【正文】 2N ， 2CO 等組分不溶于水，則出塔氣中含有水蒸氣的量： hkghk m ol /???? 出塔氣總量為： +2223+5069+69362+4532+625=83496kg/h （ 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 =505867+834969876019630=470970 kg/h 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 =470970+3940+19630625=493920 kg/h (3)熱量衡算 Q1 Q1=105kJ/h Q2 Q2=19630(400)=105kJ/h c 出塔氣帶出熱 Q3 Q3=105kJ/h d 吸收水帶入熱 Q4 Q4=105kJ/h AN 溶液帶出熱 Q5 Q5=2094442t Q6 Q6=22560=105kJ/h 、 ACN、 ACL、 HCN 等氣體的溶解放熱 Q7 溶解熱 =冷凝熱 24 AN、 ACN、 ACL、 HCN 的冷凝熱 表 311 AN、 ACN、 ACL、 HCN的冷凝熱 Q7=9106 +1230 + +1508 = 109kJ/h 熱平衡方程 Q1+Q2+Q3+Q4+Q6+Q7=Q3+Q5 代入數(shù)據(jù)解得 t=℃ 空氣水飽和塔釜液槽 （ 1）空氣飽和塔液體進(jìn)出口流量和液體的溫度由空氣飽和塔物料和熱衡算確定；去水吸收塔的液體流量由水吸收塔物料衡算的確定，排污量按乙腈解析塔來的塔釜液量的 15%考慮；乙腈解析塔塔釜液量和去萃取解析塔的液體量由精致系統(tǒng)的物料衡算確定。 （ 2）物料衡算 進(jìn)料： =679800285000=394800kg/h =271529102021=169529 kg/h x kg/h 出料： 470980 kg/h 180000kg/h 做液體釜的總質(zhì)量平衡得 39480++x=47098+180000 解得 x=86651 kg/h （ 3）熱量衡算 Q1 Q1=394800 （ 1050） = 108KJ/h Q2 Q2=86651 （ 300） = 107 KJ/h Q3 Q3=169529 （ 790） = 107 KJ/h 組 分 AN ACN ACL HCN 冷凝熱 (kJ/kg) 25 Q4 Q4=470980 （ t0） =1970580t KJ/h Q5 Q5=180000 （ t0） =753120t KJ/h t 熱損失按 5%算，熱平衡方程為 （ Q1+Q2+Q3） =Q4+Q5 代入數(shù)據(jù)： （ 108 + 107 + 107 ） =（ 1970580+753120） t 解得 t=℃ 丙烯蒸發(fā)器熱量衡算 （ 1） 計(jì)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 12028kg/h （ 2）有關(guān)資料 a. 下丙烯的沸點(diǎn)為 13℃，汽化熱 410KJ/kg b. 下丙烷的沸點(diǎn)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 Q1=12028 410= 106 KJ/h Q2 Q2=2224 = 105 KJ/h Q 冷損失按 10%考慮 Q=（ 106 + 105 ） = 106 KJ/h 冷凍鹽水用量 平均溫度（ 1℃）下，冷凍鹽水比熱容 () 冷凍鹽水用量為 W=)]2(0[ 5???=914270kg/h 丙烯過濾器熱量衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) 丙烯進(jìn)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 26 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 Q=（ 120200 +22240 ） [65(13)]= 107 KJ/h 加熱蒸汽量為 W= 7? =8590kg/h 上式中 2138KJ/kg 是 蒸汽的冷凝熱 氨蒸發(fā)器熱量衡算 （ 1）計(jì)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 Q=5110 1276 = 105 KJ/h 加熱蒸汽量 W= 6? =3350kg/h 氣氨過熱器 （ 1）計(jì)算依據(jù) 7℃，出口溫度 65℃ 蒸汽為加熱劑。 511 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 Q=5110 {65（ 7） } = 105 KJ/h 加熱蒸汽用量為 W= 5? =420kg/h 混合器 （ 1）計(jì)算依據(jù)氣氨進(jìn)口溫度 65℃，流量 511 kg/h 丙烯氣進(jìn)口溫度 65℃，流量 ，丙烷氣進(jìn)口溫度 65℃，流量 出口混合氣溫度 110℃。濕空氣來自空氣加熱器 （ 2）熱衡算求進(jìn)口濕空氣 的溫度 t 以 0℃為熱衡算基準(zhǔn)。 38363 , NHHCHC 在 0~65℃的平均比熱容 27 表 312 氣態(tài)丙烯丙烷帶入熱 Q1 Q1 Q1=（ 12028 +2224 ）（ 650） = 106 KJ/h Q2 Q2=5110 （ 650） = 105 KJ/h Q3 22,ON 和蒸汽 0~136℃的平均比熱容分別為 KJ/() () KJ/() Q3=（ + +*） 10（ t0） =141140t KJ/h Q4 Q4=（ + +511 + + + ） 10（ 1100） = 10 KJ/h t 熱損失按 10%考慮 熱衡算方程： (Q1+Q2+Q3)=Q4 代入數(shù)據(jù)得 （ 106 + 105 +141140t） = 107 解得 t=136℃ 空氣加熱器的熱量衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) 90℃，出口空氣溫度 136℃ . 