年產(chǎn)3.5萬(wàn)噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

年產(chǎn)噸丙烯腈合成工工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)化工工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)年萬(wàn)噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)年級(jí)20XX年專(zhuān)業(yè)化學(xué)工程與工藝號(hào)姓名指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)成績(jī)完成日期20XX年年月日《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)分簽名欄設(shè)計(jì)說(shuō)明，格式規(guī)范內(nèi)容完整格式是否規(guī)范10評(píng)閱教師簽名內(nèi)容是否完整10工藝計(jì)算正確、完整和規(guī)范物料恒算10熱量衡算10設(shè)備設(shè)計(jì)和選型設(shè)計(jì)圖紙圖紙規(guī)范標(biāo)注清晰方案流程圖評(píng)閱教師簽名工藝物料流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖20平時(shí)成績(jī)上課出勤上課出勤考核5指導(dǎo)教師簽名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(shū)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)3.5萬(wàn)噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)術(shù)參數(shù)生產(chǎn)能力：

設(shè)計(jì)技噸年原料：丙烯，丙烷摩爾分率液氨產(chǎn)品（丙烯腈水溶液產(chǎn)方法丙烯氨氧化法丙烯腈損失率：設(shè)計(jì)裕量：7.操作日：122

300天設(shè)計(jì)要求確定設(shè)計(jì)方案并畫(huà)出流程框（要求見(jiàn)4（）；2.物料衡算，熱量衡算主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4.繪圖要求）流程框圖（或者繪，截圖在方案設(shè)計(jì)中（2）方案流程圖（或繪，圖紙（3工藝物料流程（帶物料表CAD或手繪圖紙（4）制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（或手繪，圖紙5.寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)工作量設(shè)計(jì)計(jì)算：1.5周2.藝流程圖與設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：1周答辯：周工作計(jì)劃第一周：物料衡算量衡算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第二周圖，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，第三周：答辯考資《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)工業(yè)出版社，年《化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)島化工學(xué)院等編，化學(xué)工業(yè)出版社，20XX年第一部分述1.1丙烯腈的性質(zhì)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(shù)脂、橡膠急膠粘劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。丙烯腈，英文Acrylonifrile（簡(jiǎn)稱(chēng)化學(xué)分子式：CH2=CH-CN；分子量烯腈在常溫下是無(wú)色或淡黃色液體毒，有特殊氣味；222

可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有機(jī)溶劑；與水互溶，溶解度見(jiàn)表

。丙烯腈在室內(nèi)允許濃度為在空中的爆炸極限為（體積此在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸中，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共沸點(diǎn)中丙烯腈的含量為（質(zhì)量有苯乙烯存在下，還能形成丙烯—乙烯水三元共沸混合物。丙烯腈的主要物理性質(zhì)見(jiàn)表表丙烯腈與水的相互溶解度溫℃水在丙烯腈中的溶解質(zhì)量丙烯腈在水中的溶解質(zhì)量2.102.55207.303.82407.906.157.65709.9011.10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(101.3KPa)78.5℃燃點(diǎn)/481蒸汽壓/KPa熔點(diǎn)/比熱容/J.kg-1.K-120.92±0.038.7時(shí)6.67相對(duì)密度()0.0806蒸發(fā)潛熱(0~7732.6kJ/mol45.5時(shí)33.33粘度0.34生成熱℃)151kJ/mol77.3℃101.32折射率()1.3888燃燒熱臨界溫度246閃點(diǎn)℃0聚合熱72kJ/mol臨界壓力3.42MPa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（化學(xué)性質(zhì)非常活潑，可322

以發(fā)生加成、聚合、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聚合以在丙烯腈成品及丙烯腈生產(chǎn)過(guò)程中要加少量阻聚劑苯酚甲基聚劑MEHQ對(duì)苯二酚、氯化亞銅和胺類(lèi)化合物等。除自聚外，丙烯腈還能與苯乙烯、丁二烯、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)此可制得合成纖維料料和粘合劑等。丙烯腈經(jīng)電解加氫偶聯(lián)反應(yīng)可以制得已二腈基反應(yīng)包括水合反應(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。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)可制取烷氧基丙胺氧基丙胺是液體染料的分散劑靜電劑維處理劑面活性劑藥等的原料。丙烯腈與氨反應(yīng)可制得，3丙二胺，該產(chǎn)物可用作紡織溶劑、聚氨酯溶劑和催化劑。丙烯腈主要用來(lái)生產(chǎn)ABS樹(shù)脂，丙烯酰胺、丙烯酸纖維、己二睛和苯乙烯-二睛樹(shù)脂等，目前國(guó)內(nèi)供不應(yīng)求，每年需大量進(jìn)口來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，年進(jìn)口量超過(guò)。1.2丙烯腈的生產(chǎn)狀況世丙烯腈生產(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)。422

