【導(dǎo)讀】丙烯腈是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，在丙烯系列產(chǎn)品中居第二位，僅次于聚丙烯。烯腈是無(wú)色液體，味甜，微臭，沸點(diǎn)℃。丙烯腈有毒，室內(nèi)允許濃度為／L，在空氣中。近年來(lái)，丙烷氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的研究也取得長(zhǎng)足進(jìn)展，現(xiàn)已處于中試階段。價(jià)格的因素，丙烷的價(jià)格比丙烯低得多，另一方面也為惰性的丙烷開(kāi)拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域。概念設(shè)計(jì)，丙烷為原料生產(chǎn)丙烯腈的成本只是丙烯的64％。③生產(chǎn)能力年生產(chǎn)天數(shù)300天，產(chǎn)量10000t/a丙烯腈。⑤工段產(chǎn)品為丙烯腈水溶液，含丙烯腈約%。氧化一步合成丙烯腈新工藝，又稱Sohio法。由于丙烯價(jià)廉易得，又不需劇毒的HCN，從此丙烯腈。的生產(chǎn)發(fā)生了根本的變化。迄今為止，丙烯腈的工業(yè)生產(chǎn)都以此方法進(jìn)行。丙烯氨氧化制丙烯腈主要有五種工藝路線，即Sohio法、Snam法、Distiners-Ugine法、生成丙烯腈，其中Sohio法和Montedison-UOP法采用流化床反應(yīng)器，其他方法采用固定床反應(yīng)器。相比較而言，Sohio法有一定的先進(jìn)性，Snam法和Distillers-Ugine法丙烯的消耗定額比較高，而

　　

【正文】 加 熱劑 ，其 飽 和 溫 度 為 ℃，冷凝 熱為 2066 KJ/kg，加 熱 蒸汽用量 為 hkgW / 6 ??? 卻 器 （ 1） 計(jì) 算依據(jù) 來(lái) 自空氣 飽 和塔釜液槽，流量 為 78496 kg/h， 溫 度 為 ℃ 口溫 度 40℃ . 卻劑 極 為 循 環(huán) 水， 進(jìn) 口 32℃，出口 40℃ （ 2）熱衡 算求冷 卻 器的 熱負(fù) 荷和冷 卻劑 用量 熱負(fù) 荷 hkJQ /104 3 )(1 8 8 4 9 6 7?????? 冷 卻劑 （循 環(huán) 水）用量 為 hkgW /429912)3240( 7 ???? 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 47 頁(yè) 吸收水第二冷 卻 器 （ 1） 計(jì) 算依據(jù) a. 吸收水 進(jìn)口溫 度 為 40℃，出 口溫 度 25℃ b. 冷 卻劑為 深井水， 進(jìn) 口 溫 度 18℃，出 口溫 度 21℃ c. 吸收水流量 為 78496 kg/h （ 2）熱衡 算求冷 卻 器的 熱負(fù) 荷和深井水用量 冷 卻 器 熱負(fù) 荷 hkJQ /)2540( 8 4 9 6 6????? 深井水用量 hkgW /392447)1821( 6 ???? 卻 器 （ 1） 計(jì) 算依據(jù) 進(jìn)口溫 度 為 25℃，出 口溫 度 5℃ 卻劑為 冷 凍鹽 水， 進(jìn)口溫 度 5℃，出 口溫 度 5℃ 為 78496kg/h （ 2）熱衡 算求冷 卻 器的 熱負(fù) 荷和冷 凍鹽 水用量 冷 卻 器 熱負(fù) 荷： hkJQ /)525( 6????? 冷 凍鹽 水的比 熱容為 KJ/(，冷 凍鹽 水用量 hkgW /189145)]5(5[ 6 ????? 主要設(shè)備的工藝計(jì)算 飽 和塔 （ 1） 計(jì) 算依據(jù) 塔空氣 的組 成和流量 組 分 O2 N2 H2O 合計(jì) Kmol/h Kg/h 的組 成和流量 組 分 O2 N2 H2O 合計(jì) Kmol/h kg/h 頂噴 淋液量 47507kg/h， 溫 度 105℃ d. 塔底排出液量 kg/h， 溫 度 79℃ . e. 塔底 壓力 Mpa，塔 頂壓力 Mpa f. 入塔 氣溫 度 170℃，出塔 氣溫 度 90℃ . g. 填料用 50*50* 環(huán)（亂 堆） 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 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 ?? (A) 式中 wf—— 泛 點(diǎn) 空塔氣速， m/s； g—— 重力加速度， 。 3?a_____干填料因子， m1； LG??, —— 氣相和液相密度， kg/m3； 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 177m1. 頂處 G? =1 3 2 4 1 0 1 7 3 902 7 9 91 7 6 5 0 . 4 8 ?????3/mkg L? =958 3/mkg L=47507 kg/h G= kg/h L? = 吧 數(shù) 據(jù) 帶 入（ A）式： 8/14/)(] g [ ???????????Fw 解得 F? =泛 點(diǎn) 率取 75%， 則 氣體空塔速度 為： W= 52= 出塔操作 條 件下的氣量； smhm /??????? 塔 徑應(yīng)為 md ??? 3/0 3 2 6 1 0 1 7 31 7 02 7 4 1 . 0 81 5 4 0 5 . 3 2 mkgG ??????? 