化工專業(yè)丙烯腈工藝車間設(shè)計(jì)畢業(yè)課程設(shè)計(jì)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

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1003產(chǎn)品18(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316設(shè)計(jì)裕量67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圖紙打印);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05周3答辯05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)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語該生在畢業(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、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)的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。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,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(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3117(體積百分比);沸點(diǎn)為773,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)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1003產(chǎn)品18(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316設(shè)計(jì)裕量67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510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18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11小時(shí)生產(chǎn)能力接年工作日300天,丙烯腈損失率31、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470103179/324KGH12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7139/KGH1346/KMOLHB原料組成摩爾分?jǐn)?shù)丙烯85,丙烷15C進(jìn)反應(yīng)器的原料配比摩爾比為34320523HNOD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0600650070007012E操作壓力進(jìn)口0203,出口0162MPAPAF反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度LL0,反應(yīng)溫度470,出口氣體溫度3602物料衡算A反應(yīng)器進(jìn)口原科氣中各組分的流量36CH14/0623/94206/KMOLHKGH85173N/38/KLK2O42319650MOHGHH67/219/KLK2N5048431B反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量丙烯腈36/KMOLH7139/KGH乙腈2402656/OLKGH丙烯醛/20K2CO318739/MLHKHN24065/18KOGH389/KOLHG2134/MKHO9567012680724/9/KOLHKG36CH133409/278/KMLK3NH251346736/5712/KMOLHKGH2O72480690/9/KMOLHKG3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,15H942068174625382168094153310KJ/H3333275461807648/3692151291045930897257KJ/H576123H164815031KJ/H若熱損失取的5,則需有濃相段換熱裝置取出的熱量(即換熱裝置的熱負(fù)荷)為6605908KJ/QH濃相段換熱裝置產(chǎn)生0405的飽和蒸汽(飽和溫度143)MPA143飽和蒸汽焓2736/STEMIKJG143飽和水焓201HO6840190/732KGH產(chǎn)生的蒸汽量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氣體為衡算基準(zhǔn)進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為162978143751293610453032090872725KJ/QH離開稀相段的氣體帶出熱為26197861435712396104531083098829650KJ/H熱損失取4,則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為1266640515J/Q稀相段換熱裝置產(chǎn)生0405的飽和蒸汽,產(chǎn)生的蒸汽量為MPA65498/2731GKGH23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0263,出塔空氣壓力0243PAPAB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1524體積比,飽和度081D塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液,溫度105,組成如下組分NAC氰醇ACL水合計(jì)(WT)00050008000050000299986100E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2O519KMOL/H16508KG/H40843H673L/29/即即即2物料街算A進(jìn)塔空氣量51408567/0849/MOLHKGH進(jìn)塔干空氣量查得30,相對(duì)濕度80時(shí)空氣溫含量為0022KG水氣/KG干空氣因此,進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為2791/KGB進(jìn)塔熱水量氣、液比為1524,故進(jìn)塔噴淋液量為327310312456257/264MH塔頂噴淋液105的密度為,因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為958KG/7210HC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22ONH、2519KMOL/H16508KG/H40843H673L/9/即即即D出塔液量12587106/62549KGH塔內(nèi)水蒸發(fā)量出塔液流量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6731025194085根據(jù)分壓定律蒸汽的實(shí)際分壓為2243HOPYMPA因飽和度為081,所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為05/810650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熱衡算基準(zhǔn)0氣態(tài)空氣,0液態(tài)水。