全世界1999年丙烯腈總生產(chǎn)能力為，萬(wàn)t(見(jiàn)。美國(guó)日西歐丙烯腈生產(chǎn)能力合計(jì)為357萬(wàn)t，占世界總能力的％。年世界丙烯腈需求量為480萬(wàn)t，產(chǎn)量470萬(wàn)t。預(yù)計(jì)到20XX年，世界丙烯腈總生產(chǎn)能力將達(dá)到585萬(wàn)t，產(chǎn)量及消費(fèi)量將達(dá)到507萬(wàn)t。中用于腈綸的消費(fèi)量為萬(wàn)t，用于ABS、AS為126萬(wàn)t，其它萬(wàn)t(見(jiàn)表。今年臺(tái)塑公司月和年末各有萬(wàn)t/a裝置投產(chǎn)、美國(guó)Solutia公司月25萬(wàn)t/a裝置建成還會(huì)增加45萬(wàn)t生產(chǎn)能力20XX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)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。表1999年世界丙烯腈生產(chǎn)能力萬(wàn)t/a)國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)能力國(guó)家和地區(qū)生能力美國(guó)164.2土耳其9.0德國(guó)巴西9.0意大利南非7.5荷蘭印度3.0西班牙羅馬尼亞8.0英國(guó)28.0保加利亞4.5墨西哥日本韓國(guó)37俄羅斯中國(guó)(總)中國(guó)臺(tái)灣省合計(jì)表1-4世界丙烯腈消費(fèi)結(jié)構(gòu)萬(wàn)t)年份*****20XX年生產(chǎn)能力508545產(chǎn)量437469消費(fèi)量415469腈綸244275ABS/AS107110126其它848694106開(kāi)工率％)86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522

代開(kāi)始我國(guó)丙烯腈工業(yè)發(fā)展很快從國(guó)外引進(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(wàn)t加上采用國(guó)內(nèi)技術(shù)的生產(chǎn)裝置總生產(chǎn)能力為萬(wàn)t正在計(jì)劃建設(shè)的生產(chǎn)裝置有上海石化公司萬(wàn)t／金陵石化公司6.6萬(wàn)t／不少裝置也準(zhǔn)備將其生產(chǎn)能力擴(kuò)大20XX年我國(guó)丙烯腈總生產(chǎn)能力可達(dá)80多萬(wàn)其中中國(guó)大陸丙烯腈生產(chǎn)能力可達(dá)42～萬(wàn)t/a臺(tái)灣省丙烯脂生產(chǎn)能力為38萬(wàn)。這樣，我國(guó)年丙烯腈總生產(chǎn)能力將居世界第二位，而僅次于美國(guó)。我國(guó)丙烯腈生產(chǎn)能力。見(jiàn)表。表我國(guó)丙烯腈生產(chǎn)能力(t/a)生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)能力采用技術(shù)備注上海石化股份有限公司5技術(shù)實(shí)際可達(dá)到7大慶石化總廠(chǎng)化工一廠(chǎng)6BP技術(shù)大慶油田聚合物廠(chǎng)BP技術(shù)齊魯石化公司丙烯腈廠(chǎng)技術(shù)齊魯石化公司齊勝化工廠(chǎng)0.5國(guó)內(nèi)技術(shù)蘭化公司石化廠(chǎng)3.2BP技術(shù)撫順石化公司腈綸廠(chǎng)5技術(shù)計(jì)劃擴(kuò)展吉化公司化肥廠(chǎng)BP技術(shù)安慶石化公司腈綸廠(chǎng)BP技術(shù)臺(tái)CPDC公司18技術(shù)合計(jì)59.31.3我國(guó)丙烯腈發(fā)展方向丙烯氨氧化的原理化學(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

