【導(dǎo)讀】年產(chǎn)10萬噸丙烯腈合成段工藝設(shè)計

　　

【正文】 （ 38） 解得 t=79℃ 換熱器物料衡算和熱量衡算 圖 換熱器的物料圖 (1)計算依據(jù) 進口氣體 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 [11] 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： 11 75( 36 10 )x x ???? （ 39） 解得 x=∴ 蒸汽的冷凝量為 =1636kg/h 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 19 表 換熱氣體殼方的物料平衡 (3)熱量衡算 : Q1= 106kJ/h b. 蒸汽冷凝放熱 Q2 62Q 1 6 3 6 2 4 0 1 . 1 3 . 9 2 8 1 0 k J / h? ? ? ? Q3 63Q 1 6 3 6 0 4 . 1 0 4 (4 0 0 ) 2 . 7 3 0 1 0 k J / h? ? ? ? ? ? e. 出口氣體帶出熱 Q4 46Q ( 132 2065 1 25 65. 61 ) ( 40 0) 10 k J/h? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 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 1383 1383 C3H8 1853 1853 O2 132 4224 132 4224 N2 2065 57814 2065 57814 H2O 1091 19645 3280 16360 100 AN 7588 7588 ACN 25 1025 25 1025 HCN 1257 1257 ACL CO2 3780 3780 合計 3665 98660 100 100 2757 82300 100 100 16360 100 20 表 出口氣體各組分在 0~40℃ 的平均比熱容 熱平衡方程： 1 2 3 4 5Q +Q =Q +Q +Q （ 310） 帶入數(shù)據(jù)得： 6 7 6 5 59 . 4 6 1 0 3 . 9 2 8 1 0 = 2 . 7 3 3 1 0 3 . 7 1 5 1 0 Q? ? ? ? ? ? ? (311) Q5= 107kJ/h 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算 （ 1） 計算依據(jù) 蒸發(fā)壓力 ；加熱劑用 0℃ 的冷鹽水，出口溫度 2℃ ； 丙烯蒸發(fā)量 （ 2） 有關(guān)資料 a. 下丙烯的沸點為 13℃ ，汽化熱 410KJ/kg b. 下丙烷的沸點為 5℃ ，汽化熱 （ 3） 熱衡算秋丙烯蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和冷凍鹽水用量 a. 丙烯蒸發(fā)吸收的熱 Q1 51Q 2 0 0 4 .2 4 1 0 8 .2 1 7 1 0 k J / h? ? ? ? Q2 52Q 3 7 0 . 5 3 7 6 . 6 1 . 4 0 1 0 K J / h? ? ? ? Q 冷損失按 10%考慮 555Q 1 . 1 ( 8 . 2 1 7 1 0 1 . 4 0 1 0 ) 1 . 0 5 7 1 0 K J / h? ? ? ? ? ? ? 平均溫度 （ 1℃） 下，冷凍鹽水比熱容 () 冷凍鹽水用量為 : ? ?61 .0 5 7 1 0W 1 5 2 3 0 5 k g / h3 .4 7 0 2????????? 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 ? ?)/(/ KkgkJcp 21 丙烯過熱器熱量衡算 （ 1） 計算依據(jù) 丙烯進口溫度 13℃ ，出口溫度 65℃ ，用 蒸汽為加熱劑。 （ 2） 熱衡算求丙烯過熱器熱負(fù)荷和加熱蒸汽量 丙烯氣的比熱容為 ()，丙烷氣比熱容 ()，熱損失按 10%考慮，需要加熱蒸汽提供的熱量為 : ? ? 5Q 1 . 1 ( 2 0 0 4 . 2 1 . 4 6 4 3 7 0 . 5 1 . 7 1 5 ) 6 5 1 3 2 . 7 8 1 0 k J / h? ? ? ? ? ? ? ????? 加熱蒸汽量為 : 8 10 13 k g /h2138W ??? 上式中 2138kJ/kg 是 蒸汽的冷凝熱 氨蒸發(fā)器熱量衡算 （ 1） 計算依據(jù) 。 飽和蒸汽，冷凝熱為 2138 kJ/h （ 2） 有關(guān)資料 下氨的蒸發(fā)溫度為 7℃ ，汽化熱為 1276kJ/kg （ 3） 熱衡算求氨蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽用量 冷損失按 10%考慮，氨蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q 6Q 85 1. 87 12 76 1. 1 1. 19 57 10 k J/ h? ? ? ? ? 加熱蒸汽量 : 10 k g /h2138W ??? 氣氨過熱器 （ 1） 計算依據(jù) 7℃ ，出口溫度 65℃ 蒸汽為加熱劑。 kg/h （ 2） 熱衡算求其氣氨過熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽用量 氨氣的比熱容為 KJ/()，冷損失按 10%算。