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 47 頁(yè) L? =975 3/mkg L= kg/h G= L? = 把 數(shù) 據(jù) 帶 入 （ A）式 8/14/)(] g [ 2 ???????????Fw 解得 wF= 氣體空塔速度 為 w=== 入塔氣在操作 條 件下的氣量： smhmV / 33 ??????? 塔 徑為 md ??? 取塔 徑為 （ 3） 填料高度 空氣水 飽 和塔的填料高度確定必 須 考 慮兩方 面的要求 a. 式出塔氣體中蒸汽含量 達(dá) 到要 求。 b. 式塔 頂噴 淋液中 CAN 等在塔 內(nèi)脫 吸以使出塔釜液中 CAN 等的含量 盡 量低，以 減 少污水 處理 負(fù) 荷并回收 CAN等副 產(chǎn) 物。 c. 按工廠 實(shí)際經(jīng)驗(yàn) ，取填料高度 11m。 水吸收塔 (1)計(jì)算依據(jù) a. 進(jìn)塔氣體流量和組成 b. 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 78383kg/h,含 % (wt),溫度 5℃。 d. 塔底排出液量 kg/h,溫度 ℃。 e. 塔底壓力 112kPa,塔頂壓力 lOlkPa。 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN ACL HCN CO2 合計(jì) Kmol/h 557 Kg/h 370.5 11561.4 1517.86 205.09 8 6 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN CO2 合計(jì) Kmol/h 少量 Kg/h 370.5 少量 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 47 頁(yè) 40℃ , 出塔氣溫度 10℃。 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 塑料孔板波紋填料的泛點(diǎn)氣速計(jì)算公式為 Lg[ω 2F/g(a/ε 3)(ρ G/ρ L)μ ]=(L/G)1/4(ρ G/ρ L)1/8 按塔底情況計(jì)算 WF ρ G =[557 (273+40)/273 ]=ρ L=997kg/m3 L=G=μ L= s(cP) a=240m2/m3 ε = 代入數(shù)據(jù)： Lg[ω 2F/ 240/ ] =(78383/)1/4()1/8 解得 ω F=泛點(diǎn)率取 70%，則氣體空塔速度為： ω F= =氣體在操作條件下的氣量 : V=557 （ 273+40） /273 塔徑 md ??? 取塔徑為 。 (3) 填料高度 液體的噴琳密度 U=78383/( )=59m3/(m2 h) 塑料孔板液紋墳料 250Y的液相傳質(zhì)單元高度 HOL: 當(dāng) U=40m3/(m2 h)時(shí)， 25℃下的 HOL為 U=60m3/(m2 h)時(shí)， 25℃下的 HOL為 得到 U=59m3/(m2 h)時(shí)， 25℃下的 HOL為 又 （ HOL） 25℃ =（ HOL） t (t25) 塔內(nèi)液體的平均溫度為 (5+)/2=℃ ∴ meH OL 3 7 )(0 2 3 ?? ? 液相傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算式如下 2211221121lg)()(XXXXXXXXXXNOL??????????? 塔底 X1=()= 103 E1=810kPa P=112kPa ∴ X*1=PaN/E1= 112/810= 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 47 頁(yè) X*1=()= 塔頂 X2=()/[()/18]= 105 E2= P= 出口氣體中含有 AN不小于 %(wt),因此 PaN= 104 = ∴ X*2=PaN/E2= 104 代人數(shù)據(jù)求 NOL: )()(lg)()(543543532211221121???????????????????????????????????XXXXXXXXXXNOL ∴ 填料高度為 Z=NOL HOL= = 取填料高度為 7m。 合成反應(yīng)器 (1)計(jì)算依據(jù) a. 出口氣體流量 。入口氣體流量 。 b. 氣體進(jìn)口壓力 ，出口壓力 。 c. 反應(yīng)溫度 470℃，氣體離開(kāi)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(shí)間 10s。 (2)濃相段直徑 因反應(yīng)過(guò)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 smhmV /??????? 取空床線速 濃相段直徑為 md ??? 取流化床濃相段直徑為 。 (3)濃相段高度 按接觸時(shí)間 10s計(jì)算，催化劑的堆體積應(yīng)為 mVr ??? 靜床高 mH 20 ??? mmRHH ????? 取濃相段高 13m。 校核 : 催化劑的堆密度為 640kg/m3 催化劑質(zhì)量 W= 640=43136kg= 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 47 頁(yè) ∴ 催化劑負(fù)荷為 )/( 63 c atkghHCm ol ??? 試驗(yàn)裝置的催化劑負(fù)荷可達(dá)到 molC3H6/(h kg cat)，本設(shè)計(jì)的值小于試驗(yàn)值，是可靠的。 (4)擴(kuò)大段 (此處即