A170進(jìn)塔空氣帶人熱量,1Q170蒸汽焓值為,干空氣在0L70的平均比熱容273/KJG104J/KPC6658415071587231420/QKJHB出塔濕空氣帶出熱量2Q90蒸汽焓,空氣比熱容取260/KJG104KJ/GKPC62158431504929638410/QKJHC105入塔噴淋液帶入熱量3Q736091/KJHD求出塔熱水溫度出塔熱水帶出熱量用表示,則T4425148603QT熱損失按5,則652197091/KJH損熱平衡方程134Q損代人數(shù)據(jù),6765420951380437910T解得T7786因此,出塔熱水溫度為778624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93WT。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)68530030020016053090100E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0122MPA,塔底壓力0142MPA。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5712KG/H銨。氨和硫酸反應(yīng)的方程式32442NHSOS的生成量,即需要連續(xù)排出的流量為42NHSO42NHSO1357276/KGH塔底排出液中,的含量為309(WT),因此,排放的廢液量為426/09排放的廢液中各組分的量247185312/064/71538/0921HOKGHANCSKGHB需補(bǔ)充的新鮮吸收劑的量為4(HSO)871657/3809/12KGHC出塔氣體中各組分的量368229/174/53902139/664/1878/359/20049128504/HKGHONAKGHCLKGHHOKGH3熱衡算A出塔氣體溫度塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為223537HOPYMPA設(shè)飽和度為098,則與出塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為2037/98031HOPMPA入塔噴淋液的硫酸銨含量為,已知硫酸銨上9456G422NHSO/10G方的飽和蒸汽壓如表。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762HOB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4045507000279600275600271680004252004190041299000629006199006109入塔氣蒸汽分壓,在釜液含2203491205HOPYMPA42NHSO量下溶液上方的飽和蒸汽分壓等于時(shí)的釜液溫45GNS/1G05PA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835,設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低25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953G硫酸銨,而釜液的硫酸銨含量為,所以釜液溫度控4225GNHSO/1G制81不會(huì)有硫酸銨結(jié)晶析出。D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14568279QQA入塔氣體帶入熱1入塔氣體帶入熱量630/KJHB出塔氣體帶出熱2Q各組分在076的平均比熱容的值如下組分36CH382O2NHACNAL2COP17151966094141046188313471393140613430921含量溫度2519785146936094153104685371782028KJ/QHC蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱3Q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239018547916KG/H蒸汽的冷凝熱為2J530/QKJHD有機(jī)物冷凝放熱4AN的冷凝量其冷凝熱為0215/KGH615/KJGACN的冷凝量其冷凝熱為3728HCN的冷凝量,其冷凝熱為48/K/KJ4021560150146374/QKJHE氨中和放熱;每生成1MOL硫酸銨放熱2738KJ552780127384601/KJHF硫酸稀釋放熱6Q硫酸的稀釋熱為749KJKG56749180310/KJHG塔釜排放的廢液帶出熱量7塔釜排放的廢液中,與的摩爾比為,查氮肥設(shè)計(jì)2HO42NS4918270/3手冊(cè)得此組成的硫酸銨水溶液比熱容為。3/KJGK5716347801920/QKJHH新鮮吸收劑帶入熱Q的比熱容為。2409CHSO、63/KJGK81603890HI求循環(huán)冷卻器熱負(fù)荷9Q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65555923107374601308694210解得69/QKJHJ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6531208410/864/48KGHTE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36/KJGK比熱容。364/KJGK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1892719236470T對(duì)循環(huán)冷卻器列熱平衡得2693436851TQ聯(lián)解式1和2得204/71MKGHTC25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1155KPA。