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年產(chǎn)35萬(wàn)噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)--課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

2025-06-13 00:41本頁(yè)面
  

【正文】 流量為m kg/h,循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t℃對(duì)新鮮暖收劑與循環(huán)液匯合處(附圖中A點(diǎn))列熱平衡方程得:m+9267=(m+) 70 (1)對(duì)循環(huán)冷卻器列熱平衡得:m81-m= (2)聯(lián)解式(1)(2)得:m= 圖4℃,組成和流量與氨中和塔出口氣相同出口氣體溫度40℃,表48進(jìn)口氣組成及流量組分C3H6C3H8O2N2ANACN流量kmol/h組分ACLHCNCO2H2O合計(jì)流量kmol/h出口氣體溫度40℃, 40℃飽和蒸汽壓力為設(shè)出口氣體中含有x kmol/h的蒸汽,根據(jù)分壓定律有:解得 x=故,=因此得到換熱器氣體方(殼方)的物料平衡如下表:表49換熱器氣體方(殼方)的物料平衡組分C3H6C3H8H2OO2N2AN流量kmol/h100組分ACNHCNACLCO2冷凝水合計(jì)流量kmol/h(1)換熱器入口氣體帶入熱(等于氨中和塔出口氣體帶出熱)Q1=6673159kJ/h(2)蒸汽冷凝放出熱40℃/kgQ2==(3)冷凝液帶出熱Q3=(400)=(4)出口氣體帶出熱表410出口氣體各組分在0~40℃的平均摩爾熱容組分C3H6C3H8O2N2H2OANACNHCNACLCO2Q4=(+ ++++100++++)(400)=(5)熱衡算求換熱器熱負(fù)荷平衡方程:Q1+Q2=Q3+Q4+Q5代入數(shù)據(jù)求得:Q5=圖5 水吸收塔的局部流程(1)入塔氣流量和組成與換熱器出口相同(2)入塔器溫度40℃,壓力112Kpa;出塔氣溫度10℃,壓力101Kpa(3)入塔吸收液溫度5℃(4)出塔AN溶液中含AN %(wt)(1)進(jìn)塔物料(包括氣體和凝水)的組成和流量與換熱器出口相同進(jìn)口氣量=2342+44+18+32+28+10053+41+27+56+6044=(2)出塔氣的組成和量出塔干氣含有:C3H6 23kmol/h =966kg/hC3H8 O2 N2 CO2 10℃水的飽和蒸汽壓,總壓P=101325pa出塔器中干氣總量=23++++ =出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得,計(jì)算如下:出塔氣總量為:966+++40390+=(3)塔頂加入的吸收水量①出塔AN溶液總量出塔AN溶液中,%(wt),因此,②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 =+-- =(4)塔底AN溶液的組成和量AN、ACN、HCN、ACL全部被水吸收,因?yàn)樗譇N溶液中的AN、CAN、HCN、ACL的量與進(jìn)塔氣、液混合物相同,AN溶液中的水量按全塔水平衡求出AN溶液中的水量=塔頂加入水+進(jìn)塔氣液混合物中的水出塔氣帶出的水 =+ =(5)水吸收塔平衡如下:表411水吸收塔物料平衡入塔氣組分C3H6C3H8H2OO2N2ANACNHCNACLCO2合計(jì)流量Kmol/h100601921摩爾分?jǐn)?shù)1入塔凝液kg/h入塔水kg/h出塔氣流量kmol/h000060塔底出口AN溶液kmol/h001599400100016145kg/h002878860053070(6)檢驗(yàn)前面AN、ACN、ACL、HCN全部溶于水的假設(shè)的正確性因系統(tǒng)壓力小于1Mpa,氣相可視為理想氣體,AN、ACN、ACL、HCN的量相對(duì)于水很小,故溶液為稀溶液。K)0~110℃0~360℃0~470℃(1)濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量假設(shè)如下熱力學(xué)途徑:各物質(zhì)25~t℃平均比熱容用0~t℃的平均比熱容代替,誤差不大因此:若熱損失取 的5%,則需有濃相段換熱裝置取出的熱量(即換熱裝置的熱負(fù)荷)為: 的飽和蒸汽(飽和溫度143℃)143℃飽和蒸汽焓:143℃飽和水焓:所以:(2)稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量以0℃氣體為衡算基準(zhǔn)進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為:離開(kāi)稀相段的氣體帶出熱為:熱損失取4%,則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為: 的飽和蒸汽,產(chǎn)生的蒸汽量為:(1) ,(2) 空壓機(jī)入口空氣溫度30℃,相對(duì)溫度80%,空壓機(jī)出口氣體溫度170℃(3) 飽和塔氣、(體積比),(4) 塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液,溫度105℃,組成如下:表44塔頂噴淋液的組成組分ANACN氰醇ACL水合計(jì)%(Wt)100(5) 塔頂出口濕空氣的成分和量按反應(yīng)器入口氣體的要求為:O2:,N2: kmol/h, kg/hH2O:, kg/h(1)進(jìn)塔空氣量查得30℃,相對(duì)濕度80%.