丙烯腈車間工藝設(shè)計畢業(yè)正文

燕山大學(xué)環(huán)化學(xué)院化工專業(yè)課程設(shè)計PAGEPAGE39丙烯腈車間工藝設(shè)計摘要：設(shè)計丙烯腈的生產(chǎn)工藝流程，通過對原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對主要尺寸的計算，工藝設(shè)計和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計，完成對丙烯腈的工藝設(shè)計任務(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，易溶于一般有機溶劑；遇火種、高溫、氧化劑有燃燒爆炸的危險，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）；沸點為77.3℃，閃點-5℃，自燃點為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)在常壓或低壓下進行，對設(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置)的建設(shè)投資丙烯腈工藝設(shè)計計算1.生產(chǎn)能力：4300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)氨分別經(jīng)丙蒸發(fā)器氣烯蒸發(fā)器和氨化，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)熱至一定溫度進入混合器?；旌掀鞒隹跉怏w混合物進入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)進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℃左右進人氨中和塔，在70～80℃下用硫酸吸收反應(yīng)器出口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．同時補充部分新鮮酸液，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)換熱器冷卻后進入水吸收塔，用5～10℃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小時生產(chǎn)能力接年工作日300天，丙烯腈損失率3.1％、設(shè)計裕量6％計算，年產(chǎn)量為8300噸/年，則每天每小時產(chǎn)量為：反應(yīng)器的物料衡算和熱量街算(1)計算依據(jù)A．丙烯腈產(chǎn)量，即B.原料組成(摩爾分數(shù))丙烯85%，丙烷15%C．進反應(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.操作壓力進口0.203，出口0.162F．反應(yīng)器進口氣體溫度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=流量組成反應(yīng)器進口反應(yīng)器出口kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)C3H6C3H8NH3O2N2H2OANACNHCNACLCO239.626.9941.6091.12342.78118.85000001663.9307.61707.162915.819597.872139.32000006.181.096.4914.2253.4818.54000009.601.774.0816.8255.3812.34000005.476.995.9421.905342.78228.4823.774.167.730.2814.26229.6307.61100.98700.969597.874112.641259.82170.55208.5815.53627.530.831.060.903.3151.8034.533.590.631.170.042.151.321.770.584.0455.3823.737.270.981.200.093.62合計640.9617331.67100100661.76517331.67100100(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℃的平均定壓比熱容平均定壓比熱容單位kJ/(kg·K)物質(zhì)C3H6C3H8NH3O2N2H2OANHCNACNACLCO2CP0~1100~3600~4701.8412.6782.9292.053.0133.3472.3012.6362.9290.9411.0041.0461.0461.0881.1091.8832.0082.0921.8742.0291.6401.7241.9332.101.9662.1721.1301.213濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負荷及產(chǎn)生蒸汽量假定如下熱力學(xué)途徑各物質(zhì)25～t℃的平均比熱容用0～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荷及產(chǎn)生蒸汽量以0℃氣體為衡算基準進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)計算依據(jù)A．入塔空氣壓力0.263，出塔空氣壓力0.243B．空壓機入口空氣溫度30℃，相對溫度80％，空壓機出口氣體溫度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℃組分氰醇水合計%（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．進塔空氣量查得30℃，相對濕度80%時空氣溫含量為0.022kg水氣/kg干空氣．因此，進塔空氣帶入的水蒸氣量為：B．進塔熱水量氣、液比為152.4，故進塔噴淋液量為：塔頂噴淋液105℃的密度為，因此進塔水的質(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E.飽和塔物料平衡表成分入塔氣出塔氣入塔噴淋量塔釜排出液kmol/hkg/hkmol/hkg/hkg/hkg/hO2N2H2OANCANHCNACL91.12342.7815.2900002915.819597.87275.27000091.12342.78118.8500002915.819597.872139.3200000038180.531.913.050.190.080036316.741.822.910.180.07合計449.1912788.95552.751465338185.8836321.83(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，蒸汽的摩爾分數(shù)為：根據(jù)分壓定律．