【文章內容簡介】 及產生蒸汽量 △ H1=( ++++46+ )(25100)= 510 kJ/h △ H2= (++++641)310 = 610 kJ/h △ H3=(++++++++++)(47025)= 610 kJ/h CO2 0 0 0 0 合計 100 100 100 100 物質 C3H6 C3H8 NH3 O2 N2 H2O ? ?)/(/ KkgkJcp 0~110℃ 0~360℃ 0~470℃ 物質 AN HCN ACN ACL CO2 ? ?)/(/ KkgkJcp 0~360℃ 0~470℃ 110176。 C，反應器入口混合氣 △ H 470176。 C，濃相段出口混合氣 △ H1 25176。 C，反應器入口混合氣 △ H2 25176。 C，濃相段出口混合氣 △ H3 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 17 頁 共 47 頁 △ H=△ H1+△ H2+△ H3=610 kJ/h 若熱損失取 ΔH 的 5%，則需由濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負荷）為： Q = () 610 =610 kJ/h 濃相段換熱裝置產生 的飽和蒸汽（飽和溫度 143℃ ）， 143℃ 飽和蒸汽焓 isteam =2736 kJ/kg 143℃ 飽和水焓 iH2O= kJ/kg ∴ 產生的蒸汽量 為 G= 6?? = kg/h 求稀相段換熱裝置的熱負荷及產生蒸汽量 以 0℃ 氣體為衡算基準 進入稀相段的氣體帶入熱為 Q1= (+++++ +++++) (4700) = 610 kJ/h 離開稀相段的氣體帶出的熱為 Q2 =(+++++ +++++) (3600)= 610 kJ/h 若熱損失為 4%，則稀相段換熱裝置的熱負荷為 Q = () (Q1Q2) = () () 610 =610 kJ/h 稀相段 換熱裝置產生 的飽和蒸汽 ∴ 產生的蒸汽量為 G= hkg / 6 ??? 廢熱鍋爐的熱量衡算 （ 1）計算依據 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 18 頁 共 47 頁 360℃ ，壓力 180℃ ，壓力 的飽和蒸汽 （ 2）熱衡算 以 0℃ 氣體為衡算基準 各物質在 0~180℃的平均比熱容為 物質 AN HCN ACN ACL 2CO ? ?)/(/ KkgkJcp a． 入口 氣體帶入熱（等于反應器稀相段氣體帶出熱） Q1= 610 kJ/h b． 出口氣體帶出熱 Q2 =（ ++++ ++++++ )（ 1800） =610 kJ/h c． 熱衡算 求需要取出的熱量 Q 按熱損失 10%計，需取出的熱量為 Q= () (Q1 Q2) =() 610 =610 kJ/h d. 產生蒸汽量 ∴ 產生 飽和蒸汽的量為 ： hkgG / 3 0 12 7 3 6 105 6 6 ???? 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算 （ 1）計算依據 ，出塔空氣壓力 Mpa 物質 63HC 83HC 3NH 2O 2N H2O ? ?)/(/ KkgkJcp 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 19 頁 共 47 頁 空氣溫度 30℃ ，相對濕度 80%，空壓機出口氣體溫度 170℃ 、液比為 （體積比），飽和度 ，溫度 105℃ ，組成如下： e. 塔頂出口濕空氣的成分和量按反應器入口氣體的要求為 O2 N2 H2O (2)物料衡算 進塔干空氣量等于 += kmol/h=4517 kg/h 查得 30℃， 相對濕度 80%時空氣濕含量為 水氣 /kg干空氣 ， 因此 ， 進塔空氣帶入的水蒸氣量為 4517= kg/h 液比為 ，故進塔噴淋液量為 5 212 6 1 0 1 7 31 7 02 7 2 ?????? ）（ = hm/3 塔頂噴淋液（ 105℃ ）的密度為 958 3/mkg ，因此進塔水的質量流量為 958= kg/h c 出塔濕空氣量 出塔氣體中的 O N H2O 的量與反應器入口氣體相同，因此 O2 N2 H2O 塔內水蒸發(fā)量 == kg/h ∴ 出塔液流量 == kg/h 物質 AN ACN 氰醇 ACL H2O 合計 %（ wt） 100 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 20 頁 共 47 頁 (3)熱衡算 從物料平衡表得 知，空氣飽和塔出口氣體中，蒸汽的摩爾分數為 ，根據分壓定律，蒸汽的實際分壓為 M PaPyP OHoH 0 5 6 5 4 1 ???? 因飽和度為 ，所以飽和蒸汽分壓應為： 查飽和蒸汽表，得到對應的飽和溫度為 90℃ ，因此，必須控制出塔氣體溫成分 入塔氣 出塔氣 kmol/h kg/h %(mol) %(wt) kmol/h kg/h %(mol) %(wt) O2 N2 H2O AN 0 0 0 0 0 0 0 0 ACN 0 0 0 0 0 0 0 0 氰醇 0 0 0 0 0 0 0 0 ACL 0 0 0 0 0 0 0 0 合計 100 100 100 100 入塔噴淋液 塔釜排出液 kg/h %(wt) kg/h %(wt) 0 0 0 0 0 0 0 0 100 100 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 21 頁 共 47 頁 度在 90℃ ，才能保證工藝要求的蒸汽量 。 