【正文】 Q7=9106+1230++1508 =109kJ/h熱平衡方程 Q1+Q2+Q3+Q4+Q6+Q7=Q3+Q5代入數(shù)據(jù)解得 t=℃ 空氣水飽和塔釜液槽（1）空氣飽和塔液體進出口流量和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，排污量按乙腈解析塔來的塔釜液量的15%考慮；乙腈解析塔塔釜液量和去萃取解析塔的液體量由精致系統(tǒng)的物料衡算確定。 設(shè)循環(huán)液流量為m kg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t℃。把數(shù)據(jù)代入平衡方程： 解得 Q9=106kJ/h (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℃。 Q1=107kJ/h (b)出塔氣體帶出熱Q2，各組分在0～76℃的平均比熱容的值表39 各組分在0～76℃的平均比熱容的值物質(zhì)C3H6C3H8O2N2H2OANHCNACNACLCO2CPQ2=(1659+2223+7295+5066+69362+29720++1233+1507++4530)(760)=107kJ/h (c)蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱Q3 蒸汽在塔內(nèi)的冷凝量=進塔氣體帶入蒸汽出口氣帶出蒸汽 =2970023574=6126kg/h kJ/ kg Q3=612622466=108kJ/h (d)有機物冷凝放熱Q4 Q4=615+728+=4238 kJ/h (e)氨氣和放熱Q5 Q5=28361000/132=106kJ/h (f)硫酸稀釋放熱Q6 硫酸的稀釋熱為749 kJ/ kg Q6=2150749=106kJ/h (g)塔釜排放的廢液帶出熱量Q7 根據(jù)塔釜排放的廢液中H2O 與(NH4)2SO4的摩爾比， kJ/（kg (2) 物料衡算 排除的廢液量及其組成 ，在塔內(nèi)被硫酸吸收生成硫酸銨，氨和硫酸反應(yīng)的方程式如下： 2NH3 + H2SO4 (NH4)SO4 (NH4)SO4的生成量，即需要連續(xù)排出的(NH4)SO4流量為： 132/(217)=2836kg/h 塔底排出液中，(NH4)%（wt），因此，排放的廢液量為： 2836/=9178kg/h 排放的廢液中，各組分的量： H2O 9178=6290kg/h AN 9178= ACN 9178= HCN 9178= H2SO4 9178= 9178=2836kg/h（93% H2SO4）的量為： (9178+98/34)/=2312kg/h 1659kg/h 2223kg/h 5066kg/h 69362kg/hAN =9103kg/hACN =1231kg/h HCN =1505kg/h 4530kg/h H2O 出塔氣中的水=入塔氣中帶入水+新鮮吸收劑帶入水廢液排出的水 =29720+2312=23592kg/h (3) 熱衡算 塔頂氣體中實際蒸汽分壓為 PH2O=yH2OP== ，則與塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為： P○H2O= 入塔噴淋液的硫酸銨含量為100(NH4)2SO4/100g H2O，已知硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓如下表。，生成硫酸銨。 Q1=(21072+69362 )(1700)+1658=107kJ/h (b)出塔濕空氣帶出熱量Q2 90℃蒸汽焓2660kJ/kg，(kg℃，相對濕度80%，空壓機出口氣體溫度170℃。C，濃相段出口混合氣25176。 (2) 物料衡算 C3H6 C3H8 = NH3 = O2 = H2O 3= N2 = 丙烯腈 乙腈 3/2 = 丙烯醛 =2kmol/h= CO2 3= HCN 3= C3H8 N2 O2 2 9/(32) = C3H6 2/3 = NH3 ,83 = H2O +3+2+2++2 =1651kmol/h=29720kg/h 表32 反應(yīng)器物料平衡表 組分流量和組成反應(yīng)器進口反應(yīng)器出口Kmol/hKg/h%(mol)%(wt)Kmol/hKg/h%(mol)%(wt)C3H612026 1659C3H8 2223 2223NH35110 O221072 5066H2O 1651 29720N2 69362 69362AN0000ACN0000 1233 HCN0000 1507 ACL00002 CO20000 4530 合計154404175001001004782125240100100（3） 熱量衡算 各物質(zhì)0～t℃的平均定壓比熱容如表33 所示表33 各物質(zhì)0～t℃的平均定壓比熱容 CP/[kJ/(kg 流程確定液態(tài)丙烯和液態(tài)氨分別經(jīng)丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器氣化，然后分別在丙烯過熱器和氨氣過熱過熱到需要的溫度后進入混合器：經(jīng)過壓縮后的空氣先通過空氣飽和塔增濕，經(jīng)過空氣加熱器預(yù)熱到一定的溫度再進入混合器。（2）生產(chǎn)方法 以丙烯、氨、空氣為原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈。為排出反應(yīng)放出的熱量，在濃相段設(shè)置一定數(shù)量的垂直U形管，管中通入高壓軟水，利用水的汽化帶出反應(yīng)熱，產(chǎn)生的蒸汽可作能源。床底段為反應(yīng)器的下部，許多流化床的底部呈錐形，故又稱錐形體，此部分有氣體進料管、防爆孔、催化劑放出管和氣體分布板等部件。由脫氰塔側(cè)線抽出的丙烯腈、水和少量氫氰酸混合物料在分層器（17）中分層，富水相送往急冷塔或回收塔回收氰化物，富丙烯腈相再由泵送回本塔進一步脫水，塔釜純度較高的丙烯腈料液由泵送到成品塔（21）。從回收塔頂蒸出的丙烯腈、氫氰酸、水等混合物經(jīng)冷凝、冷卻進入分層器（12）中。目前在工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用共沸精餾。其它氣體自塔頂排出，所排出的氣體中要求丙烯腈和氫氰酸含量均小于2l05。％(w)左右，中和過程也是反應(yīng)物料的冷卻過程，故急冷塔也叫氨中和塔。反應(yīng)器流出物料中尚有少量未反應(yīng)的氨，這些氨必須除去。圖11 丙烯氨氧化法合成丙烯腈工藝流程圖1－反應(yīng)器；2－旋風(fēng)分離器；11225－塔頂氣體冷凝器；4－急冷塔；5－水吸收塔；6－急冷塔釜液泵；7－急冷塔上部循環(huán)泵；8－回收塔；20－塔釜液泵；117－分層器；119－油層抽出泵；14－乙腈塔；15－脫氰塔；1230－塔底再沸器；21－成品塔；23－成品塔側(cè)線抽出冷卻器；26－吸收塔側(cè)線采出泵；27－吸收塔側(cè)線冷卻器；28－氨蒸發(fā)器；29－丙烯蒸發(fā)器原料丙烯經(jīng)蒸發(fā)器（29）蒸發(fā)，氨經(jīng)蒸發(fā)器（28）蒸發(fā)后，進行過熱、混合，從流化床底部經(jīng)氣體分布板進入反應(yīng)器（1），原料空氣經(jīng)過濾由空壓機送入反應(yīng)器（1）錐底，原料在催化劑作用下，在流化床反應(yīng)器中進行氨氧化反應(yīng)。但實驗表明，加壓反應(yīng)的效果不如常壓理想。但是，增加接觸時間是有限度的，過長的接觸時間會使丙烯腈深度氧化的機會增大，反而使丙烯腈收率下降。再者，過高的溫度也會使催化劑的穩(wěn)定性降低。當(dāng)反應(yīng)溫度升高時，丙烯轉(zhuǎn)化率、丙烯腈收率都明顯地增加，而副產(chǎn)物乙腈和氫氰酸收率則有所增加。(3)反應(yīng)溫度 溫度是影響丙烯氨氧化的一個重要因素。另一方面，水蒸氣的加入，勢必降低設(shè)備的生產(chǎn)能力，增加動力消耗。但空氣過多也會帶來一些問題，如使丙烯濃度下降，影響反應(yīng)速度，從而降低了反應(yīng)器的生產(chǎn)能力；促使反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑床層后，繼續(xù)發(fā)生深度氧化反應(yīng)，使選擇性下降；使動力消耗增加；使反應(yīng)器流出物中產(chǎn)物濃度下降，影響產(chǎn)物的回收。