蒸汽的實際分壓為：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應(yīng)的飽和溫度為90℃，因此，須控制出塔氣體溫度為90℃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熱衡算基準：0℃氣態(tài)空氣，0(a)170℃進塔空氣帶人熱量，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81℃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=80.61因此，出塔熱水溫度為80.612.4氨中和塔物料衡算和熱量衡算(1)計算依據(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%（wt）68.530.030.020.0160.530.90100E．進塔氣溫度l80℃，出塔氣溫度76℃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：需補充的新鮮吸收劑的量為：出塔氣體中各組分的量D．氨中和塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡表流量組分入塔氣新鮮吸收液排放廢液出塔氣kmol/hkg/hkg/hkg/hkmol/hkg/hC3H6C3H8NH3O25.476.995.9421.905229.6307.61100.98700.96000000005.476.99021.91229.6307.610700.96N2H2OANACNHCNACLCO2H2SO4NH42SO4342.78228.4823.774.167.730.2814.26009597.874112.641259.82170.55208.5815.53627.5300028.7300000291.0600869.470.38060.25370.2030006.3437392.04342.78181.4223.764.157.720.2814.26009597.873265.561259.44170.30208.3815.53627.5300合計661.76517331.67319.791268.74608.7416382.78(3)熱衡算A．出塔氣體溫度氨中和塔出口氣體中，蒸汽的摩爾分數(shù)為：=0.1993塔頂氣體中實際蒸汽分壓為設(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2.43。根據(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7C．塔釜排出液溫度表2.43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．每100g水能溶解95.3g硫酸銨，而釜液的硫酸銨含量為，熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負荷和冷卻水用量作圖10.3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)計手冊得此組成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℃，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mkg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t℃。對新鮮暖收劑與循環(huán)液匯合處(附圖中A點)列熱平衡方程得：(1)對循環(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)計算依據(jù)進口氣體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，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)的物料平衡如下流量組分入口氣體出口氣體冷凝水kmol/hkg/hkg/hkg/hkg/hC3H6C3H8O2N2H2OANACNHCNACLCO25.476.9921.91342.78181.4223.764.157.720.2814.26229.6307.61700.969597.873265.561259.44170.30208.3815.53627.535.476.9921.91342.7829.2223.764.157.720.2814.26229.6307.61700.969597.87525.931259.44170.30208.3815.53627.532739.63合計608.7416382.78456.5413643.152739.63(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荷平衡方程：代入數(shù)據(jù)求得：2.6水吸收塔物料衡算和熱量衡算(1)計算依據(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℃C．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=5.47+6.99+21.91+342.78+14.26=391.41kmol/h出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得，計算如下：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1259.44kg/h，因此，出塔AN溶液總量為1259.44/0.018=69968.89（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，因為塔底AN溶液中的AN、CAN、HCN、ACL的量與進塔氣、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：流量組分入塔氣入塔凝液入塔水出塔氣塔底出口AN溶液kmol/hkg/hkg/hkg/hkmol/hkg/hkmol/hkg/hC3H6C3H8O2N2H2OANACNHCNACLCO25.476.9921.91342.7829.2223.764.157.720.2814.26229.6307.61700.969597.87525.931259.44170.30208.3815.53627.532739.6365049.685.476.9921.91342.784.8023.764.157.720.2814.26229.6307.61700.969597.8786.431259.44170.30208.3815.53627.5300003790.4923.764.157.720.280000068228.811259.44170.30208.3815.53627.53合計456.6413643.152739.6365049.68432.2213203.653826.469729.46檢驗前面關(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查得l5℃(a)AN塔底從以上計算可看出，，可見溶液未達飽和。