【文章內(nèi)容簡介】 ACN ACL CO2 pC 表 6 各組分在 0～ 76℃ 的平均比熱容 25=( 108 .70 15+ 144 .58 66+ 329 .92 414 +4 511 .43 46+ 193 6 83+ 591 .97 74+ 80. 16 06+ 98. 03 93+ 0 43+294 .94 21) ( 76 0) =5 .73 10 kJ /Qh? ? ? ? ?? ? ? ??? (b) 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==蒸汽的冷凝熱為 /kJ kg 53 4 0 0 . 0 4 2 2 4 6 . 6 8 . 9 8 1 0 /Q k J h? ? ? ? (d)有機(jī)物冷凝放熱 4Q AN 的 冷 凝量 /kg h ．其 冷 凝熱為 615 /kJ kg ACN 的冷凝量 /kg h ．其冷凝熱為 728 /kJ kg HCN 的冷凝量 /kg h ，其冷凝熱為 /kJ kg 4 0 . 1 7 9 4 6 1 5 0 . 1 1 9 6 7 2 8 0 . 0 9 5 7 8 7 8 . 6 2 8 1 . 4 8 /Q k J h? ? ? ? ? ? ? (e)氨中和放熱 5Q ； 每生成 1mol 硫酸銨放熱 55 18 4. 80 10 00 27 3. 8 3. 83 10 /132Q k J h?? ? ? ? (f)硫酸稀釋放熱 6Q 硫酸的稀釋熱為 749kJ／ kg 46 0 . 9 3 1 4 0 . 1 9 7 4 9 9 . 7 7 1 0 /Q k J h? ? ? ? ? (g)塔釜排放的廢液帶出熱量 7Q 塔釜排放的廢液中， 2HO與 4 2 4(NH ) SO 的摩爾比為 ,查氮肥設(shè)計手冊得此組 成的硫酸銨水溶液比熱容為 / ( )kJ kg K?。 57 5 9 8 . 0 6 3 . 3 4 7 ( 8 0 0 ) 1 . 6 0 1 0 /Q k J h? ? ? ? ? (h)新鮮吸收 劑 帶 入 熱 8Q 2430 93%C H SO? 、 的比熱容為 / ( )kJ kg K? 。 8 1 4 0 . 1 9 1 . 6 0 3 ( 3 0 0 ) 6 7 4 1 . 7 4 /Q k J h? ? ? ? (i)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： 6 5 5 455 92 . 5 3 1 0 8 . 9 8 1 0 2 8 1 . 4 8 3 . 8 3 1 0 9 . 7 7 1 0 6 7 4 1 . 7 45 . 7 3 1 0 1 . 6 0 1 0 Q? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 解得 69 3 .1 8 1 0 /Q kJ 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℃ ， 則冷卻水量為 6 53 . 1 8 1 0 1 . 9 0 1 0 / 1 9 0 . 2 /4 . 1 8 4 ( 3 6 3 2 )W k g h t h?? ? ? ?? E． 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 / ( )kJ kg K?，循環(huán) 液 與新鮮吸收液混合后的 噴 淋液比熱容 / ( )kJ kg K?。 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℃ 。 對新鮮暖收劑與循環(huán) 液 匯合處 (附圖中 A 點 )列熱平衡方程得： 3 . 3 6 8 9 2 6 7 ( 1 9 2 . 7 ) 3 . 3 6 4 7 0m t m? ? ? ? ? ? (1) 對循環(huán)冷卻器列熱平衡得： 693 .3 4 7 8 1 3 .3 6 8 3 .1 8 1 0m m t Q? ? ? ? ? ? ? (2) 聯(lián)解式 (1)和 (2)得 90272 / kg htC??? 換熱器物料衡算和熱量衡算 ………………………………………… 15 (1)計算依據(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 。 (2)物料衡算 出口氣體溫度 40℃ ， 40℃ 飽和蒸汽壓力為 2 5 5 .3 2 7 .3 7 5HOp m m H g kP a? ?? 設(shè)出口氣體中含有 X kmol/h 的蒸汽，根據(jù)分壓定律有 : 1 1 5 .5 7 .3 7 52 8 6 .0 4 8 5 .1 5x x ???? 解得 1 3 . 7 0 / 2 4 6 . 5 6 /x k m o l h k g h?? ? 蒸汽的冷凝量為 1 5 3 2 .6 2 2 4 6 .5 6 1 2 8 6 .0 6 /k g h?? 因此得到換熱器氣體方 (殼方 )的物料平衡如下 組分 流 量 C3H6 C3H8 H2O O2 N2 AN ACN HCN ACL CO2 合計 表 7 換熱器氣體方 (殼方 )的物料平衡 (3)熱衡算 A．換熱器入口氣體帶入熱 1Q (等于 氨 中和塔出口氣體帶出熱 ) 51 5. 73 10 /Q kJ h?? B． 蒸汽冷凝放出熱 2Q ： 40℃ 水汽化熱為 ／ kg 62 1 2 8 6 . 0 6 2 4 0 1 . 1 4 . 0 5 1 0 /Q k J h? ? ? ? C．冷凝 液 帶出熱 3Q 53 1 2 8 6 . 0 6 4 . 1 8 4 ( 4 0 0 ) 2 . 1 5 1 0 /Q k J h? ? ? ? ? D．