【正文】 O2 N2 H2O 100 AN ACN HCN ACL CO2 合計(jì) 100 100 100 100 100 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 ? ?) 設(shè)循環(huán)液流量為 m kg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度 t℃。 K），循環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容為 kJ/（ kg K） ∴ Q8 = （ 300） =(i)求循環(huán)冷卻器熱負(fù)荷 Q9 因操作溫度不高，忽略熱損失。/(/ KkgkJcp 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 47 頁(yè) (c).蒸汽在塔內(nèi)冷凝量 =進(jìn)塔氣體帶入蒸汽 出口氣體帶出蒸汽 == kg/h 蒸汽冷凝熱為 ∴ Q3==510 kJ/h (d).有機(jī)冷凝放熱 Q4 AN 的冷凝量 ， 其冷凝熱為 615kJ/kg ACN 的冷凝量 ，其冷凝熱為 728kJ/kg HCN 的冷凝量 ， 其冷凝熱為 ∴ Q4=615+728+= kJ/h (e).氨氣和放熱 Q5 每生成 1mol 硫酸銨放熱 ∴ Q5=1000510 kJ/h (f). 硫酸稀釋放熱 Q6 硫酸稀釋放熱為 749kJ/kg H2SO4 ∴ Q6= 749= 410 kJ/h (g)塔釜排放的廢液帶出熱量 Q7 塔釜排放的廢液中 H2O 與 (NH4)2SO4 的摩爾比為 / ，查氮肥設(shè)計(jì)手冊(cè)得此組 分的 硫酸銨水溶液比熱容為 kJ/（ kg不會(huì)有硫酸銨結(jié)晶析出 。K) Q2 = (+) (900) + 2660=610 kJ/h （ c） 105℃ 入塔噴淋液帶入熱量 Q3 Q3=(1050) = 610 kJ/h (d)求出塔熱水溫度 t 出塔熱水帶出的熱量用 Q4表示 則 Q4== 熱損失按 5%計(jì)， 則 Q=( 610 + 610 )= 510 kJ/h 熱平衡方程 Q1 + Q3 = Q2 + Q4 + Q 代入數(shù)據(jù)： 610 +610 = 610 + + 510 解得 ： t=80℃ 因此，出塔熱水溫度為 80℃ 氨中和塔物料衡算和熱量衡算 （ 1）計(jì)算依 據(jù) a. 入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同 ，生成硫酸銨 93%（ wt） ： 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 47 頁(yè) ｅ .進(jìn)塔溫度 180℃，出塔溫度 76℃，新鮮硫酸吸收劑溫度 30℃ ｆ .塔頂壓力 MPa ，塔底壓力 （２）物料衡算 進(jìn)塔其中含有 ，在塔內(nèi)被硫酸吸收生成硫酸銨，氨和硫酸反應(yīng)的方程式如下 ： 2 NH 3 + H 2 SO 4 (N H 4 )2 SO 4 硫酸銨的生成量，即需要連續(xù)排出的 424)( SONH 的 流量為 172 ?? = kg/h 上式中 132 是 (NH4)2SO4的分子量， 17 是 NH3的分子量 塔底排出液中， (NH4)2SO4的含量為 %（ wt）， 因此，排放的廢液量為 ： 排出的廢液中，各組分的量： H2O =AN =ACN =HCN =H2SO4 =(NH4)2SO4 =b．需補(bǔ)充的新鮮吸收劑（ 93% H2SO4）的量為： hkg / 2 0 9 3 ???????? ???? c． 出塔氣體中個(gè)組分的量 C3H6 kg/h C3H8 kg/h O2 kg/h 組分 H2O AN ACN HCN H2SO4 (NH4)2SO4 合計(jì) %（ wt） 100 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 47 頁(yè) N2 kg/h AN = kg/h ACN = kg/h ACL kg/h HCN = kg/h CO2 kg/h H2O 出塔氣中的水 =入塔氣中帶入的水 +新鮮吸收劑帶入水 廢液排出 水 += kg/h d. 氨中和塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡表 成分 入 塔 氣 新鮮吸收液 kmol/h kg/h %(mol) %(wt) kg/h %(wt) C3H6 0 0 C3H8 0 0 NH3 0 0 O2 0 0 N2 0 0 H2O 7 AN 0 0 ACN 0 0 HCN 0 0 ACL 0 0 CO2 0 0 H2SO4 0 0 0 0 93 (NH4)SO4 0 0 0 0 0 0 合計(jì) 100 100 100 組分 排放廢液 出 塔 氣 Kg/h %(wt) Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) C3H6 0 0 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 3）熱衡算 塔頂氣體中實(shí)際氣體分壓為 M PaPyP OHoH 0 3 6 9 7 ???? 