年產(chǎn)2萬噸稀硝酸工藝設計(編輯修改稿)
2024-07-04 01:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (O2) 將物流中一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)所需的氧，根據(jù)反應式(4),得氧(O2) 。因此，進口物流中游離的氧= = kmol將反應（4）和反應（5）結(jié)合，得吸收二氧化氮(NO2)，生產(chǎn)硝酸的總反應式：反應式 6：4NO2 +2H2O+ O2→4HNO3應用這一反應，在吸收塔氧化生成一氧化氮(NO)所需的氧為： [（NO+ NO2）物料 6 中]1/4 =（+）1/4 = kmol這樣，除進口氣體中的氧量外，完全氧化所需的氧(O2)為： = 4kmol設二次空氣的流量為 ykmol，因此，二次空氣中的氧(O2)為 kmol，其中4 kmol 的氧在吸收塔中和一氧化氮 (NO) 反應，所以尾氣中游離的氧為（）kmol。進入吸收塔的氮(N2)量不發(fā)生變化，所以在尾氣中：氮=從冷凝器進入吸收塔的氮+二次空氣中的氮=（720+）kmol尾氣中其他組分的量可忽略， 主要是氮(N2)和氧(O2)的量， 所以尾氣中氧(O2) 的百分數(shù)為： 由此得y= kmol尾氣中的氧(O2) = 4 = 尾氣中的氮(N2) = + 720 = kmol在尾氣中將含有 %～%一氧化氮(NO),%計，則尾氣組成中一氧化氮(NO)量為： 總流量 =（N2+ O2）流量 =（ + ） = kmol二次空氣的量是根據(jù)所有氮氧化物被吸收的假定計算的， 其也可以由尾氣中O2 濃度假定值計算得到，這一數(shù)值不會變化，但是尾氣中的的數(shù)值要進行校正，以滿足平衡的要求[11] 。從反應(4)和反應(6)可以計算未反應的氧(O2)， 由于 Kmol 的一氧化氮 (NO)未被氧化或吸收，所以尾氣中的(O2)調(diào)整為： +（1/4 + 1/2）= kmol在進口水溫，例如 25℃時， 尾氣將被水所飽和。25℃時，吸收器壓力為 450MPa，則 水的摩爾分率為：103尾氣中的水為（+）103 = 物流（11），所需的水：除在尾氣中允許的一氧化氮(NO)量外，吸收氮氧化物等于生成硝酸(HNO3), （反應式 6） (+) = kmol = 由反應 6,化學計量計算所需的水為： () 2 = kmol 離開吸收器的酸濃度取為 52%（W/W） ，稀釋水為 ()/= kg = kmol 因此，包括進口物流（6）中的水蒸氣，而不計二次空氣的少量水，則總水量為： ++ = 計算結(jié)果，物流組成如下：表4總量校核： 物流(6)+(8)= (9)?+= =(相近) 物流(9)+(11)= (10)+(12)? + 4950 = + =（接近） 從冷凝器 HNO3 = kmol = kg H2O = = 從吸收器 HNO3 = kmol = kg H2O = kmol = kg總量 HNO3 = + = H2O = + = 因此 HNO3 + H2O = kg混酸濃度 =( )100% = % 表5總收率可由氮平衡計算得到： 收率=(生產(chǎn)硝酸( HNO3)中的氮（N 2）Kmol) / (料液氨（NH3） 中的氮（N2）Kmol )100%= ( / 2 )/(100/2)=% 本設計任務是生產(chǎn)2 萬噸/年 （52%）的稀硝酸， 換算成 100%的硝酸則是 萬噸/每年；年生產(chǎn)時間為7200h[16]。 (107)/7200=計算基準為 100kmolNH3，故 放大因子為 不計生產(chǎn)過程中的損失，將所有物流乘以這一因子，例如從冷凝器出來的物流（6）： 表6 （二）能量衡算 基準：1h （透平機）計算壓縮機功率及其所需能量空氣總量 = 一次空氣 + 二次空氣 = （6112+20104++）= (293600)= 在 15℃， 進口條件下 體積流速為 (288/273) = 應用離心壓縮機，從有關(guān)資料中查出 Ep = 74％ 功（單位 kmol）為 出口溫度 設空氣 γ可取為 進口空氣取為 15℃，無中間冷卻，故 由此說明溫度較高，需要進行中間冷卻。假設壓縮機分為兩段。每段的功接近相等。取中間冷卻器氣體出口溫度為 60℃，在等功情況下，中間級壓力為雖然中間壓力取為 ，每段功并不嚴格相等，尤其是進口溫度變化時，但是兩段的功是接近的。 第一段功，進口 15℃ 功 = 第二段功，進口 60℃功 = 總功 = + = kmol1 每小時所需的能 = 3600 = 4680MJ壓縮機出口溫度 = 333 = 447K設為180℃因為溫度較高，因此不必進行預熱就可以進入反應器。氨是在壓力下以液體狀態(tài)貯存的。在 下的飽和溫度為 0℃，假設進入氣化器的料液溫度為 15℃，則氨不需要汽化即可。進入氣化器的流速為1700= 1224kg/hT 型混合空氣 Cp = 1 kJ/kg K 氨蒸氣 Cp = kJ/kg K進料空氣量 = （6112 + 20104） = 在 T 型混合范圍進行能量平衡，取進入氧化器的溫度 t3 為基準溫度，則 1 （180 t3 ）+ （15 t3）= 0 t3 = 130℃ = 403K3. 氧化器假定氧化器是在絕緣條件下操作，所用的數(shù)據(jù)如下：反應 1，△H = 226334 kJ/(kmolNH3 )1反應 2，△H = 316776 kJ/(kmolNH3 )1反應中收率的損失認為是由反應 2 引起的。由反應 1，反應的氨量=進入氧 化器的氨流量 反應器收率 =100 =由反應 2，反應的氨量 =100 = 流量和熱容的數(shù)據(jù)匯總?cè)缦马摫?表7（1）反應熱 Qr,1 = (△Hr,1o) n1 = 226334 = 15644206kJ/h Qr,2 = (△Hr,2o) n2 = 316776= （2）設基準溫度為 25℃，因進料(3)的溫度為 130℃， 所以料氣帶入的
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