【導(dǎo)讀】分析研究，選定適宜的流程方案和設(shè)備類型，確定原則的工藝流程。介、工藝方案的選擇與論證、工藝流程說明、專題論述、參考資料等。字?jǐn)?shù)不小于8000字。寸的計(jì)算，工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì)，完成對(duì)丙烯腈的工藝設(shè)計(jì)任務(wù)。原料用丙烯，氨，空氣為原料。烯85%，丙烷15%；液態(tài)氨含氨100%。典型的反應(yīng)條件為：溫度:850華氏度；壓力:約1atm；接觸時(shí)間:2-6s；實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)得到的轉(zhuǎn)化率為20-80%。當(dāng)丙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)91%時(shí)，該催化劑對(duì)丙烯腈選擇性可達(dá)最大%。六，主要管道流速表。丙烯腈是合成纖維，合成橡膠和合成樹脂的重。熱器預(yù)熱至一定溫度進(jìn)入混合器。溫合器出口氣體混合物進(jìn)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行丙烯。反應(yīng)器出口的高溫氣體先經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量，氣體冷卻到230℃左右進(jìn)人。釜排放一部分含硫酸銨的廢液。氨中和塔出口氣體經(jīng)換熱器冷卻后進(jìn)入水吸收塔，用5～10℃。熱器與氨中和塔出口氣體換熱，濕度升高后去精制工段。

　　

【正文】 )計(jì)算依據(jù) A. 進(jìn)塔空氣的組成和流量 組分 氧 氮 水 合計(jì) kmol/h kg/h 6102 表 15 空氣飽和塔 進(jìn)塔空氣的組成和流量 B. 出塔溫空氣的組成和流量 組分 氧 氮 水 合計(jì) Kmol/h Kg/h 表 16 空氣飽和塔 出塔溫空氣的組成和流量 C．塔頂噴淋液量 ，溫度 105℃ 。 D．塔底排出液量 ，溫度 ℃ 。 E．塔底壓力 ，塔頂壓力 。 F．人塔氣溫度 l70℃ ，出塔氣溫度 90℃ 。 G．填料用 50 50 ? ? ? 陶瓷拉西環(huán) (亂堆 )。 (2)塔徑的確定 根據(jù) 拉西環(huán)的泛點(diǎn)速度計(jì)算公式 1 / 81 / 42 0. 23l g[ ] 0. 02 2 1. 75GGF LLLw aLgG???? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (A) A． 塔頂處 3741 /273 90 3289 .1 273 k g m? ???? ? ? 3958 /L kg m? ? mPa S? ?? L=把數(shù)據(jù)代人 (A)式 解得 /Fw m s? 泛點(diǎn)率取 75％，則氣體空塔速度為 0 .7 5 1 .7 6 0 1 .3 2 0 /w m s? ? ? 出塔操作條件下的氣量： 332 7 3 9 0 0 .1 0 1 32 8 9 .1 2 2 .4 3 9 8 5 .5 8 / 0 .9 9 7 /2 7 3 0 .2 4 3V m h m s?? ? ? ? ? ? 塔徑應(yīng)為： 0 .9 9 7 0 .9 8 60 .7 8 5 1 .3 0 7dm??? B. 塔底處 36102 93 /273 90 013216 .18 22. 4 273 43G k g m? ?? ? ? 3975 /L kg m? ? mPa S? ?? L= 把數(shù)據(jù)代入 (A)式 解得 /Fw m s? 氣體空塔速度為 0 .7 5 1 .8 0 7 1 .3 5 5 /w m s? ? ? 人塔氣在操作條件下的氣量： 3327 3 17 0 0. 10 1321 6. 81 22 .4 32 75 .7 3 / 0. 91 0 /27 3 0. 24 3V m h m s?? ? ? ? ? ? 塔徑應(yīng)為 ： 0 .9 1 0 0 .9 50 .7 8 5 1 .2 9 1dm??? 取塔徑為 ： (3)填料高度 空氣水飽和塔的填料高度確定須考慮兩方面的要求 A. 使出塔氣體中蒸汽 含 量達(dá)到要求 。 B. 使塔頂噴淋液中的 ACN 等在塔內(nèi)脫吸以使出塔釜液中 ACN 等的 含 量盡量低，以減 少朽污水處理負(fù)荷并回收 ACN 等副產(chǎn)物。按工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。取填料高度 1lm 水吸收塔……………………………………………………………… 28 (1)計(jì)算依據(jù) A. 