與此同在催化劑表面還發(fā)生如下一系列主要的副反622

應(yīng)。（1）生成乙腈ACN)：（2）生成氫氰酸。（3）成丙烯醛。

生成二氧化碳。

上述副反應(yīng)中生成乙腈和氫氰酸的反應(yīng)是主要的。CO2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上述副反應(yīng)外還有生成微量丙酮腈、丙烯酸和乙酸等副反應(yīng)。催化劑丙烯氨氧化所采用的催化劑主要有兩類(lèi)Mo系Sb系催化劑。

（1Mo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。活性組分為MoO3和的作用是奪取丙烯中的氫,Mo作用是往丙烯中引入氧或氨因而是一個(gè)雙功能催化劑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～丙烯腈收率右于在原料氣中需配入大量水蒸氣約為丙烯量的倍在反應(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)裝置上使用了不足年就被、等代替。（2）Sb系催化劑

Sb系催化劑在年代中期用于工業(yè)生產(chǎn)有、Sb-Sn-O和Sb-Fe-O等。初期使用的催化劑活性很,丙烯轉(zhuǎn)化率和丙烯腈收率都較但由于具有放722

射性廢催化劑處理困難使用幾年后已不采用。催化劑由日本化學(xué)公司開(kāi)發(fā)成功即牌號(hào)為和催化劑。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道催化劑中比為∶1(mol),X光衍射測(cè)試表明催化劑的主體是FeSbO4,有少量的Sb2O4工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明丙烯腈收率達(dá)右副產(chǎn)乙腈生成量甚少價(jià)格也比較便宜添加、W等可改善該催化劑的耐還原性。反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)機(jī)理目前主要有兩種觀(guān)點(diǎn)。

丙烯氨氧化生成丙烯腈的反應(yīng)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小時(shí)生產(chǎn)能力按年工作日天，丙烯腈損失率3%設(shè)計(jì)裕量為6%，年產(chǎn)量為萬(wàn)噸計(jì)算，則每天每小時(shí)產(chǎn)量：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計(jì)算依據(jù)1）丙烯腈產(chǎn)量

5307.36kg/h即（料組摩爾分?jǐn)?shù)）丙，丙烷）15%（3）進(jìn)反應(yīng)器的原料配比（摩爾分?jǐn)?shù)）為反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率為：物質(zhì)丙烯腈氰化氫）乙腈）烯醛（）CO2摩爾收率0.60.070.12（）操作壓822

力進(jìn)口0.203MPa出口0.162MPa（5反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度℃反應(yīng)溫度℃出口氣體溫度360℃物料衡算（）反應(yīng)器進(jìn)口原料氣中各組分的流量C3H6:C3H8：NH3：：N2：（2應(yīng)出合中各分流丙腈5307.36kg/h乙腈：丙烯醛：CO2：：N2：：NH3：：（3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/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)922

166.727002.106.1823.02966.981.3229.421294.531.7829.421294.53NH3175.062975.954.08425.17383.4614.2216.8292.202950.404.05N253.4855.381442.5451.7955.37500.169002.8818.5412.34961.4823.73丙烯腈（00005307.36乙腈（ACN）0717.770.98氰化氫（）00877.78丙烯醛（）00001.1765.530.0402640.842.163.62合計(jì)2697.361002784.91100熱量衡算查閱相關(guān)資料獲得各物質(zhì)各物質(zhì)0～℃0～℃～的平均定壓比熱容物質(zhì)ANACN0~1101.8412.050.9411.0461.8830~3602.6783.0132.6361.0041.0882.0081.8741.6401.9331.966℃2.9293.3472.9391.0461.1092.0922.0291.7241.213（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℃反應(yīng)器入口混合氣℃濃相段出口混合氣℃反應(yīng)器入口混合氣25℃相段出口混合氣假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：各物質(zhì)25~t℃平均比熱容用0~t℃的平均比熱容代替差不大因此若熱損失取的5%需有濃相段換熱裝置取出的熱1022

量（即換熱裝置的熱負(fù)荷）為：濃相段換熱裝置產(chǎn)生

0.405MPa的飽和蒸汽（飽和溫度℃143飽和蒸汽焓℃和水焓：所以：（2）稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷產(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(kāi)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)生的飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽量為：4.2空氣飽和塔的物料衡算和熱量衡算計(jì)算依據(jù)(1)入塔空氣壓力，出塔空氣壓力0.243MPa空壓機(jī)入口空氣溫度30，相對(duì)溫度％，空壓機(jī)出口氣體溫度170℃飽和塔氣、液比為體積比)，飽和0.81塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液溫℃組成如下組分氰醇水合計(jì)（Wt）0.0080.00050.000299.986塔頂出口濕空氣的成分和量按反應(yīng)器入口氣體的要求：，即****.59kg/hN2：1442.54kmol/h，即kg/h即9002.88kg/h物料衡算（）進(jìn)塔空氣量查得℃相對(duì)濕度空氣溫含量為0.022kg1122

