【正文】 西歐丙烯腈生產(chǎn)能力也占世界總生產(chǎn)能力的 30%左右。 美國是丙烯腈生產(chǎn)大國，其生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的 30%。 6 經(jīng)濟分析 生產(chǎn)與消費 國外概況 70 年代以來，隨著合成樹脂、合成橡膠、合成纖維三大合成材料的發(fā)展，丙烯腈的產(chǎn)量增長很快。 ④ 降液管底隙高度 oh ： 3600 hso W o W oLLh l u l u???? 取降液管底隙處液體流速 m s? ? ，則 0 .0 0 1 2 0 .0 1 40 .6 6 0 .1 3ohm??? （ 2） 塔板布置及其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取 取邊緣區(qū)域?qū)挾?? ，破沫區(qū)寬度 ? ，依據(jù) 2 2 22 a r c s in180a xA x R x R R???? ? ????? 1 0 . 0 3 5 0 . 4 6 522cDR W m? ? ? ? ? ? ? ? ?1 0 . 1 2 4 0 . 0 6 5 0 . 3 1 122dsDx W W m? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 20 . 3 1 12 0 . 3 1 1 0 . 4 6 5 0 . 3 1 1 0 . 4 6 5 a r c s in 0 . 3 9 11 8 0 0 . 4 6 5aAm ???? ? ? ? ? ????? 取篩孔直徑 4od mm? ，篩孔中心距 3 12ot d mm?? 。 ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積fA：用弓形降液管的寬度與截面積圖求取 dW 和fA。 ① 堰長 Wl ：取堰長 ? ，即 1 ? ? ? 。 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 1Dm? ，則塔截面積 2 2 21 0 .7 8 544TA D m??? ? ? ? 實際空塔氣速 2 85 4u m s?? 塔內(nèi)件設(shè)計 （ 1） 溢流裝置，選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進口堰。 塔徑 欲求塔徑應(yīng)先求空塔氣速 u ，而 m axuu??安 全 系 數(shù) m ax LVVuC????? 式中的 C 可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，橫坐標(biāo)的數(shù)值為 FIFV,IV,VIVLILL,IL,進 料 板圖 5 1 進 料 板 物 料 及 能 量 衡 算 圖 25 . 0 0 1 2 7 6 7 . 2 1 0 . 0 3 5 70 . 8 2 1 . 2 9hLhVLV ???? ?????? ?????? 板間距 ? ，取板上液層高度 ? ，則圖中的參數(shù)為 0 .3 5 0 .0 7 0 .2 8TLH h m? ? ? ? 根據(jù)以上數(shù)值，查圖得 20 ? 。 飽和蒸汽進料，整個進料變?yōu)?V 的一部分，而兩段的液體流量則相等，即 LL?? ， V V F??? 代入數(shù)據(jù)得到 氣相流量 m s? ，液相流量 m s? 。 取板間距 ? ， 設(shè)計 3 個人孔，高度為 ，進料板高度取 ， 取第一塊板到塔頂?shù)母叨葹? ，取塔釜高度為 則塔高為 ? ? ? ?1 1 0 0 5 0 .3 5 3 0 .5 0 .7 2 0 .8 3 7 .0 5TZ N H m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?實 際 。 塔高 已知塔的理論板數(shù)為 65，進料板為 42。得到理論板為 65。 選擇實際回流比與最小回流比的比值為 ，所以實際回流比為 。 根據(jù)恩特伍德公式計算最小回流比： ? ?, 1i i D mmix R??? ???? , 1i i Fix q??????? 式中， i? 組分 i 的相對揮發(fā)度； q 進料的液相分率； mR 最小回流比； ,iFx 進料混合物中組分 i 的摩爾分數(shù)； ? ?,iDmx最小回流比下餾出液中組分 i 的摩爾分數(shù)； ? 方程的根，對于有 c 個組分的系統(tǒng)有 c 個根，只取 LK HK? ? ??? 的那一個根。 ? ?, mNir irddww ??? ????? ?????? i i if d w?? 由以上兩式計可以得到計算塔頂水的摩爾含量公式： ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ? 46 .85,46 .85, 01 mmNi r r i ri Nr r i rf d wddw????? ? ???? 通過核算此分割合理，物料分配合理 。 表 53 物料衡算 編號 組分 進料 if 餾出液 id 釜液 iw 1 氫氰酸（ LK） 2 丙烯腈（ HK） 3 水 0 ? 用最小塔理論板公式計算最小理論板數(shù)，即 22 lglgABmddwwN???? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ????平 均 式中，idw??????為組分 i 摩爾配比，即組分 i 在餾出液中的摩爾量與在釜液中的摩爾量之比。 進料量為 h ，假定 按 清晰 分割 ，即 3, 0Dx ? 則物料衡算關(guān)系見表 52。 21 設(shè)計所需條件與要求見表 51。 常壓精餾，此時 = 烯 腈 ； = ； =1K氫 氰 酸 。 塔板數(shù)及回流比計算 設(shè)氫氰酸、丙烯腈與水組成的混合液體氣相為理想氣體，液相為理想溶液 ，則組分的氣液平衡常數(shù)按下式計算： siiK p p? 其中， sip 為組分 i 在溫度 T 下的飽和蒸汽壓， p 為系統(tǒng)的壓力。 進料溫度：飽和蒸汽（露點）進料，即 0q? 。其中， : 416 .32 g h k m ol h?丙 烯 腈 ；: h kmol h?水 ； : g h k m ol h?氫 氰 酸 ；以及微量的乙腈與丙烯醛。 ? ? ? ? ? ?6 5 6 78 .9 3 1 0 1 .3 7 1 0 2 .1 5 1 0 1 .0 9 1 0i i i iQ H n H n H k J h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 出 進 5 主要設(shè)備工藝計算 — 脫氫氰酸精餾塔設(shè)計 根據(jù)所處理物料的物系、處理的條件與處理的量，故本工藝選擇板式塔。 