【文章內(nèi)容簡介】 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 hkg / ??? 塔底排出液中， 424 )( SONH 的含量為 %（ wt），因此， 排放的廢液量為 排放的廢液中，各組分的量： H2O =AN =ACN =HCN =H2SO4 = 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 11 頁 共 47 頁 (NH4)2SO4 =a. 需補(bǔ)充的新鮮吸收劑（ 93%硫酸）的量為： hkg /????? ）（ 分的量 C3H6 C3H8 O2 N2 AN = ACN = ACL HCN = CO2 H2O 出塔氣中的水 =入塔氣中帶入的水 +新鮮吸收劑帶入水 廢液排出的水 =+ =a. 氨中和塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡表 (3) 熱衡算 a. 出塔氣體溫度 塔頂氣體中實際蒸汽分壓為 pH2O=yH2Op= = 設(shè)飽和度為 ，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表 。 根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和 p○ H2O的值，內(nèi)插得到出塔氣的溫度為 76℃。 流量和組 成 組分 入 塔 氣 新鮮吸收液 排放廢液 出 塔 氣 Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) Kg/h %(wt) Kg/h %(wt) Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) C3H6 0 0 0 0 C3H8 0 0 0 0 NH3 0 0 0 0 0 0 0 0 O2 0 0 0 0 N2 0 0 0 0 H2O 7 AN 0 0 ACN 0 0 HCN 0 0 ACL 0 0 0 0 CO2 0 0 0 0 H2SO4 0 0 0 0 93 0 0 0 0 (NH4)SO4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 合計 20877 100 100 100 100 19733 100 100 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 12 頁 共 47 頁 入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低 6℃ ,故為 70℃ 。 表 硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓 /MPa (NH4)2SO4含量 /lg [(NH4)2SO4/gH2O] 溫度 /℃ 40 45 50 70 80 90 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 ，內(nèi)插法從表 ，飽和溫度為 ℃ ，設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低 ℃ ,即 81℃ 。 又，查硫酸銨的溶解度數(shù)據(jù)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(jié)晶析出。 d. 熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量 Q1 +Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q8=Q7+Q2+Q9 (a)入塔氣體帶出熱 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= 106kJ/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： hkJQ/)076()(62???????????????????????? (c)蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱 Q3 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 Q3= = 106kJ/h (d)有機(jī)物冷凝放熱 Q4 AN的冷凝量 kg/h，其冷凝熱為 615 kJ/ kg 物質(zhì) C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 EP/[kJ/(kg k)] 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 13 頁 共 47 頁 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 所以 hkJQ / 1 7 82 4 4 2 80 .3 0 5 86 1 54 5 ??????? (e)氨氣和放熱 Q5 每生成 1mol硫酸銨放熱 hkJQ / 53 ????? (f)硫酸稀釋放熱 Q6 硫酸的稀釋熱為 749 kJ/ kg H2SO4 ∴ Q6= 749= 105kJ/h (g)塔釜排放的廢液帶出熱量 Q7 塔釜排放的廢液中 H2O 與 (NH4)2SO4的摩爾比為 ，查氮肥設(shè)計手冊得此組 分的 硫酸銨水溶液比熱容為 kJ/（ kg K） ∴ Q7= （ 810） = 105kJ/h (h)新鮮吸收劑帶入熱 Q8 30℃、 93% H2SO4的比熱容為 kJ/（ kg K）。 ∴ Q8= （ 300） =18539kJ/h (i)求循環(huán)冷卻器熱負(fù)荷 Q8 因操作溫度不高，忽略熱損失。把數(shù)據(jù)代入平衡方程： 9565566 Q????? ????????? 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℃。 W= 106/[(3632)]= 105kg/h=e. 求循環(huán)液量 m 30℃循環(huán)液的比熱容為 （ kg K），循環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容為 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℃。 對新鮮吸收劑與循環(huán)液匯合處列熱平衡方程得： m +18539=(m+) 70 (1) 對循環(huán)冷卻器列熱平衡方程得： m 81m = Q9= 106 （ 2） 解析（ 1）和（ 2）得 m=183051kg/h t=℃ 換 熱 器物料衡算和熱量衡算 換熱器 AN 溶液去精制 AN 溶液來自水吸收塔 氣體來自氨中和塔 氣液混合物去水吸收塔 76176。 C 40176。 C 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 14 頁 共 47 頁 (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體相同；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 PoH2O== 設(shè)出口氣體中含有 x kmol/h 的蒸汽，根據(jù)分壓定律有： )( ???? xx 解得 x=∴ 蒸汽的冷凝量為 =因此得到換熱氣體殼方的物料平衡如下 : (3)熱量衡算 Q1= 106kJ/h b. 蒸汽冷凝放熱 Q2 hkJQ /109 2 4 0 18 8 3 0 0 62 ???? Q3 hkJQ /105 2 )040(1 8 8 3 0 0 53 ????? Q4 出口氣體各組分在 0~40℃的平均比熱容如下： 流量和 組成 組分 入 口 氣 體 出 口 氣 體 冷凝水 Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) Kg/h %(wt) C3H6 C3H8 O2 N2 H2O 100 AN ACN HCN ACL CO2 合計 20877 100 100 557 100 100 100 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 ? ?)/(/ KkgkJc p 8 5 5 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 15 頁 共 47 頁 54)040)((???????????????????????Q 熱平衡方程： 54321 Q ???? 帶入數(shù)據(jù)得： 55566 104 1 2 2 9 Q???????? Q5= 106kJ/h (1)計算依據(jù) b. 入塔氣溫度40℃ ,壓力 112kPa。出塔氣溫度 10℃，壓力 101 kPa c．入塔吸收液溫度 5℃ d．出塔 AN溶液中含 %（ wt） （ 2）物料衡算 設(shè)入塔氣中的 AN、 HCN、 ACL、 CAN等組分全部被水吸收， C3H6,C3H8,O2,N2,CO2,等組分不溶于水，因此 ， 出 塔 干 氣 體 有 () ， () ，()， ()， ()。出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得，計算如下： 10℃水的飽和蒸氣壓 aP 1228POH2 ?。,總壓為 101325 aP ，出塔氣中干氣總量： ++++=則出塔氣中含有水蒸氣的量： hkghk m ol /???? 出塔氣總量為： hkg / 3 9 1 1 5 6 ?????? c．塔 頂加入的吸收水量 （ a）出塔 AN溶液總量 （ b）塔頂加入的吸收水量 作水吸收塔的總質(zhì)量衡算得： 入塔吸收液量 =塔底 AN溶液量 +出塔氣體總量 入塔氣量 凝水量 =+ =78383 kg/h d．塔底 AN溶液的組成和量 AN溶液中的水 =塔頂加入的水 +進(jìn)塔氣液混合物中帶入的水 出塔氣中帶出的水 =78383++ = kg/h ： 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 16 頁 共 47 頁