2物料衡算出口氣體溫度40,40飽和蒸汽壓力為253735HOPMGKPA設(shè)出口氣體中含有XKMOL/H的蒸汽,根據(jù)分壓定律有171608X解得5/29/XKMOLHKGH蒸汽的冷凝量為1850471580/KGH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1Q51890/QKJHB蒸汽冷凝放出熱240水汽化熱為2401LKJKE6215780413790/KJHC冷凝液帶出熱3Q532641/KJD出口氣體帶出熱;4出口氣體各組分在040的平均摩爾熱容為組分36CH382O2NHACNHAL2COP619272382946292936756335520962766561386645309612378124961408291536714095740/QKJHE熱衡算求換熱器熱負(fù)荷5Q平衡方程1234代入數(shù)據(jù)求得65071/KJH26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AN18(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、36H09/1278/KMOLHKG38CH、396/174/KMOLHG、2OK2N940/541/KOLHKGHC80/35/KLH10水的飽和蒸汽壓,總壓為101325PA218,HOPPA出塔器中干氣總量30939612411940880722161KMOL/H出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得,計(jì)算如下1867/489/0325KMOLHKGH出塔氣總量為974395132560/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18(WT),AN的量為7588KG/H,因此,出塔AN溶液總量為71339/00183963278KG/H(B)塔頂加入的吸收水量作水吸收塔的總質(zhì)量衡算得AN396278409817358036714/KGH入塔吸收液量塔底溶液量出塔氣體總量入塔氣量凝水量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。AN36714291578049382706KG/H溶液中的水塔頂加入水進(jìn)塔氣液混合物中的水出塔氣帶出的水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LLPEXIIX塔底排出液的溫度為15見后面的熱衡算查得L5時(shí)ACN、HCN、ACL和AN的亨利系數(shù)E值為40531824ACNATMKPAHLEHGTAAN塔底05218ANPKPA072AXE從以上計(jì)算可看出,可見溶液未達(dá)飽和。63NANXB丙烯醛ACL01208ACLPKPA64ALXE塔底。含量,溶液未達(dá)飽和。ACL0723ACLACLXXC乙腈N916ACPKPA02543NAXE塔底含量,溶液未達(dá)飽和。18CACNXXD氫氰酸H01729CNPKPA8014HXE塔底含量2CNHCNXX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。1Q各組分在040的平均摩爾熱容如下組分36CH382O2NHACNHAL2COP6192723829462929367563355209627665613866153096237812496140829153671409574047/QKJHB入塔凝水帶人熱252158040261/QKJHC出塔氣帶出熱。33409612378124961082975060/QKJHD吸收水帶入熱454361871/KJE出塔溶液帶出熱AN5Q溶液中各組分的液體摩爾熱容如下組分2HOANCHNACLPC75312111073715512385216753146235107431506238QTTF水冷凝放熱62719482305/KGH水冷凝量水的冷凝熱為2256KJ/KG故566031/QKJHG等氣體的溶解放熱ANCLHN、7Q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AACALHCNP61097657493793727513960437659204371983722/QKJHH熱衡算求出塔液溫度T熱平衡方程1246735QQ代人數(shù)據(jù)得5555543710267103162093T解得TC27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104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5665021620783502902KG/HB空氣飽和塔塔底液入槽G/HC入槽軟水量XKG/H出料;A去水吸收塔液體量3637164KG/HB去萃取解吸塔液體量L5000KG/H作釜液槽的總質(zhì)量平衡得350291643716450X解得7/XKGH3熱量衡算A入槽乙腈解吸塔釜液帶入熱。1Q7135029480540/QKJHB入槽軟水帶入熱。52713691/KJC空氣飽和塔塔底液帶入熱,Q6306498407/QKJHD去吸收塔液體帶出熱47115289/TTKJE去萃取解吸塔液體帶出熱5Q510480627/QTTKJHF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1234595Q()代人數(shù)據(jù)76091436071789620T解得T913928丙烯蒸發(fā)器熱量衡算1計(jì)算依據(jù)蒸發(fā)壓力0405MPA;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L0023KG/H。2有關(guān)數(shù)據(jù)A0405MPA下丙烯的沸點(diǎn)為L(zhǎng)3,汽化熱410KJKZB0405MPA下丙烷的沸點(diǎn)為5,汽化熱3766KJKG3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1Q5194206380/QKJHB丙烷蒸發(fā)吸收的熱。2427561/KJC丙烯蒸發(fā)器的熱血荷Q冷損失按L0考慮545138601970/QKJHD冷凍鹽水用量平均溫度1下,冷凍鹽水比熱容為347KJKGK冷凍鹽水用量為5497107/32WKGH29丙烯過熱器熱量衡算1計(jì)算依據(jù)丙烯進(jìn)口溫度13,出口溫度65。用0405MPA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(zhǎng)464KJ/KGK,丙烷氣比熱容1715KJ/KGK,冷損失按10考慮,需要加熱蒸汽提供的熱量為5194206174651340/QKJH加熱蒸汽量為53/218WKGH上式中2138KJ/KG是0405MPA蒸汽的冷凝熱。210氨蒸發(fā)器熱量衡算1計(jì)算依據(jù)A蒸發(fā)壓力0405MPA。B加熱劑用0405MPA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7C,汽化熱為L(zhǎng)276KJKG。