萃取精餾塔 能量 衡算 進塔液體溫度為 ℃，萃 取 劑水的進口溫度為 20℃，則 ? ? ? ? 3298 32937=[ 7 0 1 .2 1 2 8 5 .8 3 0 + 8 1 8 5 .1 +1 .3 5 1 0 8 .8 7 + 0 .7 5 8 7 .9 +0 .0 6 2 7 0 .9 ] 1 0[ 7 0 1 .2 1 7 5 .2 9 1 8 6 4 .0 6 1 .3 5 7 0 .6 3 0 .7 5 5 2 .4 2 0 .0 6 1 3 3 .7 ] 1 06 .8 1 0iinHdTk J h? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????進 塔頂蒸出氫氰酸和丙烯腈與水的共沸物，蒸出溫度 ℃，則： ? ? ? ? 3 329837=[ 285 .830 + 185 .1 + 108 .87 ] 10[ 91 6 3 ] 10 [ 40. 6 3 ] 10 10iinHdTk J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???出 ， 氣 19 塔底出料溫度為 ℃，則 ? ? ? ? 33 5 8 .5 32989=[ 6 9 9 .5 9 2 8 5 .8 3 0 + 0 .1 4 1 8 5 .1 +0 .0 1 1 0 8 .8 7 + 0 .7 5 8 7 .9 +0 .0 6 2 7 0 .9 ] 1 0[ 6 9 9 .5 9 7 5 .2 9 1 0 .1 4 6 4 .0 6 0 .0 1 7 0 .6 3 0 .7 5 5 2 .4 2 0 .0 6 1 3 3 .7 ] 1 03 .0 0 1 0iinHdTk J h? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????出 ， 液 根據(jù)能量守恒，故 需要向 萃取塔 的 供熱 量為 10 kJ h? 。 反應(yīng)器 能量 衡算 反應(yīng)器 進口物料 的溫度為 300℃，則： 17 ? ? ? ? ? ? ? ?? ?32985733 3 9= 10 14 1 10 285 .830 5 103 .847 1 010 9 6 8 35 10 91 5 1 2 2510 10 10 10iinHdT k J h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???進 反應(yīng)器出口物料溫度為 470℃，則： ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 3743298=[ 14 1 6 285 .830 5 103 .847+8 185 .1 +1 .35 108 .87 + +0 .06 270 .9 + 2. 4 393 .509 ] 10[ 9 6 35 6 91 1 .875 1 2 25 8iinH ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???出3 3 10 6 3 2 133 .7 1 ]10 [ 8 3 10 4 4] 10 10dT k J h? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 0 9 1 02 .8 1 1 0 1 .3 1 1 0 2 .9 4 1 0i i i iQ H n H n H k J h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 出 進 氨中和塔 能量 衡算 氨中和塔進口氣體溫度為 180℃，新鮮硫酸吸收液溫度為 25℃，則： ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 3298453=[ 4 285 .830 103 .847+8 185 .1 + 108 .87 + + 270 .9 + 2. 4 393 .509 + 870 .4 ] 10[ 5 1 1 .875 77iinH ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ????進3 3 9.42 5 8 133 .7 ]10 [ 8 10 4] 10 10dT k J h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 出塔氣溫度 70℃ ，則： ? ? ? ? ? ?? ? 3343298=[ 4 285 .830 103 .847+8 185 .1 + 108 .87 + + 270 .9 + 2. 4 393 .509 ] 10[ 5 1 1 5 8 0iinH ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???出 , 氣3 3 8.75 133 .7 ]10 [ ] 10 10dT k J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 18 因進出塔熱量守恒，故出塔的熱量為： ? ? ? ? ? ? 9 8 9= 9 .7 7 1 0 1 .6 9 1 0 9 .9 4 1 0i i i i i in H n H n H k J h? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?出 ， 液 進 出 ， 氣。 能量衡算 通過查找資料，整個生產(chǎn)工藝中各 組分 的 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱 ,298f m KH?? 、等壓熱容 pC 及相變熱 H??? 列于表 45。 （ 3）塔側(cè)線采出 : 4 1 3 .5 6 0 .9 8 8 4 0 8 .6 0 k g h??丙 烯 腈 ，采出總量： 408 .60 6 410 .24 kg h?，組成為聚合級 %的丙烯腈 。 （ 3）塔釜液流量及組成 對總塔做物料衡算： = = 481 .85 36. 39 =4 45. 46 kg h?塔 底 液 進 料 量 塔 頂 蒸 出 液 其中， : 4 1 6 .3 2 2 .7 6 4 1 3 .5 6 k g h??丙 烯 腈 ； : h水 ；以及微量的其它雜質(zhì)。 表 44 塔頂溜出液的組成表 組分 氫氰酸 丙烯腈 其它 %（ wt） （ 2）塔頂蒸出液流量及組成 : k g h??氫 氰 酸 ，塔頂蒸出總量為： 7 kg h?。 （ 3）塔底液流量及組成 14 對總塔做物料衡算： = + = + = 1 2 6 3 4 .4 5 k g h塔 底 液 進 料 量 萃 取 劑 塔 頂 蒸 出 液