審意見(jiàn)表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間態(tài)度（認(rèn)真、較好、一般、較差）；工作（積極主動(dòng)、較主動(dòng)、不積極主動(dòng)）。（能正確、差不多能）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）；（差不多上、一般地、較好地、出色地）完成了畢業(yè)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(jī)?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(yǔ)：講明書書寫質(zhì)量（一般、較好、良好、優(yōu)秀），邏輯性（一般、較強(qiáng)、強(qiáng)），概念（較清晰、清晰、準(zhǔn)確），圖表質(zhì)量（一般、較好、專門好），是一篇水平（一般、較好、好、優(yōu)秀）的畢業(yè)設(shè)計(jì)講明書。評(píng)閱成績(jī)?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(yǔ)：在答辯過(guò)程中，該同學(xué)表述（清晰，較清晰，一般，較差），（差不多地、一般地，較好地、圓滿地）回答了教師所提出的問(wèn)題。經(jīng)答辯委員會(huì)評(píng)議，答辯成績(jī)?yōu)椋▋?yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）。答辯小組成員簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)總成績(jī)：（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(guò)對(duì)原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對(duì)要緊尺寸的計(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，不名，氰基乙烯；為無(wú)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(lái)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(guò)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(lái)源豐富且價(jià)格低廉。(2)工藝流程比較簡(jiǎn)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)物要緊是氫氰酸和乙腈，都能夠回收利用．而且丙烯腈成品純度較高。(4)丙烯氨氧化過(guò)程系放熱反應(yīng)，在熱平衡上專門有利。(5)反應(yīng)在常壓或低壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備無(wú)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，能夠減少原料的配套設(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：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)氨分不經(jīng)丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器蒸發(fā)，然后分不在丙烯過(guò)熱器和氨氣過(guò)熱器過(guò)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(guò)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70～80℃下用硫酸汲取反應(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)冷卻器除去汲取熱后，返回塔頂循環(huán)使用．同時(shí)補(bǔ)充部分新奇酸液，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)入水汲取塔，用5～10℃的水汲取丙烯腈和其他副產(chǎn)物．水汲取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：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0．203，出口0162F．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)0～110℃、0～360℃、0～470℃的平均定壓比熱容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)25～t℃的平均比熱容用o～t℃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：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170℃C．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80%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：依照分壓定律．蒸汽的實(shí)際分壓為：因飽和度為0.81，．因此飽和蒸汽分壓應(yīng)為：查飽和蒸汽表得到對(duì)應(yīng)的飽和溫度為90℃，因此，須操縱出塔氣體溫度為90℃．才能保證工藝要求的蒸汽量。B．入塔熱水溫度入塔水來(lái)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0~l70℃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77.86℃2.4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)全部氨被硫酸汲取，生成硫酸銨。C．新奇硫酸汲取劑的含量為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）68.530.030.020.0160.530.90100E．進(jìn)塔氣溫度l80℃，出塔氣溫度76℃，新奇硫酸汲取劑溫度30℃F．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)被硫酸汲取生成硫酸銨。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：需補(bǔ)充的新奇汲取劑的量為：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。依照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76℃B．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70℃C．塔釜排出液溫度含含量溫度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，因此釜液溫度操縱81℃可不能有硫酸銨結(jié)晶析出。熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量作圖l03的虛線方框列熱平衡方程得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0～76℃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749kJ／kg(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)得此組成的硫酸銨水溶液比熱容為。(h)新奇汲取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)液與新奇汲取液混合后的噴淋液比熱容。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℃。對(duì)新奇暖收劑與循環(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℃，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Xkmol/h的蒸汽，依照分壓定律有: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2401lkJ／kEC．冷凝液帶出熱D．出口氣體帶出熱；出口氣體各組分在0～40℃的平均摩爾熱容為組分61.9272.3829.4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.66E．熱衡算求換熱器熱負(fù)荷平衡方程：代入數(shù)據(jù)求得：2.6水汲取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．入塔汲取液溫度5℃D．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．塔頂加入的汲取水量（a）出塔AN溶液總量出塔AN溶液中，AN為1.8%（wt），AN的量為758.8kg/h，因此，出塔AN溶液總量為713.39/0.018=39632.78kg/h（b）塔頂加入的汲取水量作水汲取塔的總質(zhì)量衡算得：D．塔底AN溶液的組成和量AN、ACN、HCN、ACL全部被水汲取，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水汲取塔平衡如下：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的量相關(guān)于水專門小，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(jiàn)后面的熱衡算)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(jiàn)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，在汲取塔的下部，對(duì)HCN的汲取推動(dòng)力為負(fù)值，但若汲取塔足夠高，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0～40℃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．汲取水帶入熱E．出塔溶液帶出熱溶液中各組分的液體摩爾熱容如下組分75.3121.1107.371.55123.8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；去水汲取塔的液體流量由水汲取塔物料衡算的確定，見(jiàn)本文相關(guān)部分計(jì)算；排污量按乙腈解吸塔來(lái)的塔釜液量的l5%考慮；乙腈解吸塔塔釜液量和去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/hB.空氣飽和塔塔底液入槽量=20564.91-8500=12064.91kg/hC.入槽軟水量xkg/h出料；A.去水汲取塔液體量36371.64kg/hB.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．去汲取塔液體帶出熱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t=91.39℃2.8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410kJ／kzB.0405MPa下丙烷的沸點(diǎn)為-5℃，汽化熱376.6kJ／kg(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)汲取的熱B.丙烷蒸發(fā)汲取的熱。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(guò)熱器熱量衡算(1)計(jì)算依據(jù)丙烯進(jìn)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(guò)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0.405MPa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)0．405MPa下氨的蒸發(fā)溫度為-7C，汽化熱為l276kJ／kg。(3)熱衡算求氨蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽用量冷損失按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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)自空氣加熱器(2)熱衡算求進(jìn)口溫空氣的溫度t以0℃為熱衡算基準(zhǔn)。、、，在0～65℃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0～136℃的平均比熱容分不為、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=136.03℃2.13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90～136℃的平均比熱容分不為、和。熱損失按l0％考慮，空氣加熱器的熱負(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，加熱蒸汽用量為三要緊設(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)塔徑的確定依照拉西環(huán)的泛點(diǎn)速度計(jì)算公式(A)A．塔頂處L=21620.98kg/hG=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/hG=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ACN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水汲取塔(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/h129.78174.16396.965434.15271.99355.29少量6762.3隨入塔氣進(jìn)入的凝水1578.05kg/hC．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型塑料孔板波浪填料。(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/hG=7699.13kg/h把數(shù)據(jù)代人(A)式解得空塔氣速為(泛點(diǎn)率取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(17.5％NaOH水溶液)與丙烯換熱，冷凍鹽水出口溫度-2℃。B.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(guò)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，則換熱面積為循環(huán)冷卻器(1)計(jì)算依據(jù)A．管內(nèi)循環(huán)液流量88204kg/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/hC．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(zhǎng)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=40mm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流速依照流體流過(guò)的最大截面積S來(lái)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2000～1000000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GH90—105-1型石墨換熱器，其換熱面積已足夠。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)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：氨氣過(guò)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值的推舉范圍是)．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，符合要求。丙烯過(guò)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值的推舉范圍是)．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。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)口壓力0．243MPa，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Ⅱ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。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。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