水氣/kg干空氣．因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為：（2）進(jìn)塔熱水量氣、液比為，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：（3出塔濕空氣量出塔氣體中的O2N2H2O的量與反應(yīng)器入口氣體相同，因而：：383.46kmol/h，即*****.59kg/h：1442.54kmol/h，即*kg/h：，即9002.88（4）出塔液量熱量衡算（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：飽和度為0.81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此控制出塔氣體溫度為℃才保證工藝要求的蒸汽量（2入塔熱水溫度入塔水來(lái)自精制工段乙腈解吸塔塔釜105℃（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℃塔空氣帶入的熱量℃汽焓值為，干空氣在℃的平均比熱容出塔濕空氣帶出熱量90蒸汽焓2660kJ/kg空氣比熱容取℃塔噴淋液帶入熱求出塔熱水溫t出塔水帶出熱量熱損失按5%者，則1222

熱衡方

Q1+Q3=Q2+Q4+Q損即1220XX年35.11+***-*****.93=***-*****.92+*****.93t+***-*****.95解得℃故出塔熱水溫度為℃4.3氨中和塔物料衡算和熱量衡算計(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）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％（4底口液體即循環(huán)液)的組成如下組分HCN硫酸硫酸銨合計(jì)%wt）68.530.020.5（）進(jìn)塔氣溫度℃出塔氣溫度76℃新鮮硫酸吸收劑溫度℃6）塔頂壓力，塔底壓力0.142MPa圖2氨中和塔局部流程1—氨中和塔；2—循環(huán)冷卻器物料衡（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：的生成量，即需要連續(xù)排出的的流量為：塔底排出液中,(NH4)2SO4的含量為30.9%（wt此，排放的廢液量為排放的廢液中．各組分的量H2O：：：1322

(NH4)2SO4：（2）需補(bǔ)充的新鮮吸收劑（的H2SO4）的量為：（）出塔氣體中各組分的量

：C3H8:：*****.12kg/h=1442.54kmol/h：5307.36-0.12=5307.24kg/h=100.02kmol/h：0.08=717.69kg/h=17.50kmol/h：

：

877.78-0.06=877.72kg/h=32.51kmol/h

：：*****.64+1346.45×0.07-3660.83=*****.06kg/h=763.34kmol/h熱量衡算（）出塔氣體溫度塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為：PH2O=yH2OP=0.298×0.122=0.0364MPa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含量溫度0.027960.027560.027160.042520.0419900.06290.06199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℃（）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℃（塔釜排出液溫度1422

yH2O=0.3452

入

塔

氣

水

蒸

汽

分

壓：PH2O=yH2OP=0.3452×0.142=0.049MPa在釜(NH4)2SO4含量(下溶液上方的飽和蒸汽分壓等于0.049MPa時(shí)的釜液溫度即為釜液的飽和溫度內(nèi)插法從表中得到溫度為℃，設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低2.53℃即81℃又查硫酸銨的溶解度數(shù)據(jù)得知，℃．每水能溶解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。（4）熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量作圖的虛線(xiàn)方框列熱平衡方程得3氨中和塔的熱量衡算1—氨中和塔；2循環(huán)冷卻器①入塔氣體帶入熱入塔氣體帶入熱量出塔氣體帶出熱各組分在076.7的平均比熱容的值如下

組分N2ACNCO21.7151.9660.94141.0461.8831.3471.3931.4061.3430.921Q2=(966.98×1.715+1294.53×1.966+2950.4×0.9414+*****.12×1.046+*****.06×1.883+1.347×5307.24+1.393×877.72+1.406×717.69+1.343×65.53+0.921×2640.84)×(76.7-0)=*****.38×76.7=***-*****kJ/h蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱蒸汽在塔內(nèi)的冷凝量=進(jìn)1522