設(shè)飽和度為 ，則與出塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為 M PaP OH 0 3 7 0 ??? 入塔噴淋液的硫酸銨含量為 4 2 4 23 0 . 91 0 0 4 5 ( ) / 1 0 06 8 . 5 3 g N H S O g H O?? ，已知硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓如下表 硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓 /MPa C3H8 0 0 NH3 0 0 0 0 0 0 O2 0 0 N2 0 0 H2O AN ACN HCN ACL 0 0 CO2 0 0 H2SO4 0 0 0 0 (NH4)SO4 0 0 0 0 合計(jì) 100 100 100 溫度 /℃ ? ?OgHSONHgSONH 2424424 /)(/)( 含量 40 45 50 70 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 47 頁(yè) 根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和 OHP2? 的值，內(nèi)插得到出塔氣的溫度為 76℃ 入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低 6℃ ，故為 70℃ 入塔氣蒸氣分壓 PH2O=yH2Op==, 在釜液 (NH4)2SO4 含量[45g(NH4)2SO4/100gH2O]下溶液上方的飽和蒸汽分壓等于 時(shí)的釜液溫度即為釜液的飽和溫度，內(nèi)插法從表 中 得到，飽和溫度為 ℃，設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低℃ ,即 81℃。 入塔水來(lái)自精制段乙腈解吸塔塔釜， 105℃ t 熱衡算基準(zhǔn)： 0℃ 氣態(tài)空氣， 0℃ 液態(tài)水 （ a） 170℃ 進(jìn)塔空氣帶入熱 量 Q1 170℃ 蒸汽焓值為 ，干空氣在 0~170℃ 的平均比熱容 為）KkgkJc p /(/ KkgkJcp a． 入口 氣體帶入熱（等于反應(yīng)器稀相段氣體帶出熱） Q1= 610 kJ/h b． 出口氣體帶出熱 Q2 =（ ++++ ++++++ )（ 1800） =610 kJ/h c． 熱衡算 求需要取出的熱量 Q 按熱損失 10%計(jì)，需取出的熱量為 Q= () (Q1 Q2) =() 610 =610 kJ/h d. 產(chǎn)生蒸汽量 ∴ 產(chǎn)生 飽和蒸汽的量為 ： hkgG / 3 0 12 7 3 6 105 6 6 ???? 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算 （ 1）計(jì)算依據(jù) ，出塔空氣壓力 Mpa 物質(zhì) 63HC 83HC 3NH 2O 2N H2O ? ?) C，反應(yīng)器入口混合氣 △ H2 25176。 C，反應(yīng)器入口混合氣 △ H 470176。/(/ KkgkJcp 0~110℃ 0~360℃ 0~470℃ 物質(zhì) AN HCN ACN ACL CO2 ? ?) ； 形冷卻管 。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℃的水吸收丙烯腈和其他副產(chǎn)物，水吸收塔塔底得到含丙烯腈約 %的丙烯腈水溶液，經(jīng)換熱器與氨中和塔出口 氣體換熱，溫度升高后去精制工段。其工藝過(guò)程可簡(jiǎn)單表示如下： 水吸收 回收部分 精制部分 反應(yīng)部分 丙烯腈 HCN 乙腈 尾氣 水 硫酸銨液 稀硫酸 丙烯 空氣 氨氣 氨中和 及冷卻 產(chǎn)物和 副產(chǎn)物分離 產(chǎn)物和 副產(chǎn)物精制 反應(yīng) 換熱 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 47 頁(yè) 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 47 頁(yè) 生產(chǎn)工藝流程圖如下： 年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè) 流程簡(jiǎn)介如下： 液態(tài)丙烯和液態(tài)氨分別經(jīng)丙烯蒸發(fā)器和氨蒸發(fā)器氣化，然后分別在丙烯過(guò)熱器和氨氣過(guò)熱器過(guò)熱到 需要的溫度后進(jìn)入混合器；經(jīng)壓縮后的空氣先通過(guò)空氣飽和塔增濕，再經(jīng)空氣加熱器預(yù)熱至一定溫度進(jìn)入混合器。 