入塔水來自精制段乙腈解吸塔塔釜， 105℃ t 熱衡算基準： 0℃ 氣態(tài)空氣， 0℃ 液態(tài)水 （ a） 170℃ 進塔空氣帶入熱 量 Q1 170℃ 蒸汽焓值為 ，干空氣在 0~170℃ 的平均比熱容 為）KkgkJc p /(0 0 ? Q1 = (+) (1700) + ( )= 610 kJ/h （ b）出塔濕空氣量帶出熱量 Q2 90℃ 蒸汽焓 2660kJ/kg，空氣比熱容取 (kgK) Q2 = (+) (900) + 2660=610 kJ/h （ c） 105℃ 入塔噴淋液帶入熱量 Q3 Q3=(1050) = 610 kJ/h (d)求出塔熱水溫度 t 出塔熱水帶出的熱量用 Q4表示 則 Q4== 熱損失按 5%計， 則 Q=( 610 + 610 )= 510 kJ/h 熱平衡方程 Q1 + Q3 = Q2 + Q4 + Q 代入數據： 610 +610 = 610 + + 510 解得 ： t=80℃ 因此，出塔熱水溫度為 80℃ 氨中和塔物料衡算和熱量衡算 （ 1）計算依 據 a. 入塔氣體流量和組成與反應器出口氣體相同 ，生成硫酸銨 93%（ wt） ： 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 22 頁 共 47 頁 ｅ .進塔溫度 180℃，出塔溫度 76℃，新鮮硫酸吸收劑溫度 30℃ ｆ .塔頂壓力 MPa ，塔底壓力 （２）物料衡算 進塔其中含有 ，在塔內被硫酸吸收生成硫酸銨，氨和硫酸反應的方程式如下 ： 2 NH 3 + H 2 SO 4 (N H 4 )2 SO 4 硫酸銨的生成量，即需要連續(xù)排出的 424)( SONH 的 流量為 172 ?? = kg/h 上式中 132 是 (NH4)2SO4的分子量， 17 是 NH3的分子量 塔底排出液中， (NH4)2SO4的含量為 %（ wt）， 因此，排放的廢液量為 ： 排出的廢液中，各組分的量： H2O =AN =ACN =HCN =H2SO4 =(NH4)2SO4 =b．需補充的新鮮吸收劑（ 93% H2SO4）的量為： hkg / 2 0 9 3 ???????? ???? c． 出塔氣體中個組分的量 C3H6 kg/h C3H8 kg/h O2 kg/h 組分 H2O AN ACN HCN H2SO4 (NH4)2SO4 合計 %（ wt） 100 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 23 頁 共 47 頁 N2 kg/h AN = kg/h ACN = kg/h ACL kg/h HCN = kg/h CO2 kg/h H2O 出塔氣中的水 =入塔氣中帶入的水 +新鮮吸收劑帶入水 廢液排出 水 += kg/h d. 氨中和塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡表 成分 入 塔 氣 新鮮吸收液 kmol/h kg/h %(mol) %(wt) kg/h %(wt) C3H6 0 0 C3H8 0 0 NH3 0 0 O2 0 0 N2 0 0 H2O 7 AN 0 0 ACN 0 0 HCN 0 0 ACL 0 0 CO2 0 0 H2SO4 0 0 0 0 93 (NH4)SO4 0 0 0 0 0 0 合計 100 100 100 組分 排放廢液 出 塔 氣 Kg/h %(wt) Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) C3H6 0 0 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 24 頁 共 47 頁 （ 3）熱衡算 塔頂氣體中實際氣體分壓為 M PaPyP OHoH 0 3 6 9 7 ???? 設飽和度為 ，則與出塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為 M PaP OH 0 3 7 0 ??? 入塔噴淋液的硫酸銨含量為 4 2 4 23 0 . 91 0 0 4 5 ( ) / 1 0 06 8 . 5 3 g N H S O g H O?? ，已知硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓如下表 硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓 /MPa C3H8 0 0 NH3 0 0 0 0 0 0 O2 0 0 N2 0 0 H2O AN ACN HCN ACL 0 0 CO2 0 0 H2SO4 0 0 0 0 (NH4)SO4 0 0 0 0 合計 100 100 100 溫度 /℃ ? ?OgHSONHgSONH 2424424 /)(/)( 含量 40 45 50 70 年產 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設計 第 25 頁 共 47 頁 根據入塔噴淋液的硫酸銨含量和 OHP2? 的值，內插得到出塔氣的溫度為 76℃ 入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低 6℃ ，故為 70℃ 入塔氣蒸氣分壓 PH2O=yH2Op==, 在釜液 (NH4)2SO4 含量[45g(NH4)2SO4/100gH2O]下溶液上方的飽和蒸汽分壓等于 時的釜液溫度即為釜液的飽和溫度，內插法從表 中 得到，飽和溫度為 ℃，設塔釜液溫度比飽和溫度低℃ ,即 81℃。 又，查硫酸銨的溶解度數據得知， 80℃時，每 100g 水能溶解 硫酸銨，而釜液的硫酸銨含量為 45g(NH4)2SO4/100gH2O,所以釜液溫度控制 81℃。不會有硫酸銨結晶析出 。 d． 熱衡算 求循環(huán)冷卻器的熱負荷和冷卻水用量 (a) 入塔氣體帶入熱 Q1 入塔氣體帶入熱量與廢熱鍋爐出口氣體帶出熱量相同， Q1= 610 kJ/h (b) 出塔氣體帶出熱 Q2 各組分在 0~76℃ 的 平均比熱容的值如下 Q2 = (++++ ++++1 .343+)(760) = 510