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54381276210/QKJH加熱蒸汽量為58/WG211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0405MPA蒸汽為加熱劑。C氣氨流量36636KG/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2218KJ/KGK,冷損失按10考慮,氣氨過熱器的熱負(fù)荷為4403821657103/QKJH加熱蒸汽用量為4790/2138WKGH212混合器1計(jì)算依據(jù)氣氨進(jìn)口溫度65流量36636KG/H。丙烯氣進(jìn)口溫度65,流量94206KG/H,丙烷氣進(jìn)口溫度65,流量17416KG/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為熱衡算基準(zhǔn)。、,在065的平均比熱容如下表36CH383N組分6CH38CH3NH氣態(tài)丙烯、丙烷帶入熱1Q51942065746825017/QKJHB氣態(tài)氨帶入熱24238190/KJHC溫空氣帶入熱Q、和蒸汽0136的平均比熱容分別為、和2NO1046J/GK184KJ/G195KJ/GK3416582950028/TTKHD混合器出口氣體帶出熱4Q4696157618203197543100895/QKJHE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1234Q()代入數(shù)據(jù)5609701562810T()解得T13603213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/H175645781512886882652熱衡算求空氣加熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽量、和蒸汽2NO90136的平均比熱容分別為、和。1046KJ/GK184KJ/G195KJ/GK熱損失按L0考慮,空氣加熱器的熱負(fù)荷為5431852936090/QKJH用0608MPA的蒸汽為加熱劑,其飽和溫度為L(zhǎng)642C,冷凝熱為2066KJ/KG,加熱蒸汽用量為512709/6WKGH三主要設(shè)備的工藝計(jì)算31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/H51591940886625433KG/H16508554341515587724087B出塔溫空氣的組成和流量組分氧氮水合計(jì)KMOL/H515919408673331300KG/H165085543415121194829694C塔頂噴淋液量2162098KG/H,溫度105。D塔底排出液量2056491KG/H,溫度939。E塔底壓力O263MPA,塔頂壓力O243MPA。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。5042塔徑的確定根據(jù)拉西環(huán)的泛點(diǎn)速度計(jì)算公式A1/81/42023LG75GGFLLWAA塔頂處3896421/23033107GKGM395/LKGM28PASL2162098KG/HG829694KG/H把數(shù)據(jù)代人A式解得175/FWMS泛點(diǎn)率取75,則氣體空塔速度為07512894/WMS出塔操作條件下的氣量3323933046/108/4VH塔徑應(yīng)為18075DMB塔底處324729/39132304GKGM975/LKGM08PASL2056491KG/HG724087KG/H把數(shù)據(jù)代入A式解得175/FWMS氣體空塔速度為0715279/MS人塔氣在操作條件下的氣量332303243851/07/4VHMS塔徑應(yīng)為107485263DM取塔徑為12M3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1LM32水吸收塔1計(jì)算依據(jù)A進(jìn)塔氣體流量和組成組分36CH382O2N2HO合計(jì)KMOL/H3093961241194081511KG/H12978174163969654341527199組分ANACL2KMOL/H134623501643780725706KG/H713199643920117983552976991B出塔氣體流量和組成組分36CH382O2N2HO2CAN合計(jì)KMOL/H3093961241194081511807少量2367KG/H1297817416396965434152719935529少量67623隨入塔氣進(jìn)入的凝水157805KG/HC塔頂噴淋液量3637164KG/H,含0005WT,溫度5。AD塔底排出液量3963278KG/H,溫度159。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0055WT。ANH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A1/81/42023LG91563GGFLLWA按塔底情況計(jì)算FW3769131402/240234GKGM39/LKGM15PASL3637164KG/HG769913KG/H2340/A097把數(shù)據(jù)代人A式解得1/FWMS空塔氣速為泛點(diǎn)率取70072154/FMS氣體在操作條件下的流量為3330254987/164/VHMS塔徑應(yīng)為16807853DM取塔徑為12M3填料高度液體的噴淋密度322614/90/0785UH塑料孔板液紋填料250Y的液相傳質(zhì)單元高度OLH當(dāng)時(shí),25下的為0187M320/UMHL時(shí),25下的為0225M4O內(nèi)插得到時(shí),25下的為0206M32/LH又0234525TOLCOLIHE塔內(nèi)液體的平均沮度為5159/210450234156/029OLHE液相傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算式如下122LGLXN塔底31346105X80EKPA2PKA1020781ANP173X塔頂5205/31698026EKPA3PKA出口氣體中含有不小于0055WT,因此AN4510305ANP42051906PXE代入數(shù)據(jù)求OL35124545262106981016407372LNLN5LNXX填料高度為1642098OLZNHM取填料高度為7M33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0405MPA,蒸發(fā)溫度L3,管內(nèi)用0的冷凍鹽水175NAOH水溶液與丙烯換熱,冷凍鹽水出口溫度2。B丙烯蒸發(fā)量94206KG/H,冷凍鹽水用量715775KG/H。C丙烯蒸發(fā)器熱負(fù)荷54130/KJH2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)。1蒸發(fā)器內(nèi)安裝的U型鋼管80根。