氣氨過熱器的熱負(fù)荷為 6Q 8 5 1 . 8 7 1 2 7 6 1 . 1 1 . 1 9 5 7 1 0 K J / h? ? ? ? ? 加熱蒸汽用量為 : 22 51 .4 9 6 1 0 7 0 k g /h2138W ??? 混合器 （ 1） 計算依據(jù) 氣氨進口溫度 65℃ ，流量 丙烯氣進口溫度 65℃ ，流量 ，丙烷氣進口溫度 65℃ ，流量 氣溫度 110℃ 。濕空氣來自空氣加熱器 （ 2） 熱衡算求進口濕空氣的溫度 t 以 0℃ 為熱衡算基準(zhǔn)。 表 C3H6,C3H8,NH3, 在 0~65℃ 的平均比熱容 物質(zhì) 63HC 83HC 3NH /cp kJ/() a. 氣態(tài)丙烯丙烷帶入熱 Q1 51Q (2 0 0 4 . 2 1 . 5 6 9 3 7 0 . 5 1 . 8 2 ) ( 6 5 0 ) 2 . 4 8 2 1 0 K J / h? ? ? ? ? ? ? b. 氣氨帶入熱 Q2 52Q 8 5 1 . 8 7 2 . 1 9 7 ( 6 5 0 ) 1 . 2 1 7 1 0 K J / h? ? ? ? ? c. 濕空氣帶入熱 Q3 22,ON 和蒸汽 0~136℃ 的平均比熱容分別為 KJ/() (), KJ/()。 3Q ( 1 1 5 6 1 . 4 1 . 0 4 6 3 5 1 2 . 3 2 1 . 8 4 1 2 5 7 6 . 8 8 1 . 9 2 5 ) ( 0) 2 3 5 2 0 K J / htt? ? ? ? ? ? ? ? d. 混合器出口氣體帶出熱 4Q 46Q ( 2 0 0 4 . 2 1 . 5 6 9 3 7 0 . 5 1 . 8 2 8 5 1 . 8 7 2 . 1 9 7 1 1 5 6 1 . 4 1 . 0 4 63 5 1 2 . 3 2 1 . 8 4 1 2 5 7 6 . 8 8 1 . 9 2 5 ) ( 1 1 0 0 ) 3 . 2 1 3 1 0 K J /h? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? e. 熱衡算求進口濕空氣的溫度 t 熱損失按 10%考慮 熱衡算方程： 1 2 3 40 .9 ( Q Q Q ) Q? ? ? ? （ 312） 代入數(shù)據(jù)得 : 5 5 60. 9 ( 2. 42 8 10 1. 21 7 10 23 52 0 t ) = 3. 21 3 10? ? ? ? ? ? 解得 : t=136℃ 空氣加熱器的熱量衡算 （ 1） 計算依據(jù) 90℃ ，出口空氣溫度 136℃ . 23 表 空氣的流量和組成 組分 O2 N2 H2O 合計 kg/h N2 ,O2和蒸汽 90~136℃ 的平均比熱容分別為 KJ/() (), KJ/()。 熱損失按 10%考慮，空氣加熱器的熱負(fù) 荷為 : 6Q ( 1 1 5 6 1 . 4 1 . 0 4 6 3 5 1 2 . 3 2 1 . 8 4 1 2 5 7 6 . 8 8 1 . 9 2 5 ) ( 1 3 6 9 0 ) 1 . 11 . 1 9 0 1 0 k J / h? ? ? ? ? ? ? ??? 用 Mpa 蒸汽為加熱劑，其飽和溫度為 ℃ ，冷凝熱為 2066 KJ/kg，加熱蒸汽用量為 : 61. 19 0 10 57 5. 99 k g / h2066W ??? 24 第四章 流化床反應(yīng)器的工藝計算 計算依據(jù) a. 出口氣體流量 3985kmol/h。入口氣體流量 3861kmol/h。 b. 氣體進口壓力 ，出口壓力 。 c. 反應(yīng)溫度 470℃ ，氣體離 開稀相段的溫度 為 360℃ 。 d. 流化床內(nèi)的換熱裝置以水的冷卻劑，產(chǎn)生 (143℃ )的飽和蒸汽。 e. 接觸時間 10s。 濃相段直徑 因反應(yīng)過程總物質(zhì)的量增加，故按出口處計算塔徑比較安全 出口處氣體體積流量為 : 332 7 3 4 7 0 0 . 1 0 1 33 9 8 5 2 2 . 4 1 2 1 2 3 0 m / h = 3 6 . 6 8 m / s2 7 3 0 . 1 6 2V ?? ? ? ? ? 取空床線速 [12]濃相段直徑為 : 3 6 .6 8 3 .8 m0 .7 8 5 0 .8d ??? 取流化床濃相段直徑為 4m。 濃相段高度 按接觸時 間 10s 計算，催化劑的堆體積應(yīng)為 : 33 6 .6 8 1 0 3 6 6 .8 mrV ? ? ? 靜床高 : 23 6 6 .8 7 .30 .7 8 5 8oH ???m 1o = 2 = 15 mH RH? ? ? 取濃相段高 15m。 校核 [13]: 催 化劑的堆密度為 3640kg/m 催化劑質(zhì)量 W=674 640=431360kg= ∴ 催化劑負(fù)荷為 : 25 4 7 7 . 2 1 0 0 0 = 1 . 1 0 6 m o l / (h k g cat )431360? ? 試驗裝置的催化劑負(fù)荷可達到 m o lC H /(h g k g c a t)?， 本設(shè)計的值小于試驗值，是可靠的。 擴大段 (此處即稀相段 )直徑 取擴大段氣速為操作氣速的一半即 u=氣體流量 : 332 7 3 3 6 0 0 . 1 0 1 37 9 7 1 . 3 2 2 . 4 2 5 8 8 7 0 m / h = 7 1 . 9 m / s2 7 3 0 . 1 6 2V ?? ? ? ? ? 擴大段直徑為 : 7 1 .9 5 .6 3 m0 .7 8 5 0 .3d ??? 取 6m。 擴大