進(jìn)塔氣體流量和組成 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O 合計(jì) kmol/h Kg/h 組分 AN ACN ACL HCN CO2 kmol/h Kg/h 表 17 水吸收塔 進(jìn)塔氣體流量和組成 B．出塔氣體流量和組成 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O CO2 AN 合計(jì) kmol/h 6,70 少量 kg/h 少量 表 18 水吸收塔 出塔氣體流量和組成 隨 入 塔氣進(jìn) 入 的凝水 C． 塔頂噴淋液量 ， 含 AN ％ (wt)，溫度 5℃ 。 D． 塔底排出液量 ，溫度 ℃ 。 E. 塔底壓力 ll2kPa，塔頂壓力 101kPa。 F． 入 塔氣溫度 40℃ ，出塔氣溫度 l0℃ ， G． 出塔氣體中 AN 含 量不 大 于 %(wt)。 h． 填料用 250Y 型塑料孔板波紋填料。 (2)塔徑的確定 塑料孔板渡紋填料的泛點(diǎn)氣速計(jì)算公式為 1 / 81 / 42 0. 23l g[ ] 91 63GGF LLLw aLgG???? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (A) 按塔底情況計(jì)算 FW 81 /273 40 101 .3285 .04 22. 4 273 112G k g m? ?? ?? ? ? 3997 /L kg m? ? mPa S? ?? L= kg/h G= kg/h 23240 /a m m? ?? 把數(shù)據(jù)代人 (A)式 解得 /Fw m s? 空塔氣速為 (泛點(diǎn) 率 取 70%) 0 .7 2 .6 5 1 .8 5 5 /Fw m s? ? ? 氣體在操作條件下的流量為 3327 3 40 10 1. 328 5. 04 22 .4 66 21 / 1. 83 9 /27 3 11 2V m h m s?? ? ? ? ? ? 塔徑應(yīng)為： 1 .8 3 9 1 .1 9 90 .7 8 5 1 .6 3 1dm??? 取塔徑為： (3)填料高度 液體的噴淋密度 3223 0 9 0 8 .3 5 / 9 9 9 .8 4 0 / ( / )0 .7 8 5 1 .0U m m h??? 塑料孔板液紋填料 250Y 的 液 相傳質(zhì)單元高度 OLH ： 當(dāng) 3220 / ( )U m m h??時(shí) ， 25℃ 下的 OLH 為 3240 / ( )U m m h??時(shí)， 25℃ 下的 OLH 為 內(nèi)插得到 3230 / ( )U m m h??時(shí)， 25℃ 下的 OLH 為 m 又 0. 02 34 ( 25 )25( ) ( ) tO L C O L iH H e ?? ?? 塔內(nèi)液體的平均沮度為 (5+)/2=℃ ? 0 .0 2 3 4 ( 9 .1 2 2 5 )0. 20 6 / 0. 29 9OLHe ??? 液相傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算式如下 12**1 1 2 2*11*22( ) ( )lgOLXXNX X X XXXXX??? ? ??? 塔底 31 11 .1 7 6. 24 1018 00 .7 9 11 .1 7X ?? ? ?? 1 810E kPa? 112P kPa? ? *1 1 0 .0 5 2 1 1 2 0 .0 0 7 2810ANpX E ?? ? ? *1 0. 00 72X ??? 塔頂 52 0 . 0 0 5 / 5 3 1 . 6 9 8 1 0(1 0 0 0 . 0 0 5 ) / 1 8X ?? ? ?? 2 kPa? kPa? 出口氣體中含有 AN 不小于 ％ (wt)，因此 45 . 5 1 0 1 0 1 . 3 0 . 0 5 5ANp ?? ? ? ? ? *42 2 0 .0 5 5 1 .0 9 5 1 05 0 6 .6ANpX E ?? ? ? ? 代入數(shù)據(jù)求 OLN ： 3512* * 4 51 1 2 2*1145*226 .2 4 1 0 1 .6 9 8 1 0 1 5 .5 1( ) ( ) ( 0 .0 0 7 3 0 .0 0 4 8 6 ) ( 1 .0 9 5 1 0 1 .6 9 8 1 0 )0 .0 0 7 3 0 .0 0 4 8 6lnln1 .0 9 5 1 0 1 .6 9 8 1 0OLXXNX X X XXXXX??????? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ?? ? 填料高度為 1 5 . 5 1 0 . 2 9 9 4 . 