目前，工業(yè)上實際采用的丙烯與氧的摩爾比約為l:2～3（大于理論值1:），采用大于理論值的氧比，主要是為了保護催化劑，不致因催化劑缺氧而引起失活。（氨比） 在實際投料中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氨比小于理論值1:1時，有較多的副產(chǎn)物丙烯醛生成，氨的用量至少等于理論比。因此，丙烯中丁烯或更高級烯烴含量必須控制。 操作條件(1)原料純度 原料丙烯是從烴類裂解氣或催化裂化氣分離得到，其中可能含有的雜質(zhì)是碳二、丙烷和碳四，也可能有硫化物存在。單獨使用P—Ce時，對反應(yīng)不能加速或極少加速，但當(dāng)它們和Mo—Bi配合使用時，能改進MO—Bi催化劑的性能。我國目前采用的主要是第一類催化劑。在反應(yīng)過程中，副產(chǎn)物的生成，必然降低目的產(chǎn)物的收率。副反應(yīng)：CH2=CHCH3 + 3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O 氫氰酸的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的1/6。由于以上生產(chǎn)方法原料貴，需用劇毒的HCN為原料引進—CN基，生產(chǎn)成本高。(1)環(huán)氧乙烷法 以環(huán)氧乙烷與氫氰酸為原料，經(jīng)兩步反應(yīng)合成丙烯腈。其次用于生產(chǎn)ABS樹脂(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯的共聚物)，和合成橡膠(丙烯腈—丁二烯共聚物)。丙烯腈分子中有雙鍵()和氰基()兩種不飽和鍵，化學(xué)性質(zhì)很活潑， 能發(fā)生聚合、加成、水解、醇解等反應(yīng)?？扇苡谟袡C溶劑如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇中，與水部分互溶，20℃％(w)，％(w)。然而，這些發(fā)展空間并非國內(nèi)公司所能獨享，而將給國內(nèi)外石化公司帶來共同的發(fā)展機遇。丙烯是重要的有機化工原料，用于生產(chǎn)聚丙烯、異丙苯、羰基醇、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、異丙醇等。和世界市場一樣，近年來我國丙烯的發(fā)展速度也逐漸超過了乙烯。而丙烯氨氧化法具有原料價廉易得，可一步合成、投資少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。我國用于生產(chǎn)腈綸的丙烯腈占80％以上。由于含有－CN，因此其有劇毒，空氣中最高允許濃度為45ppm。通過對從原料的處理到丙烯腈的合成工段的主要單元進行物料和熱量衡算，對空氣加熱器、丙烯蒸發(fā)器、氨蒸發(fā)器的工藝計算，算出了部分設(shè)備的換熱面積，完成了對丙烯腈合成工段的初步設(shè)計。本文采用的是原料來源豐富、操作簡單的丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。 propylene ammonia oxidation；production；design目 錄1 丙烯腈的概論 1 丙烯系產(chǎn)品的生產(chǎn) 1 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈 2 丙烯腈的性質(zhì)和用途 2 丙烯腈的生產(chǎn)方法 3 反應(yīng)原理 3 操作條件 4 工藝流程 6 典型設(shè)備－流化床反應(yīng)器 82 總體方案工藝設(shè)計 10 設(shè)計任務(wù) 10 流程確定 103 工藝設(shè)計計算 12 物料衡算與熱量衡算 12 反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算 12 廢熱鍋爐的物料衡算和熱量衡算 15 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算 16 氨中和塔物料衡算和熱量衡算 18 換熱器物料衡