(b)丙烯醛ACL塔底。含量，溶液未達飽和。(c)乙腈塔底含量，溶液未達飽和。(d)氫氰酸塔底含量從計算結(jié)果可知，在吸收塔的下部，對HCN的吸收推動力為負值，但若吸收塔足夠高，仍可使塔頂出口氣體中HCN的含量達到要求。(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．吸收水帶入熱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)計算依據(jù)進、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、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)物料衡算進料：A．乙腈解吸塔釜液入槽量=56650-38185.88=18464.12kgB.空氣飽和塔塔底液入槽量=36321.83-8500=27821.83kgC.入槽軟水量xkg/h出料；A.去水吸收塔液體量65049.68kgB.去萃取解吸塔液體量l5000kg/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t=61.642.8丙烯蒸發(fā)器熱量衡算(1)計算依據(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1663.9(2)有關(guān)數(shù)據(jù)A.0.405MPa下丙烯的沸點為-l3℃B.0405MPa下丙烷的沸點為-5℃，汽化熱376.6kJ／(3)熱衡算求丙烯蒸發(fā)器的熱負荷和冷凍鹽水用量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／(k冷凍鹽水用量為2.9丙烯過熱器熱量衡算(1)計算依據(jù)丙烯進口溫度-13℃，出口溫度65℃。用0.405(2)熱衡算求丙烯過熱器熱負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0.4052.10氨蒸發(fā)器熱量衡算(1)計算依據(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)器的熱負荷和加熱蒸汽用量冷損失按10％考慮，氨蒸發(fā)器的熱負荷為加熱蒸汽量為2.11氣氨過熱器(1)計算依據(jù)A．氣氨進口溫度-7℃，出口溫度65℃B.用0.405MPa蒸汽為加熱劑。C．氣氨流量707.16kg(2)熱衡算求氣氨過熱器的熱負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，氣氨過熱器的熱負荷為加熱蒸汽用量為2.12混合器(1)計算依據(jù)氣氨進口溫度65℃．流量707.16kg丙烯氣進口溫度65℃，流量1663.9kg/h，丙烷氣進口溫度65℃，流量307.61出口混合氣溫度110℃。濕空氣來自空氣加熱器(2)熱衡算求進口溫空氣的溫度t以0℃為熱衡算基準。、、，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℃的平均比熱容分別為、和D．混合器出口氣體帶出熱E.熱衡算求進口濕空氣的溫度t熱損失按l0％考慮。熱衡算方程：代入數(shù)據(jù)：解得t=136.212.13空氣加熱器的熱量衡算(1)計算依據(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Kg/h1756.45781.51288.68826.5(2)熱衡算求空氣加熱器的熱負荷和加熱蒸汽量、和蒸汽90～136℃的平均比熱容分別為、和。熱損失按l0％考慮，空氣加熱器的熱負荷為用0.608MPa的蒸汽為加熱劑，其飽和溫度為l64.2C，冷凝熱為2066kJ/kg三主要設(shè)備的工藝計算3.1空氣飽和塔(1)計算依據(jù)A.進塔空氣的組成和流量組分氧氮水合計Kmol/h91.12342.7815.29449.19Kg/h2915.819597.87275.2712788.95B.出塔溫空氣的組成和流量組分氧氮水合計Kmol/h91.12342.78118.85552.75Kg/h2915.819597.872139.3214653C．塔頂噴淋液量38185.88kg/h，溫度D．塔底排出液量36321.83kg/h，溫度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)塔徑的確定根據(jù)拉西環(huán)的泛點速度計算公式(A)A．塔頂處L=38185.88kg/hG=14653kg把數(shù)據(jù)代人(A)式解得泛點率取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=36321.83kg/hG=12788.95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(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荷并回收ACN等副產(chǎn)物。按工廠實踐經(jīng)驗。取填料高度1lm3.2水吸收塔(1)計算依據(jù)A.進塔氣體流量和組成組分合計kmol/h5.476.9921.91342.7829.22Kg/h229.6307.61700.969597.87525.93組分kmol/h23.764.150.287.7214.26456.64Kg/h1259.44170.3015.53208.38627.5313643.15B．出塔氣體流量和組成組分合計kmol/h5.476.9921.91342.784.8014.26少量432.22Kg/h229.6307.61700.969597.8786.33627.53少量13203.65隨入塔氣進入的凝水2739.63kgC．塔頂噴淋液量65049.68kg/h，含0.005％(wt)，溫度5D．塔底排出液量69729.46kg/h，溫度E.塔底壓力ll2kPa，塔頂壓力101kPa。F．入塔氣溫度40℃，出塔氣溫度l0G．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氣速計算公式為(A)按塔底情況計算L=65049.68kg/hG=13643.15把數(shù)據(jù)代人(A)式解得空塔氣速為(泛點率取70%)氣體在操作條件下的流量為塔徑應(yīng)為：取塔徑為：1.6(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：當時，25℃下的為0.187m時，25℃下的為0.225m內(nèi)插得到時，25℃下的為0.206m又塔內(nèi)液體的平均沮度為(5+13.95)/2=9.475液相傳質(zhì)單元數(shù)計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-B.