合成丙烯腈生產(chǎn)過(guò)程中，為了達(dá)到最佳的合成效果， H2/N2 必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，由于工藝過(guò)程對(duì) H2/N2 配比干擾因素較多，應(yīng)迅速檢測(cè)出氫氮比，為此選用采集周期短的質(zhì)譜儀測(cè)出氫氮比，從而能實(shí)現(xiàn)多變量預(yù)估控制，并使 合成塔入口的氫氮比，波動(dòng)最小，得到最佳氫氮比，產(chǎn)生最好的經(jīng)濟(jì)效益。 在線自動(dòng)分析儀表，基本上采用國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的紅外線自動(dòng)分析器和紫外線自動(dòng)分析器，在線質(zhì)譜儀考慮進(jìn)口，在線色譜儀選用國(guó)內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的或者進(jìn)口。對(duì)連鎖較多的裝置還采用PLC系統(tǒng)。將爐機(jī)控制室設(shè)在裝置建筑物內(nèi)，以 利于對(duì)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)視控制。 鍋爐房電站生產(chǎn)裝置的運(yùn)行控制方式，采用爐機(jī)集中控制。從催化劑的國(guó)產(chǎn)化方面考慮，結(jié)合擴(kuò)能改造，應(yīng)逐步采用效能 更為優(yōu)異的 MB93和 MB96催化劑，當(dāng)然，也應(yīng)繼續(xù)開發(fā)應(yīng)用其他性能優(yōu)良的催化劑。催化劑正在不斷地更新?lián)Q代，實(shí)踐證明，居世界領(lǐng)先水平的催化劑有美國(guó) BP的 C49MC、日本化學(xué)公司 的 NS733D 以及我國(guó)的 MB9 MB96 等。主、副產(chǎn)物的相對(duì)生成量，取決于催化劑本身性。 丙烯氨氧化的原理 ： 化學(xué)反應(yīng) 在工業(yè)生產(chǎn)條件下，對(duì)于丙烯氨氧化法，主反應(yīng)生成丙烯腈，是年產(chǎn) 3000 噸丙烯氰 (AN)合成工段換熱器工藝設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 47 頁(yè) 一個(gè)非均相反應(yīng)；與此同時(shí)，在催化劑表面還發(fā)生一系列副反應(yīng) 主反應(yīng)： C3H6 + NH3 + O2 → CH 2 =CHCN + 3H2O 該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：（ △ Hr ） = 主要的副反應(yīng)和相應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)如下 ： （ 1） 生成氫化氰（ HCN） C3H6 + 3NH3 +3O2 3HCN + 6H20 （ △ Hr） 298= (2)生成丙烯醛（ ACL） C3H6 + O2 CH2=CHCHO + H2O （ △ Hr） 298=(3)生成乙腈（ ACN） C3H6 + 3/2NH3 + 3/2O2 3/2CH3CN + 3H2O （ △ Hr） 298= (4)生成 CO2和 H2O C3H6 + 9/2O2 3CO2 + 3H2O （ △ Hr） 298=641kJ/mol 上述副反應(yīng)中，生成乙腈和氫氰酸是主要的， CO CO 和 H2O 可以由丙烯直接氧化得到，也可以由丙烯腈、乙腈等再次氧化得到。相比較而言，Sohio法有一定的先進(jìn)性， Snam法和 DistillersUgine法丙烯的消耗定額比較高，而固定床反應(yīng)器的單臺(tái)生產(chǎn)能力遠(yuǎn)小于流化床反應(yīng)器，不利于擴(kuò)大生產(chǎn)能力，而且固定床反應(yīng) 溫度 難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化操作，因此，目前 Sohio法 應(yīng)用 比較普遍，約占全球總生產(chǎn)能力的 90％。迄今為止，丙烯腈的工業(yè)生產(chǎn)都以