因此,進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為:(2)進(jìn)塔熱水量氣、故進(jìn)塔噴淋液量為:塔頂噴淋液105℃的密度為 ,因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為:(3)出塔濕空氣量出塔氣體中的 ONH2O的量與反應(yīng)器入口氣體相同,因而:O2:,N2: kmol/h, kg/hH2O:, kg/h(4)出塔液量(1)空氣飽和塔出口氣體溫度空氣飽和塔出口氣體中,蒸汽的摩爾分?jǐn)?shù)為:根據(jù)分壓定律,蒸汽的實(shí)際分壓為:,.所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為:查飽和蒸汽表得到對(duì)應(yīng)的飽和溫度為90℃,因此,須控制出塔氣體溫度為90℃.才能保證工藝要求的蒸汽量(2)入塔熱水溫度入塔水來(lái)自精制工段乙腈解吸塔塔釜,105℃(3)由熱衡算求出塔熱水溫度t熱衡算基準(zhǔn):0℃氣態(tài)空氣,0℃液態(tài)水①170℃進(jìn)塔空氣帶入的熱量Q1:170℃,干空氣在0~l70℃的平均比熱容 ②出塔濕空氣帶出熱量Q290℃蒸汽焓2660kJ/kg,空氣比熱容取 ③105℃入塔噴淋液帶入熱量Q3④求出塔熱水溫度t出塔熱水帶出熱量:熱損失按5%者,則熱平衡方程Q1+Q3=Q2+Q4+Q損+=++解得t=℃故,℃(1)入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同(2)在中和塔內(nèi)全部氨被硫酸吸收,生成硫酸銨(3)新鮮硫酸吸收劑的含量為93%(wt)(4)塔底出口液體(即循環(huán)液)的組成如下表45循環(huán)液組成組分水ANACNHCN硫酸硫酸銨合計(jì)%(wt)100(5)進(jìn)塔氣溫度l80℃,出塔氣溫度76℃,新鮮硫酸吸收劑溫度30℃(6),圖2 氨中和塔局部流程1—氨中和塔; 2—循環(huán)冷卻器(1)排出的廢液量及其組成進(jìn)塔氣中含有 ,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:的生成量,即需要連續(xù)排出的的流量為:塔底排出液中,(NH4)%(wt),因此,排放的廢液量為:排放的廢液中各組分的量: H2O:AN:CAN:HCN:H2SO4:(NH4)2SO4:(2)需補(bǔ)充的新鮮吸收劑(93%的H2SO4)的量為:(3)出塔氣體中各組分的量C3H6:C3H8: O2:N2:AN:=ACN:=ACL:HCN:=CO2:H2O:+=(1)出塔氣體溫度 塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為:PH2O=yH2OP==,則與出塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為:入塔噴淋液的硫酸銨含量為:表46硫酸銨上方的飽和蒸汽壓:含 量溫 度404550708090根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和PH2O的值,內(nèi)插得到出:℃(2)入塔噴淋液溫度℃,故為70℃(3)塔釜排出液溫度yH2O=入塔氣水蒸汽分壓:PH2O=yH2OP==在釜液(NH4)2SO4含量(),用內(nèi)插法從表中得到,℃,℃ 即81℃。 丙烯腈工藝流程示意圖圖1按年工作日300天,丙烯腈損失率3%,設(shè)計(jì)裕量為6%,則每天每小時(shí)產(chǎn)量:第四部分 物料衡算和熱量衡算(1)丙烯腈產(chǎn)量 ,即F=(2)原料組成(摩爾分?jǐn)?shù)) 丙烯(C3H6)85%,丙烷(C3H8)15%(3)進(jìn)反應(yīng)器的原料配比(摩爾分?jǐn)?shù))為C3H6:NH3:O2:H2O=1::23:3表41反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率為:物質(zhì)丙烯腈(AN)氰化氫乙腈(CAN)丙烯醛CO2摩爾收率(4)操作壓力 進(jìn)口: ,出口:(5)反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度110℃,反應(yīng)溫度470℃,出口氣體溫度360℃ 物料衡算(1)反應(yīng)器進(jìn)口原料氣中各組分的流量C3H6:C3H8:NH3:O2:H2O:N2:(2)反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量丙烯腈:乙腈
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