丙烯蒸發(fā)量1663.9kg/h，冷凍鹽水用量126484.15C.丙烯蒸發(fā)器熱負荷(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C．換熱面積熱負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)計算依據(jù)A．管內(nèi)循環(huán)液流量101218kg/h。進口沮度81℃，出口溫度B.管外冷卻劑為循環(huán)水，進口溫度32℃，出口溫度36℃，循環(huán)水流量為213300kC．熱負荷為kJ/h．(2)計算換熱面積初選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=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，當量直徑的計算公式為管外流體的流速根據(jù)流體流過的最大截面積S來計算，S的計算公式為已知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．對數(shù)平均溫差C.換熱面積熱負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．熱負荷(2)計算換熱面積A．總傳熱系數(shù)蒸汽冷凝時的給熱系數(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)器熱負荷為換熱面積為取換熱面積為：氨氣過熱器(1)計算依據(jù)A.進口氣氯溫度-7℃．出口氣氨溫度65℃B．加熱劑為0.405MPa蒸汽，溫度143℃。C．熱負荷(2)計算換熱面積A．總傳熱系數(shù)管殼式換熱器用作加熱器時，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。丙烯過熱器(1)計算依據(jù)A.進口氣體溫度一l3℃，出口氣體溫度65℃。B．加熱劑為0.405MPa蒸汽，溫度143℃。C．熱負荷．(2)計算換熱面積A．總傳熱系數(shù)管殼式換熱器用作加熱器時，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?？諝饧訜崞?1)計算依據(jù)A．空氣走管內(nèi)，加熱蒸汽走管間。B．進口氣體溫度90℃，出口氣體溫度l36℃，氣體進口壓力0．243MPa，氣體的流量和組成如下：組分氧氮水合計Kg/h2915.819597.872139.3214653Kmol/h91.12342.78118.85552.75C．加熱蒸汽為0.608MPa(對應(yīng)的飽和溫度為l64.2℃)，流量為288kD．熱負荷為即(2)計算換熱面積初選Ⅱ浮頭式換熱器一臺，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101218kg/h，循環(huán)液密度為又選用80FVZ-30的耐腐蝕泵，三臺。正常使用兩臺，備用一臺。80FVZ-0泵的流量為，揚程30m?？諝鈮嚎s機在產(chǎn)品樣本上，活塞式空氣壓縮機的排氣量指是后一級排出的空氣，換算為第一級進氣條件時氣體的體積藏量?，F(xiàn)第一級進氣條件為常壓，溫度按30℃計，排出氣體的摩爾流量為270.6kmol/h,則排氣量(換算為第一級進氣條件)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0．35MPa的5L-55/3.5型空氣壓縮機三臺，正常操作用兩臺，備用一臺。中和液貯槽按停車時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，20塊塔板，板上液層高度0.考慮到停車檢修時，原存于塔底的一定高度的液體，亦需排入中和液貯槽存放，則該貯槽舶裝料系數(shù)取0.8，故可選貯槽容積應(yīng)大于中和塔的操作壓力為0．263MPa，在國家標準容器系列JBl42874(臥式橢圓封頭容器，工作壓力0.25～4MPa)中選用工作壓力0.25MPa，公稱容器的型號，此容器的直徑為1600mm，長度為2600mm。參考文獻[1]陳英男、劉玉蘭.常用華工單元設(shè)備的設(shè)計[M].上海：華東理工大學(xué)出版社，2005、4[2]賈紹義、柴誠敬.化工原理課程設(shè)計[M].天津：天津大學(xué)出版社，2002、8[3]路秀林、王者相.塔設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004、1[4]王明輝.化工單元過程課程設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002、6[5]夏清、陳常貴.化工原理（上冊）[M].天津：天津大學(xué)出版社，2005、1[6]夏清、陳常貴.化工原理（下冊）[M].天津：天津大學(xué)出版社，2005、1[7]《化學(xué)工程手冊》編輯委員會.化學(xué)工程手冊—氣液傳質(zhì)設(shè)備[M]。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989、7[8]劉光啟、馬連湘.化學(xué)化工物性參數(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[9]賀匡國.化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002課程設(shè)計心得通過這次課程設(shè)計使我充分理解到化工原理課程的重要性和實用性，更特別是對精餾原理及其操作各方面的了解和設(shè)計，對實際單元操作設(shè)計中所涉及的個方面要注意問題都有所了解。設(shè)計工作是一個綜合性的工作，需要很多方面的知識。通過這次對精餾塔的設(shè)計，不僅讓我將所學(xué)的知識應(yīng)用到實際中，而且對知識也是一種鞏固和提升充實。在老師和同學(xué)的幫助下，及時的按要求完成了設(shè)計任務(wù)，通過這次課程設(shè)計，使我獲得了很多重要的知識，加深了對于所學(xué)習(xí)的化工原理課程的知識的理解。同時也提高了自己的實際動手和知識的靈活運用能力。目錄目錄第一章總論 1一、項目概述 1二、可行性研究報告編制依據(jù)和范圍 2三、項目主要經(jīng)濟技術(shù)指標 3四、******國家森林公園概況 3第二章項目背景及必要性 8一、項目背景 8二、項目建設(shè)的必要性與可行性 10第三章項目選址分析 13一、項目選址 13二、項目城市概況 13三、經(jīng)濟發(fā)展概況 14四、公共設(shè)施依托條件及施工條件 17第四章需求分析與建設(shè)規(guī)模 18一、****國家森林公園現(xiàn)狀與存在問題分析 18二、****國家森林公園日容量預(yù)