【正文】 對于 φ25， S= Vφ25 = (2).對于 φ38， S= Vφ38 = (3).對于 φ57， S= 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 21 Vφ57 =如果冷卻水溫進口 25℃ ，出口 60℃ 1. 傳熱面積 △t1=10060=40℃ △t2=4025=15℃ △tm=)/ln( 21 21 tt tt ?? ???=)15/40ln( 1540?=℃ k取 390 kcal/ m2℃ ， 取 500 kcal/ 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 22 m2hH 2O %、 Na2CO3 %、 NaOH %、 (NH2)2CO %、 NaCl %、 H2O % 則 (1) (NH2)2h 尿素高位槽 尿素溶液年用總量為 ，小時流量為 ，七天流入的總量為，比重為 ，所占體積為 V=，取 30%的富余量，V= m3，選型 號為Φ 2400 1200。 精餾 塔 精餾塔結構計算 設計條件 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 26 (1)設計水合肼二元混合物連續(xù)操作的精餾塔。 (5)擬用填料塔，填充 50501鋼質鮑爾環(huán)。J= 對于提餾段 U2fT)=[4()]= 選取上下塔兩段的筒體標準直徑 D為 (3)塔中蒸汽的實際操作速度 uJ=()2=uT=()2=分別為蒸汽極限速度的 49%和 33% 填料層高度和塔高 填料高度按理論板數(shù) 等板高度求得 根據(jù)填料生產(chǎn)廠家的經(jīng)驗，在與本裝置生產(chǎn)條件相似的情況下，采用鮑爾環(huán)填料時，等板高度為 — HETP取 。 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 31 第 5 章 環(huán)境污染及治理 水合肼生產(chǎn)過程中有廢水、廢氣、廢渣產(chǎn)生。 三是來自精餾塔的從塔頂排放的氨氣，數(shù)量較少。 十水碳酸鈉及鹽渣 一是來自冷凍析堿，經(jīng)離心機分離出的十水碳酸鈉，每噸水合肼產(chǎn) 噸，每小時 515 公斤。工藝控制標準含肼 以下。 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 32 五層塔排放的是以氯化鈉為主的鹽堿渣，因含有少量的肼，不能直接利用而且回收價值又不大，所以用水沖洗至地溝，與精餾塔的廢水一同進入污水處理池，用漂白乳氧化掉廢水中的水合肼，然后廢水經(jīng)自然沉降后排放。產(chǎn)物為氮氣、氯化鈉，對環(huán)境無影響，處理后的廢水經(jīng)自然沉降后排放。 治理措施 廢氣處理 來 因為廢氣排放，空氣中的含量增加不多，對環(huán)境影響不大，不設計專門的處理設施。含有水合肼廢水水合肼排放標準在 g/l 以下，成不均勻性排入地溝。 二是來自氧化反應管內(nèi)氧化反應產(chǎn)生的尾氣， 主要是含氮氣、含氨的水蒸汽，每小時約 6 公斤。 塔高 Hz=Zn+(n1)hp+ZJ+ZT =11/43+(11/41) +(17+5) = 精餾裝置的熱量衡算 蒸餾釜的加熱蒸汽消耗量（ GB） 取再沸器及精餾塔系統(tǒng)，作熱量衡算（以 0℃為計算基準），本系統(tǒng)熱量衡算個物料比熱均以 1kcal/kg j== uJ=uf ①根據(jù)汽液平衡方程計算得進料板液體的摩爾組成，（同加料位置計算的數(shù)據(jù)） XFA=精餾段的液體平衡摩爾組成為： XJ=(XD+XF)/2=(+)/2=混合液精餾段的液體摩爾質量 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 28 MXJ=MAXJ+MB(1XJ) =18+50()=精餾段的液體平均質量流量 Lj=DRMXJ/MA=1 ②提餾段液體的平均摩爾組為： XT=(XF+XW)/2=(+)/2= 提餾段中液體的平均摩爾質量 MXT=MAXT+MG(1XT) =18+50()= 提餾段的液體平均質量流量 (MF=) LT=DRMXT/MD+FMXT/MF =1+ =(2)填料塔精餾段和提餾段蒸汽平均質量流量 yDA=[1+() ]= yWA=[1+() ]= ①精餾段中蒸汽平均摩爾組成 yJ=(yD+yF)/2=(+)/2= 精餾段中蒸汽平均摩爾質量 MyJ=MayJ+MB(1YJ) =18+50()= 精餾段中蒸汽平均質量流量 GJ=D(R+1) Myj/Md=(1+1) = ②提餾段蒸汽的平均摩爾組為： yt=(yF+yw)/2=(+)/2= 提餾段中蒸汽平均摩爾質量 MyT=MayT+Mb(1yT) =18 +50()= 提餾段中蒸汽平均質量流量 Gt = D(R+1) Myt/Md =(1+1) 蒸汽速度和塔徑 (1)液泛時蒸汽極限空塔速度 蒸汽平均溫度 tj=75℃ t=80℃ 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 29 則精餾段的蒸汽密度 Pyj=Myj/To/(To+Tj)=273/(273+75)= 提餾段的蒸汽密度 PyT=Myj/To/(To+Tj)= 273/(273+80)= kg/m3 水合肼的混合液體的密度、粘度按水的粘度計。 (3)成品水合肼 40%，廢水含水合肼 %。比重為 ，所占體積為 V=，去相應的富余量，體積為 ，選型號為Φ 2400 1760。 液堿貯槽 一年所需液堿為 ，則每小時流量 (300 24)=，六天流入的總量為 ，液堿的比重為 (30%) ， 則 占 用 的 體 積V=，去 30%的富余量，所需的液堿貯槽體積為 ，選型 號為Φ 2220 2021。