【正文】 e, the main process equipment design and calculation. In the production process used in the base receptacle, the design specifications for Φ22202021。H 2O 分子量 ： 水合肼 (Hydrazine Hydrate) 又 名 水 合 聯(lián) 氨 ， 是 肼 的 一 種 水 化 合 物(N2H4C 最低氣溫 ： 2186。 我國(guó)的 生產(chǎn)消費(fèi)現(xiàn)狀及發(fā)展前景 我國(guó)從 20 世紀(jì) 50 年代開始生產(chǎn)水合肼， 2021 年生產(chǎn)能力達(dá)到約 萬(wàn)噸 /年，是世界上最主要的水合肼生產(chǎn)國(guó)家之一。對(duì)高吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 3 品質(zhì)的電子用和醫(yī)藥用產(chǎn)品仍需要較大量的進(jìn)口，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)不能滿足。 2021 年我國(guó)水合肼的進(jìn)口量為 6123噸， 2021 年增加到 7857 噸， 2021 年隨著國(guó)內(nèi)產(chǎn)量的增加，進(jìn)口量有所減少 , 但也達(dá)到 4374 噸。 產(chǎn)品的理化性能、包裝運(yùn)輸 物理性質(zhì) 水合肼又稱水合聯(lián)氨，具有強(qiáng)堿性和吸濕性。應(yīng)貯存在陰涼、通風(fēng)、干燥的庫(kù)房中 ， 不得與氧化劑、植物纖維混貯 ， 庫(kù)溫在 40℃ 以下。 類。其毒性小，口服易于被吸收，穿透性強(qiáng)。由氨基腈與水合肼在甲酸中縮合環(huán)化而得的氨基三唑，是一種性能優(yōu)良的除草劑。由水合肼、苯甲醛為原料，經(jīng)縮合、甲基化而制得的甲肼 , 是一種高能火箭燃料 , 其燃燒性能比偏二甲肼和肼更為優(yōu)越。在這個(gè)反應(yīng)中，尿素（即碳酰胺）的分子中氮原子上的一個(gè)氫原子被氯取代，生成 N氯代酰胺， N氯代酰胺在堿的作用下失去了一個(gè)分氯化氫，生成一個(gè)含六個(gè)價(jià)電子一價(jià)氮原子的中間體，這種中間體稱為氮烯，由于氮烯的結(jié)構(gòu)決定了它是一種極活潑的反應(yīng)中間體，能發(fā)生多種類型的反應(yīng)。 精肼液蒸發(fā) 為了將水和鹽從精肼液中分離出來(lái)，處理精肼液的蒸發(fā)裝置，一是采用連續(xù)蒸發(fā)器；二是采用五層塔蒸發(fā)器。在精餾塔內(nèi)含肼液體經(jīng)再沸器升溫進(jìn)一步分離，塔頂餾分為含微量水合肼的水蒸氣，水蒸氣經(jīng)塔頂冷凝器冷卻后，一部分回流（精餾塔的回流比為 1:1），一部分排放。95% = kg (1)NaOH的量： 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O 402 m1 m1 = ?? = kg 折 30%的燒堿液量為： 247。70% = 折商品尿素為 :247。= 粗肼液除水外其它組分總量為 :1000(%)=273kg 則加水量為 :%= kg 物料平衡表 (1)次氯酸鈉溶液 (2)尿素 (3)添加劑 MgSO4H 2O (2)Na2CO3 kg (3)NaCl kg (4)NaOH kg (5)(NH2)2CO (6)H2O : 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 (1)(NH2)2 (40%)消耗水合肼蒸汽為： 1000/50= 精餾塔排放的廢水量為： ： 1000/= ： 1000/= ： (1)消耗次氯酸鈉溶液量： (2)消耗尿素量： (3)消耗添加劑 MgSO4 粗肼液的小時(shí)流量： (30024) 103=103kg/h. 收入熱 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O + Q1=%103103/) = 燒堿溶液稀釋熱 ： 30%為 102J/kg() 氯堿工業(yè) 20%為 102J/kg(290cal/kgNaOH) Q2=10330%() = =%燒堿帶入熱 30%液堿 40℃ 時(shí)的比熱 ， ℃ 〈〈氯堿工業(yè)理化常數(shù)〉〉 Q3=10340= 40℃ 時(shí)氯氣的比熱 ℃ 〈〈氯堿工業(yè)理化常數(shù)〉〉 Q4=1000247?！? 根據(jù) q=kF△tm 得 F=q/k△tm=(500)= 2 考慮操作波動(dòng)，取 20%的富余量，則換熱面積為 5. 冷凍量，考慮 10%的冷損 則冷凍量為 Q冷 ==6. 冷凍鹽水量及流速 (1)冷凍鹽水量 Q冷 =m [10(10)]=104 m= 體積流量 V= (2).管內(nèi)流速 選用蛇管換熱器 ,盤管選 φ57 S= 則流速 v= 氧化反應(yīng)管熱量衡算及換熱面積計(jì)算 反應(yīng)熱計(jì)算 1. 根據(jù)反應(yīng)熱導(dǎo)出 △HfNaClO(l) 2NaOH(l) + Cl2(g) = NaClO(l) + NaCl(l) + H2O(l) + 已知 △H176。f( NH2)2CO (l)= － △H176。h℃ ， 取 500 kcal/ 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 22 m2H 2O %、 Na2CO3 %、 NaOH %、 (NH2)2CO %、 NaCl %、 H2O % 則 (1) (NH2)2 尿素高位槽 尿素溶液年用總量為 ，小時(shí)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(hào)為Φ 2400 1200。 (5)擬用填料塔，填充 50501鋼質(zhì)鮑爾環(huán)。