表 313 空氣的流量和組成 組分 2O 2N OH2 合計(jì) Kg/h 21071 69362 15461 105894 （ 2）熱衡算求空氣加熱器的熱負(fù)荷和加熱蒸汽量 22,ON 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 Q=（ 69362 +21071 +15461 ）（ 13690） = 106 KJ/h 用 Mpa 蒸汽為加熱劑，其飽和溫度為 ℃，冷凝熱為 2066 KJ/kg，物 質(zhì) C3H6 C3H8 NH4 cP/[kJ/(kg k)] 28 加熱蒸汽用量為 W= 20667141000 =3460kg/h 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 流化床合成反 應(yīng) 器 （ 1） 計(jì) 算依據(jù) 4780kmol/h；入口氣體流量 4633kmol/h。 進(jìn)口壓力 ；出 口壓力 。 應(yīng)溫 度 470℃，氣體離 開 稀相段的 溫 度 為 360℃ 流化床 內(nèi) 的 換熱裝 置以水 為 冷 卻劑 ， 產(chǎn) 生 （ 143℃）的 飽 和蒸汽。 時間 10s （ 2） 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(jì) 算塔 徑 比 較 安全 出口 處 氣體體 積 流量 為 V=4780 40273 ?? =145480 hm/3 = sm/3 取 空床線 速 濃 相段直 徑為 ??d= 取流化床 濃 相段直 徑為 7m （ 3） 濃 相段高度 按接觸 時間 10s 算，推化 劑 的堆體 積為 ??rV = 3m 靜 床高 20 8 ??H = 取膨 脹 比 為 2， 則濃 相段高度 為 ??? RHH = 取 濃 相段高 51m 校核 推化 劑 的堆密度 為 640 3/mkg 推化 劑 的品 質(zhì) W= 640=258620kg= 推化 劑負(fù) 荷 為 ? = )./(63 kgcathHC 29 實(shí)驗(yàn)裝 置的推化 劑負(fù) 荷可 達(dá) 到 )./(63 kgcathHC ，本 設(shè)計(jì) 的值小于 實(shí)驗(yàn)值，是可靠的。 （ 4） 擴(kuò) 大段（此 處 即稀相段）直 徑 取 擴(kuò) 大段氣速 為 操作氣速的一半即 u=氣體流量 為 ?????V=155300 hm/3 = sm/3 擴(kuò) 大段直 徑為 d= ?= 取 12m 擴(kuò) 大段高度 根據(jù)流化床直 徑 12m，空塔氣速 ，查 圖 得 2H /D= 稀相段高度 ?2H 2D= 12= 取 濃 相段冷 去 裝 置的 換熱 面 積 換熱裝 置用套管式， 總 差 傳熱 系 數(shù) 取 233 )./( 2 KmW 換熱裝 置的 熱負(fù) 荷已 由熱衡 算求出 Q= hkj/108 = skj/107 換熱 面 積為 F= 27 3 69)1 434 70(2 33 108 m??? 取 30%的 設(shè)計(jì) 裕量， 則換熱 面 積為 480 2m （ 7）稀相段冷 卻裝 置的 換熱 面 積 用套管式 換熱裝 置，水 為 冷 卻劑 ， 產(chǎn) 生 （ 143℃）蒸 汽。 總傳熱 系 數(shù) 取 20 )./( 2 kmW ， 換熱裝 置 熱負(fù) 荷 為 Q= hkj/107 = sj/106 又 ? ? ? ?143360143470ln143360143470???????mt=267℃ 換熱 面 積為 26720 6???F = 2m 取 30%設(shè)計(jì) 裕量， 則換熱 面 積為 1500 2m 空氣飽和塔 （ 1）計(jì)算 依據(jù) 30 表 314 進(jìn)塔空氣的組成和流量 組分 2O 2N OH2 合計(jì) Kmol/h kg/h 21071 2477 69362 1989 3247 92444 表 315 出塔空氣的組成和流量 組分 2O 2N OH2 合計(jì) Kmol/h kg/h 21071 2477 69362 15461 105918 285000 kg/h，溫度 105℃ 271529 kg/h，溫度 79℃ . Mpa，塔頂壓力 Mpa 170℃，出塔氣溫度 90℃ . 50 50 陶瓷拉西環(huán)（亂堆） (2)塔徑的確定 拉西環(huán)的泛點(diǎn)速度計(jì)算公式為 lg ]))(([ 3 LLGF agw ????= 8/14/1 ??????????????LGGL ?? (33) 式中 F? —— 泛點(diǎn)空塔氣速， m/s； g—— 重力加速度， ； 3?a_____干填料因子， 1?m ； LG??, —— 氣相和液相密度， 3/mkg ； L， G—— 氣相和液相流量， kg/h； L? —— 液體的粘度， mPa.(cP)。 50 50 瓷拉西環(huán)的干填料因子為 177 1?m 。 a. 塔頂處 G? = 273 1 0 5 9 1 8 ?????3/mkg L? =958 3/mkg L=28500 kg/h 31 G= kg/h L? = 把數(shù)據(jù)帶入（ 33）式： 8/14/)(] g [ 2 ???????????Fw 解得 F? =泛點(diǎn)率取 75%，則氣體空塔速度為： W= 13743=出塔操作條件下的氣量； V= ???? =49580 hm/3 = sm/3 塔徑應(yīng)為 d=* = 10 = G? = 273 92444 ?????3/mkg L? =975 3/mkg L= kg/h G=L? = 把數(shù)據(jù)帶入（ 33）式 8/14/) (] g [ 2 ???????????Fw 解得 F? =氣體空塔速度為 w= F? = =入塔氣在操作條件下的氣量： V=3247 ?? =45470 hm/3 = sm/3