385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;332410/54/7/7108PKGMSWKJKSCJKGK冷凍鹽水流速為25091/10607835MS,過渡流3822910474RE37580PR50842118602REPR7/EWMKDB管外液態(tài)丙烯沸騰給熱系數(shù)取223/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30641/垢熱阻取,鋼管導(dǎo)熱系數(shù)。320176/MKW5/MK3313207615642410/KWMKB傳熱平均溫差熱端溫差01313,冷端溫差2一1311,傳熱平均溫差為3/MTCC換熱面積熱負(fù)荷5528710/46910/QKKHJS換熱面積為52469310MA取安全系數(shù)12,則換熱面積為234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701。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/H630712計(jì)算換熱面積初選GH90105型石墨換熱器,換熱面積為105M2,設(shè)備殼體內(nèi)徑D880MM,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T40MMA總傳熱系數(shù)A管內(nèi)循環(huán)液側(cè)的給熱系數(shù)1平均流體溫度,該溫度循環(huán)液的物性數(shù)據(jù)如下870/256TC314/KGM380/KGMS51PCJKJK07/547/WS管內(nèi)流體的流速為282040136/14036175UMS35RE80513647PR08411823REPRDE1684/WMKB殼程循環(huán)水側(cè)的給熱系數(shù)2循環(huán)水平均溫度3236/234,34水的物性數(shù)據(jù)為3071/KGS061/WMK94/M58PR正三角形排列時(shí),當(dāng)量直徑的計(jì)算公式為ED2034ETDD管外流體的流速根據(jù)流體流過的最大截面積S來計(jì)算,S的計(jì)算公式為01/SHDDT已知T40MM,32MM,H374MM,D888MM代人數(shù)據(jù)得20342316ETDDM201/4780/406SHDTM管外流體的流速為1678/93US302167849210EDUR值在20001000000范圍內(nèi)可用下式計(jì)算給熱系數(shù)E014053236EPRWD代入數(shù)據(jù)得01405322RER97/WWMKC總傳熱系數(shù)石墨的導(dǎo)熱系數(shù),石墨管壁厚5MM,循環(huán)8/冷卻水側(cè)污垢熱阻,循環(huán)液側(cè)污垢熱阻。32061/MKW3201/代人數(shù)據(jù)求K34052694784721/B對(duì)數(shù)平均溫差8360415LN72MTCC換熱面積熱負(fù)荷5301/87/QKJHJS換熱面積為2827496AM取安全系數(shù)L2則換熱面積為。因此,選GH901051型石墨換熱器,其換熱面0積已足夠。35氨蒸發(fā)器1計(jì)算依據(jù)A氨蒸發(fā)壓力0405MPA,蒸發(fā)溫度7。B加熱劑為0405MPA蒸汽,溫度143。C熱負(fù)荷55140/14280/KJHJS2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280/WMK給熱系數(shù)取,不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù),管壁厚4MM,兩側(cè)20/WMK45污垢熱阻取31/代人數(shù)據(jù)求K330421080259/WMKB平均溫度差143750MTCC換熱面積氨蒸發(fā)器熱負(fù)荷為514280/JS換熱面積為52689MA取換熱面積為2036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0405MPA蒸汽,溫度143。C熱負(fù)荷4610/789/KJHJS2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250/WMK35/MKB平均溫度差冷端溫差為1437150,熱端溫差為L(zhǎng)436578。178LNMTCC換熱面積熱負(fù)荷為9/JS換熱面積為2178946530MA取安全系數(shù)12,則換熱面積為,選浮頭式熱交換器2型,換熱面積,符合要求。32540129BFTI10537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0405MPA蒸汽,溫度143。C熱負(fù)荷51370/368/KJHJS2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250/WMK35/MKB平均溫度差冷端溫差為1437150,熱端溫差為L(zhǎng)436578。1678LNMTCC換熱面積熱負(fù)荷為35/JS換熱面積為26891A取安全系數(shù)12,則換熱面積為,選浮頭式熱交換器M型,換熱面積256M2,符合要求。4542602BFTI38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0243MPA,氣體的流量和組成如下組分氧氮水合計(jì)KG/H165085543415121194829694KMOL/H515919408673331300C加熱蒸汽為0608MPA對(duì)應(yīng)的飽和溫度為L(zhǎng)642,流量為288KG/H。D熱負(fù)荷為即5190/KJH51420/JS2計(jì)算換熱面積初選浮頭式換熱器一臺(tái),37682BFT換熱器有的管子268根。253A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90136/2113,1113空氣的物性數(shù)據(jù)為,2390/WMKPR06935210/KGMS空氣的密度3751207/2313286344KGMQ2075/085S521446100DURE08423PR/WMK1B管外蒸汽冷凝側(cè)給熱系數(shù)取2C總傳熱系數(shù)鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為,空氣側(cè)污垢熱阻45/,蒸汽冷凝側(cè)污垢熱阻32041/MK3201MKW代入數(shù)據(jù)求總傳熱系數(shù)330541282/WMKB對(duì)數(shù)平均溫度差1642901642375LNMTCC換熱面積521420937MA安全系數(shù)取12,則換熱面積應(yīng)為,所選換熱面積,符合要求。262804M39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

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