6 4O L O LZ N H m? ? ? ? ? 取填料高度為： 5m 丙烯蒸發(fā)器…………………………………………………………… 30 (1)計(jì)算依據(jù) A. 丙 烯在管外蒸發(fā)，蒸發(fā)壓力 ，蒸發(fā)溫度 l3℃ ，管內(nèi)用 0℃ 的 冷 凍鹽 水 (％NaOH 水溶液 )與丙烯換熱 ， 冷凍鹽水出口溫度 2℃ 。 B. 丙烯蒸發(fā)量 518kg/h，冷凍鹽水用量 kg/h。 C. 丙烯蒸發(fā)器熱負(fù)荷 10 /kJ h? (2)丙烯蒸發(fā)器換熱面積 A．總傳熱系數(shù) (a)管內(nèi)給熱系數(shù) 1? 。 蒸發(fā)器內(nèi)安裝 38 ? ? 的 U 型鋼管 80 根。 冷凍鹽水平均溫度 l℃ ．此溫度下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下； 3332. 48 5 10 / ( )0. 54 5 / ( ) 0. 54 5 / ( ).0 47 3 / ( ) 3. 47 3 10 / ( )11 30 .8 /pk g m sW m K J m K sC k J k g K J k g Kk g m????? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 冷凍鹽水流速為 25 9 5 0 1 . 4 4 0 . 2 4 /1 1 3 0 . 8 3 6 0 0 8 0 0 . 7 8 5 ( 0 . 0 3 8 2 0 . 0 0 3 5 ) ms? ??? ? ? ? ? 3( 0 .0 3 8 2 0 .0 0 3 5 ) 0 .2 4 1 1 3 0 3 4 1 3 1 0 0 0 02 .4 8 5 1 0Re ?? ? ? ?? ? ?? ，過渡流 333 . 4 7 3 1 0 2 . 4 8 5 1 0 1 5 . 80 . 5 4 5Pr ?? ? ??? ? 50 . 8 0 . 4 21 1 . 86 1 00 . 0 2 3 R e P r 1 6 2 7 . 2 1 / ( )Re W m Kd?? ???? ? ? ????? (b)管外 液 態(tài)丙烯沸騰給熱系數(shù)取 22 23 26 / ( )W m K? ?? (c)總傳熱系數(shù) 冷凍鹽水方污垢熱阻取 64 10 /m K W???，丙烯蒸發(fā)側(cè)污垢熱阻 取 76 10 /m K W???，鋼管導(dǎo)熱系數(shù) 45 / ( )W m K? 。 331 1 1 0 .0 0 3 5 0 .2 6 4 1 0 0 .1 7 6 1 06 2 7 .2 1 2 3 2 6 4 5K ??? ? ? ? ? ? ? 2415 / ( )K W m K?? B. 傳熱平均溫差 熱 端 溫差 0(13)=13℃ ，冷端溫差 2(一 13)=11℃ ， 傳 熱平均 溫差為 (1 3 1 1) / 2 1 2mtC? ? ? ? ? C．換熱面積 熱負(fù)荷 554 . 1 3 1 0 / 1 . 1 5 1 0 /Q k J h J s? ? ? ? 換熱面積為 5 21 .1 5 1 0 2 3 .0 44 1 5 1 2 m? ??A= 取安全系數(shù) ，則換熱面積為 循環(huán)冷卻器…………………………………………………………… 32 (1)計(jì)算依據(jù) A．管內(nèi)循環(huán)液流量 90272kg/h。 進(jìn)口 溫度 81℃ ，出口溫度 ℃。 B. 管外冷卻劑為循環(huán)水 ， 進(jìn)口溫度 32℃ ，出口溫度 36℃ ，循環(huán)水流量為 190000kg/h C．熱負(fù)荷為 ? kJ/h． (2)計(jì)算換熱面積 初選 GH90105 型石墨換熱器，換熱面積為 105m2，設(shè)備殼體內(nèi)徑 D=880mm，內(nèi)有外徑32mm、內(nèi)徑 22mm、長 3m 的石墨管 417 根。 換熱管為正三角形排列 ，相鄰兩管的中心距 t=40mm A. 總傳熱系數(shù) (a)管內(nèi)循環(huán)液側(cè)的給熱系數(shù) 1? 平均流體溫度 ( 8 1 7 0 .0 4 ) / 2 7 5 .5 2tC? ? ? ?，該溫度循環(huán)液的物性數(shù)據(jù)如下 31140 /kg m? ? 30 .8 5 1 0 / ( )kg m s? ?? ? ? 33 . 3 0 5 / ( ) 3 . 3 0 5 1 0 / ( )pC k J k g K J k g K? ? ? ? ? 0 .5 4 7 / ( ) 0 .5 4 7 / ( )W m K J m K s? ? ? ? ? ? 管內(nèi)流體的流速為 290272 0 . 1 3 8 /1