塔氣體帶入蒸汽-出口氣

=3566.58kg/h

蒸

汽

的

冷

凝

熱

為

2246.6kJ/kgQ3=3566.58×2246.6=***-*****.63kJ/h有機(jī)物冷凝放熱的冷凝量1.60kg/h凝熱為615kJ/kgACN的冷凝量，其冷凝熱為728kJ/kg的冷凝量0.85kg/h其冷凝熱為878.6kJ/kg氨中和放熱每生成1mol硫酸銨放熱273.8kJ⑥硫酸稀釋放熱硫酸的稀釋熱為749kJ/kg塔釜排放的廢液帶出熱量

塔釜排放的廢液中，與的(NH4)2SO4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

Q7=5341.94×3.347×(80-0)=***-*****.85kJ/h⑧劑帶入熱的比熱容為Q8=1346.45×1.603×(30-⑨循環(huán)冷卻器負(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：⑩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℃排水溫度36則冷卻水量為：（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)液的比熱容為環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容為設(shè)循環(huán)液流量為m循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t對(duì)1622

新鮮暖收劑與循環(huán)液匯合處附圖中列熱平衡方程得：(1)對(duì)循環(huán)冷卻器列熱平衡得:聯(lián)解式(1)(2)得：4.4換熱器物料衡算和熱量衡算換熱器AN溶液去精制AN溶液來(lái)自水吸收塔氣體來(lái)自氨中和塔氣液混合物去水吸收塔計(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，操作壓力物料衡算進(jìn)口氣組成及流量如下

組分流量17.50kmol/h1.17kmol/h32.51kmol/h合計(jì)出口氣體溫度℃40飽和蒸汽壓力為設(shè)出口氣體中含有x的蒸汽，根據(jù)分壓定律有：解蒸汽量為*****.06-2208=*****.06kg/h因此得到換熱器氣體方()物料平衡如下：組分流量H2ON2HCNCO2冷凝水合計(jì)23.0122.792.21442.510017.5032.512561.7熱衡算（1）換熱器入口氣1722

體帶入等于氨中和塔出口氣體帶出熱Q1=***-*****kJ/h（）蒸冷凝放出熱

℃水汽化熱為／kgQ2=*****.06×2401.1=***-*****.27kJ/h（3冷凝帶出熱Q3=*****.06×4.184×(40-0)=***-*****.56kJ/h（出口氣體帶出熱出口氣體各組分在0～℃平均摩爾熱容為：組分N2ANHCNCO272.3829.4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.66（

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+32.51×62.76+1.17×65.61+60.0×38.66）×(40-0)=***-（5）熱衡算求換熱器熱負(fù)平方程：代入數(shù)據(jù)求得：Q5=***-*****.3kJ/h4.5水吸收塔物料衡算和熱量衡算計(jì)算依據(jù)水吸收塔的局部流程1）塔氣流量和組成與換熱器出口相同（）入塔器溫度℃壓力出塔氣溫度℃，壓力（3）入塔吸收液溫度℃（）出塔AN溶液中含AN（）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+17.1822

（塔氣的組成和出塔干氣有：C3H6O210水的飽和汽總壓出中=23+29.4+92.2+1442.5+6.7=1593.8kmol/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：966+1293.6+2950.4+*****+294.8=*****.8kg/h（3）塔頂加入的吸收水量出塔AN溶液總量出塔溶液中，為（wt的量為5307.36kg/h，因此，出塔AN溶液總量為塔頂加入的吸收水量塔的總質(zhì)量衡算得：

作水吸收入塔吸收液量=塔底溶液量出塔氣體總量－入塔氣量－凝水量=*****.33+*****.8*****.39（塔底AN溶液的組成和量全部被水吸收，因?yàn)樗兹芤褐械腁N、HCN、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=*****.68+763.34×18-351.95（吸收1922

塔平衡如下:入塔氣組分O2N2ACNCO2合計(jì)流量Kmol/h23.010017.5032.5160.01921含量0.00910.01690.00061出塔氣流量92.20060.0（）檢驗(yàn)前面ACN全溶于水的假設(shè)的正確性因系統(tǒng)壓力小于1Mpa，氣相可視為理想氣體AN、、的量相對(duì)于水很小溶液為稀溶液統(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℃(見(jiàn)后面的熱衡算查得15時(shí)、、和AN亨利系數(shù)E值為：ACLE=444.4kPaE=405.3kPa①AN塔底從以上計(jì)算可