【正文】 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 47 頁 f. 檢驗(yàn)前面關(guān)于 AN、 HCN、 ACN、 ACL全部溶于水的假設(shè)的正確性 因?yàn)橄到y(tǒng)壓力 1MPa,氣相可視為理想氣體， AN、 HCN、 ACN、 ACL的量相對(duì)于水很小，故溶液為稀溶液，系統(tǒng)服從亨利定律和分壓定律。出塔氣溫度 10℃，壓力 101 kPa c．入塔吸收液溫度 5℃ d．出塔 AN溶液中含 %（ wt） （ 2）物料衡算 設(shè)入塔氣中的 AN、 HCN、 ACL、 CAN等組分全部被水吸收， C3H6,C3H8,O2,N2,CO2,等組分不溶于水，因此 ， 出 塔 干 氣 體 有 () ， () ，()， ()， ()。 (2)物料衡算 出口氣體溫度 40℃， 40℃飽和蒸汽壓力為 PoH2O== 設(shè)出口氣體中含有 x kmol/h 的蒸汽，根據(jù)分壓定律有： )( ???? xx 解得 x=∴ 蒸汽的冷凝量為 =因此得到換熱氣體殼方的物料平衡如下 : (3)熱量衡算 Q1= 106kJ/h b. 蒸汽冷凝放熱 Q2 hkJQ /109 2 4 0 18 8 3 0 0 62 ???? Q3 hkJQ /105 2 )040(1 8 8 3 0 0 53 ????? Q4 出口氣體各組分在 0~40℃的平均比熱容如下： 流量和 組成 組分 入 口 氣 體 出 口 氣 體 冷凝水 Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) Kg/h %(wt) C3H6 C3H8 O2 N2 H2O 100 AN ACN HCN ACL CO2 合計(jì) 20877 100 100 557 100 100 100 組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 ? ?) C 40176。 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把數(shù)據(jù)代入平衡方程： 9565566 Q????? ????????? 解得 Q9= 106kJ/h (j)循環(huán)冷卻器的冷卻水用量 W 設(shè)循環(huán)冷卻器循環(huán)水上水溫度 32℃，排水溫度 36℃。 K）。 k)] 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 47 頁 ACN的冷凝量 kg/h，其冷凝熱為 728 kJ/ kg HCN的冷凝量 kg/h，其冷凝熱為 kJ/ kg 所以 hkJQ / 1 7 82 4 4 2 80 .3 0 5 86 1 54 5 ??????? (e)氨氣和放熱 Q5 每生成 1mol硫酸銨放熱 hkJQ / 53 ????? (f)硫酸稀釋放熱 Q6 硫酸的稀釋熱為 749 kJ/ kg H2SO4 ∴ Q6= 749= 105kJ/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 d. 熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量 Q1 +Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q8=Q7+Q2+Q9 (a)入塔氣體帶出熱 Q1 入塔氣體帶入熱量與廢熱鍋爐出口氣體帶出熱量相同。 又，查硫酸銨的溶解度數(shù)據(jù)得知， 80℃ 時(shí)，每100g 水能溶解 硫酸銨，而釜液的硫酸銨含量為 45g(NH4)2SO4/100gH2O,所以 釜液溫度控制 81℃ 。 流量和組 成 組分 入 塔 氣 新鮮吸收液 排放廢液 出 塔 氣 Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) Kg/h %(wt) Kg/h %(wt) Kmol/h Kg/h %(mol) %(wt) C3H6 0 0 0 0 C3H8 0 0 0 0 NH3 0 0 0 0 0 0 0 0 O2 0 0 0 0 N2 0 0 0 0 H2O 7 AN 0 0 ACN 0 0 HCN 0 0 ACL 0 0 0 0 CO2 0 0 0 0 H2SO4 0 0 0 0 93 0 0 0 0 (NH4)SO4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 合計(jì) 20877 100 100 100 100 19733 100 100 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 47 頁 入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低 6℃ ,故為 70℃ 。 K) hkJQ /102 1 6 6 5 7 60900 0 1 5 6 5 1 2 62 ???????? ）（）（ 成分 入塔氣 出塔氣 入塔噴淋液 塔釜排出液 kmol/h kg/h %(mol) %(wt) kmol/h kg/h %(mol) %(wt) kg/h %(wt) kg/h %(wt) O2 0 0 0 0 N2 0 0 0 0 H2O 47500 45254 AN 0 0 0 0 0 0 0 0 ACN 0 0 0 0 0 0 0 0 氰醇 0 0 0 0 0 0 0 0 ACL 0 0 0 0 0 0 0 0 合計(jì) 100 100 100 100 47507 100 45261 100 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 47 頁 （ c） 105℃入塔噴淋液帶入熱量 Q3 hkJQ /)0105( 7 5 0 7 73 ????? (d)求出塔熱水溫度 t 出塔熱水帶出的熱量用 Q4表示，則 ttQ 1 8 9 3 7 5 2 6 14 ??? 按熱損失 5%計(jì)，則 hkJQ /)( 676 ?????? 熱平衡方程 Q1+Q3=Q2+Q4+Q 代入數(shù)據(jù)： 6676 8 9 3 7 ???????? t 解得 t=79℃ （ 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） 底出口液體的組成如下： 組分 H2O AN ACN HCN H2SO4 (NH4)2SO4 合計(jì) %（ wt） 100 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 ，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 hkg / ??? 塔底排出液中， 424 )( SONH 的含量為 %（ wt），因此， 排放的廢液量為 排放的廢液中，各組分的量： H2O =AN =ACN =HCN =H2SO4 = 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 47 頁 (NH4)2SO4 =a. 需補(bǔ)充的新鮮吸收劑（ 93%硫酸）的量為： hkg /????? ）（ 分的量 C3H6 C3H8 O2 N2 AN = ACN = ACL HCN = CO2 H2O 出塔氣中的水 =入塔氣中帶入的水 +新鮮吸收劑帶入水 廢液排出的水 =+ =a. 氨中和塔循環(huán)系統(tǒng)物料平衡表 (3) 熱衡算 a. 出塔氣體溫度 塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為 pH2O=yH2Op= = 設(shè)飽和度為 ，則與塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為： P○ H2O=入塔噴淋液的硫酸銨含量為 100 (NH4)2SO4/100g H2O，已知硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓如表 。/(/ KkgkJc p 1 3 6 2 4 5 2 5 7 6 4 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 47 頁 hm / )( 3??????? 塔頂噴淋液（ 105℃）的密度為 958kg/m3,因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為 958=47507kg/h 出塔氣體中的 O2 、 N H2O的量與反應(yīng)器入口氣體相同，因此 O2 N2 H2O 塔內(nèi)水蒸發(fā)量 =— =∴ 塔液流量 =47507— =e. 飽和塔物料衡算表 (3)熱衡算 從物料平衡表得知，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 M P aPyP OHoH 0 5 6 5 ???? 因飽和度為 ，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，必須控制出塔氣體溫度在 90℃，才能保證工藝要求的蒸汽量 b．入塔熱水溫度 入塔水來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 ）KkgkJc p C，反應(yīng)器入口混合氣 25176。 C，反應(yīng)器入口混合氣 470176。 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， hkJH /)11025)( ( 61 ???