hh℃ △t1=400=40℃ △t2=2518=7℃ △tm=)/ln( 21 21 tt tt ?? ???=)8/40ln( 740?=℃ F=Q/k△tm=(500)= 考虛操作波動，留 20%的富余量，則換熱面積選取為 堿析槽換熱面積計算 進出口物料量及熱容 物料名稱 數(shù)量 t/h 溫度 ℃ 熱容 kcal/kg℃ 進料 熱氧化液 25 出料 熱氧化液 5 進盤管 冷凍鹽水 15 出盤管 冷凍鹽水 10 Na2CO3℃ F=Q/k△tm=(390)= 考虛操作波動，留 20%的富余量，則換熱面積選取為 2. 冷卻水量 G G1(6025)= G=3. 水流速 v (1).對于 φ25， S= Vφ25 = (2).對于 φ38， S= Vφ 38 = (3).對 于 φ 57 ， S= Vφ57 = 氧化液預冷槽換熱面積計算 進出口物料量及熱容 物料名稱 數(shù)量 t/h 溫度 ℃ 熱容 kcal/kg℃ 進料 熱氧化液 40 出料 熱氧化液 T 進盤管 精肼液 0 出盤管 精肼液 18 計算熱氧化液出粒溫度 T 103(40T)= 103(180) T=25℃ 換熱面積 熱氧化液放熱 Q=103(4025)=對于蛇管換熱器，傳熱系數(shù) k取值范圍為 460－ 710 kcal/ m2= 故選取長為 6500mm，直徑為 φ1084/φ763的反應管能滿足要求管內(nèi)物料流速及通過時間（反應時間） v= 12/= φ763截 面積 S= = = 反應時間 t= =285 (s) 氧化液冷卻器換熱量及換熱面積計算 傳熱量 Q=mc△t=103(10040)=傳熱面積和冷卻水量計算 冷卻水溫進口 25℃ ，出口 40℃ 1. 傳熱面積 △t1=10040=60℃ △t2=4025=15℃ △tm=)/ln( 21 21 tt tt ?? ???=)15/60ln( 1560?=℃ k取 390 kcal/ m2出 = Q3+ Q4= 取熱損失為為總支出的 8% 則實際去出 熱 Q出 = Q39。f NH3 (g)= － △H176。FH2O (l) + ) =－ 2. 求 (NH2)2H2O反應熱 △H 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 18 正反應： (NH2)2CO(l) + NaClO(l) + 2NaOH(l) = (NH2)2fNaOH(l)=－ 113kcal/mol △H176?！? 取 500kcal/ m2=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=支出 次鈉液的比熱 ℃ Q6= 10320=，及自然散熱在計算中忽略不計。 次鈉 液的小時流量： 103/(30024)= 103kg/h。7H2O) 103kg 103kg （其中配燒堿用水 103kg，配尿素用水 103kg） 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 16 水合肼生產(chǎn)過程熱量衡算 次鈉反應槽熱量衡算及換熱面積計算 次氯酸鈉的小時流量： 103/(30024)=103kg/h。 按析堿后的精肼液組成得出 1000kg 精肼液蒸干后，固體總量為 218kg，從而得殘留水合肼量為： 218/100= 則蒸發(fā)出的水合肼量為： = 即 1000kg 精肼液蒸發(fā)后可得含水合肼 的蒸汽量為： ，其中： 水合肼 水 747kg (五層塔蒸發(fā)造成的水合肼?lián)p耗 %) 精餾物料衡算 根據(jù)各生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)控制指標，精餾過程中廢水中的水合肼含量為 ，以 1000kg水合肼蒸氣為計算基準 設精餾塔頂廢水量為 P，塔底產(chǎn)品為 W，則總物料衡算式為： P+W=1000 對水合肼組分的衡算為： 100001 P+40%W=1000 得： P= W= （精餾過程中的水合肼?lián)p耗 %，廢水中的水合肼含量為 %） 吉首大學本科生畢業(yè) 設計 15 推算 物料衡算生產(chǎn) 50t水合肼產(chǎn)品消耗的原料。本生產(chǎn)系統(tǒng)的蒸發(fā)裝置采用五層塔蒸發(fā)器。H 2O 29kg (2)Na2CO3 106/286= (3)NaCl 128kg (4)NaOH 10kg (5)(NH2)2CO 10kg (6)H2O 180/286= (1)(NH2)2H 2O 29kg (2)Na2CO3 96kg (3)NaCl 128kg (4)NaOH 10kg (5)(NH2)2CO 10kg (6)H2O 727kg : 冷凍析堿物料衡算 合成的粗肼合組成 N2H4H 2O:1000%=29kg (2)NaCl:247。% = (3).添加劑 MgSO4H 2O %、 Na2CO3 %、 NaCl % NaOH 1%、 (NH2)2CO 1%、 H2O % 水合肼合成反應式： (NH2)2CO + NaClO + 2NaOH = (NH2)295% = kg (1)NaClO的量為 ： kg (2)NaCl的量為 ： m3 = ? = kg (3)H2O的量為： m4 = ? = kg 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，游離堿含量為 11%左右，則游離堿量為： 10011% = 11kg 折 30%的燒堿溶液為： 11247。 水合肼生產(chǎn)過程物料衡算 次氯酸鈉配置物料衡算 原料 1． NaOH(30%)溶液組成 NaOH 30%、 NaCl 5%、 Na2CO3 1% Fe2O3 %、 H2O % 2．干燥氯氣（含氯 95%）組成 Cl2 95% H2O % 其他 氣體 % 物料衡算 設生成 100kg次氯酸鈉溶液，含有效氯 %，同時考慮