T)=[4()]= 選取上下塔兩段的筒體標(biāo)準(zhǔn)直徑 D為 (3)塔中蒸汽的實(shí)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(yàn)，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(shí)，等板高度為 — HETP取 。 三是來(lái)自精餾塔的從塔頂排放的氨氣，數(shù)量較少。工藝控制標(biāo)準(zhǔn)含肼 以下。產(chǎn)物為氮?dú)狻⒙然c，對(duì)環(huán)境無(wú)影響，處理后的廢水經(jīng)自然沉降后排放。含有水合肼廢水水合肼排放標(biāo)準(zhǔn)在 g/l 以下，成不均勻性排入地溝。 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(jì)算基準(zhǔn)），本系統(tǒng)熱量衡算個(gè)物料比熱均以 1kcal/kg ①根據(jù)汽液平衡方程計(jì)算得進(jìn)料板液體的摩爾組成，（同加料位置計(jì)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(zhì)量 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 MXJ=MAXJ+MB(1XJ) =18+50()=精餾段的液體平均質(zhì)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(zhì)量 MXT=MAXT+MG(1XT) =18+50()= 提餾段的液體平均質(zhì)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(zhì)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(zhì)量 MyJ=MayJ+MB(1YJ) =18+50()= 精餾段中蒸汽平均質(zhì)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(zhì)量 MyT=MayT+Mb(1yT) =18 +50()= 提餾段中蒸汽平均質(zhì)量流量 Gt = D(R+1) Myt/Md =(1+1) 蒸汽速度和塔徑 (1)液泛時(shí)蒸汽極限空塔速度 蒸汽平均溫度 tj=75℃ t=80℃ 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 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(jì)。比重為 ，所占體積為 V=，去相應(yīng)的富余量，體積為 ，選型號(hào)為Φ 2400 1760。h℃ △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(dòng)，留 20%的富余量，則換熱面積選取為 堿析槽換熱面積計(jì)算 進(jìn)出口物料量及熱容 物料名稱 數(shù)量 t/h 溫度 ℃ 熱容 kcal/kg℃ 進(jìn)料 熱氧化液 25 出料 熱氧化液 5 進(jìn)盤管 冷凍鹽水 15 出盤管 冷凍鹽水 10 Na2CO3= 故選取長(zhǎng)為 6500mm，直徑為 φ1084/φ763的反應(yīng)管能滿足要求管內(nèi)物料流速及通過(guò)時(shí)間（反應(yīng)時(shí)間） v= 12/= φ763截 面積 S= = = 反應(yīng)時(shí)間 t= =285 (s) 氧化液冷卻器換熱量及換熱面積計(jì)算 傳熱量 Q=mc△t=103(10040)=傳熱面積和冷卻水量計(jì)算 冷卻水溫進(jìn)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/ m2f NH3 (g)= － △H176。fNaOH(l)=－ 113kcal/mol △H176。=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=支出 次鈉液的比熱 ℃ Q6= 10320=，及自然散熱在計(jì)算中忽略不計(jì)。7H2O) 103kg 103kg （其中配燒堿用水 103kg，配尿素用水 103kg） 吉首大學(xué)本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 16 水合肼生產(chǎn)過(guò)程熱量衡算 次鈉反應(yīng)槽熱量衡算及換熱面積計(jì)算 次氯酸鈉的小時(shí)流量： 103/(30024)=103kg/h。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 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 N2H4% = (3).添加劑 MgSO495% = 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(yàn)，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。低壓蒸汽經(jīng)再沸器升溫進(jìn)入精餾塔。 通過(guò)五層塔蒸發(fā)，精肼液中的水合肼以氣態(tài)形式從塔頂排出經(jīng)絲網(wǎng)除霧后進(jìn)入精餾塔，且為了降低五層塔中的固相含濕量，在每層板上設(shè)計(jì)了耙齒以提高氣體擴(kuò)散速率。 （ 3） O=C=N—NH2 + NaOH ?? ?? 水解 NH2—NH2 + Na2CO3（ 2） NH2—CO—N ?? ?? 重排 O=C=N—NH2它在堿的作用下，發(fā)生重排生成異腈酸酯水解生成水合肼和鹽。尿素法能耗和物耗高，生產(chǎn)的粗肼中含有大量的氯化鈉、碳酸鈉及氫氧化鈉等雜質(zhì)，環(huán)保壓力比較大。 在塑料、橡膠和染料工業(yè)中的應(yīng)用 由水合肼、尿素與硫