出口氣體帶出熱 4Q ； 出口氣體各組分在 0～ 40℃ 的平均摩爾熱容為 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 pC 表 8 出口氣體各組分在 0～ 40℃ 的平均摩爾熱容 45( 2 .5 9 6 1 .9 2 3 .2 9 7 2 .3 8 1 0 .3 1 2 9 .4 6 1 6 1 .1 2 2 9 .2 9 1 3 .7 0 3 6 .7 5 1 1 .1 76 3 .3 5 1 .9 5 3 5 2 .0 9 3 .6 3 6 2 .7 6 0 .1 3 6 5 .6 1 6 .7 0 3 8 . 6 6 ) ( 4 0 0 )2 .8 9 1 0 /Qk J h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? E．熱 衡算求換熱器熱負(fù)荷 5Q 平衡方程： 1 2 3 4 5Q Q Q Q Q? ? ? ? 代入數(shù)據(jù)求得： 65 10 /Q kJ h?? 水吸收塔物料衡算和熱量衡算 ……………………………………… 17 (1)計算依據(jù) （見圖 4） 圖 4 水吸收塔的局部流程 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 101Kpa C．入塔吸收液溫度 5℃ D．出塔 AN 溶液中含 %（ 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．出塔氣的組成和量 出塔干氣含有 36CH 2 .5 9 / (1 0 8 .7 0 / )km ol h kg h、 38CH 3 .2 9 / (1 4 4 .5 8 / )km ol h kg h、 2O 1 0 .3 1 / ( 3 2 9 .9 2 / )km o l h kg h、 2N 1 6 1 .1 2 / ( 4 5 1 1 .4 3 / )km o l h kg h、 2CO 6 .7 0 / ( 2 9 4 .9 4 / )km o l h kg h 10℃ 水的飽和蒸汽壓2 1228 ,HOp Pa? ?，總壓為 101325Pa 出塔器中干氣總量 =++++=出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得，計算如下： 1228 1 8 4 .0 1 2 .2 6 / 4 0 .8 0 /1 0 1 3 2 5 1 2 2 8 k m o l h k g h? ? ?? 出塔氣總量為： 1 0 8 . 7 0 1 4 4 . 5 8 3 2 9 . 9 2 4 5 1 1 . 4 3 2 9 4 . 9 4 5 3 8 9 . 5 7 /k g h? ? ? ? ? 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 %（ wt）， AN 的量為 ，因此，出塔 AN 溶液總量為 （ b）塔頂加入的吸收水量 作水吸收塔的總質(zhì)量衡算得： AN3 2 8 8 7 . 2 5 3 8 9 . 5 7 6 0 8 2 . 3 6 1 2 8 6 . 0 6 3 0 9 0 8 . 3 5 /k g h? ? ? ?? ? ? ? ?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，因為塔底 AN 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。 A N = + = 3 9 4 5 9 . 9 6 + 1 0 1 4 . 5 5 2 6 . 9 0 = 4 0 4 4 7 . 6 1 k g /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： 組 分 流 量 C3H6 C3H8 H2O O2 N2 AN ACN HCN ACL CO2 合計 表 9 水吸收塔的物料平衡 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 l l lp Ex?? 或 i i ip Ex?? 塔底排出液的溫度為 15℃( 見后面的熱衡算 ) 查得 l5 ℃ 時 ACN、 HCN、 ACl．和 AN 的亨利系數(shù) E 值為 4 18 18243333 8 810ACN E at m k PaH C N E at m k PaACL E m H g k PaAN E at m k Pa?????? (a)AN 塔底 0 .0 5 2 1 1 2 5 .8 2ANp kP a? ? ? * 5 .8 1 7 0 .0 0 7 1 8810ANAN ANpx E? ? ? 從以上計算可看出， 0. 00 62 03AN ANxx???，可見溶液未達(dá)飽和。 (b)丙烯醛 ACL 0 . 0 0 0 6 0 6 1 1 2 0 . 0 6 8A C Lp k P a? ? ? * ACLpx E? ? ? 塔底 ACL 。含量 *0 .0 0 0 0 7 2 3A C L A C Lxx??，溶液未達(dá)飽和。 (c)乙腈 ACN 0 .0 0 9 1 1 2 1 .0 1 6A C Np kP a? ? ? * ACNpx E? ? ? 塔底 ACN 含量 *0 .0 0 1 0 8AC N AC Nxx??，溶液未達(dá)飽和。 (d)氫 氰酸 HCN 0 .0 1 7 1 1 2 1 .8 9 2H C Np kP a? ? ? * 1824H C NH C N H C Npx E? ? ? 塔底 HCN 含量 * C N H C Nxx?? 從計算結(jié)果可知，在吸收塔的下部，對 HCN 的吸收推動力為負(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 0～ 40℃ 的平均摩爾熱容如下 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 pC 表 10 各組分在 0～ 40℃ 的平均摩爾熱容 15( 9 61. 92 9 72. 38 10. 31 29. 46 161 .12 29. 29 12. 23 36. 75 11. 1763. 35 55 52. 09 3 62.