【正文】 2+ 29720++1233+1507++4530) (1800)=107kJ/h 物質(zhì) C3H6 C3H8 NH3 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 CP 16 Q 按熱損失 10%計 ,需要取出的熱量為 Q=(Q1Q2)=(107)=107kJ/h 產(chǎn)生 MPa 的飽和蒸汽量為 G=107/()=14590kg/h 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算 (1) 計算依據(jù) ，出塔空氣壓力 。 30℃ ，相對濕度 80%，空壓機出口氣體溫度 170℃。 、液比為 （體積比），飽和度 。 ，溫度 105℃ ，組成如 表 35 所示： 表 35 塔頂噴淋液各組 成 O2 H2O N2 (2) 物料衡算 進塔干空氣量 =(+)= 查得 30℃ ，相對濕度 80%時空氣濕含量為 水氣 /kg 干空氣，因此，進塔空氣帶入的水蒸汽量為 90420=1990kg/h 氣液比為 ，故進塔噴淋液量為 (+)(273+170)/2731/= 塔頂噴淋液（ 105℃ ） 的密度為 958kg/m3,因此進塔水的質(zhì)量流量為 958=285000 kg/h 出塔氣體中的 O N H2O 的量與 反應器入口氣體相同，因而 O2 H2O N2 ,2kg/h 組分 AN ACN 氰醇 ACL H2O 合計 %(wt) 100 17 塔內(nèi)水蒸發(fā)量 == ∴ 出塔液流量 ==271530kg/h 如下表 36 表 36 飽和塔物料平衡表 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) 2O 65 21 072 8 658.5 21072 0 0 0 0 0 2N 2477.2 69362 2 2477.2 69362 0 0 0 0 0 OH2 921.1 16580 858.9 154 0 285960 6 271489 5 AN 0 0 0 0 0 0 0 0 5 5 25 ACN 0 0 0 0 0 0 0 0 4 氰醇 0 0 0 0 0 0 0 0 3 5 3 53 ACL 0 0 0 0 0 0 0 0 7 2 7 21 合計 100 100 100 100 285000 100 271530 100 (3) 熱衡算 從物料平衡表得知，空氣飽和塔出口氣體中，蒸汽的摩爾分數(shù)為 ，根據(jù)分壓定律，蒸汽的實際分壓為 PH2O=yH2OP== 因飽和度為 ，所以飽和蒸汽分壓應為 查飽和蒸汽表得到對應的飽和溫度為 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 18 入塔水來自精制工段乙腈解吸塔塔釜， 105℃ t 熱衡算基準： 0℃ 氣態(tài)空氣， 0℃ 液態(tài)水 (a)170℃ 進塔空氣帶入熱量 Q1 170℃ 蒸汽焓值為 ，干空氣在 0～ 170℃ 的平均比熱容為 (kgK)。 Q1=(21072+69362 )(1700)+1658=107kJ/h (b)出塔濕空氣帶出熱量 Q2 90℃ 蒸汽焓 2660kJ/kg，空氣比熱容取 (kgK)。 Q2=(21072+69362)(900)+154602660=107kJ/h (c)105℃ 入塔噴淋液帶入熱量 Q3 Q3=285000(1050) =108kJ/h (d)求出塔熱水溫度 t 出塔熱水 帶出熱量 Q4=27350=1136080t 熱損失按 5%計，則 Q5=(107+107)=106kJ/h 熱平衡方程 Q 1+ Q 3= Q 2+ Q4+Q5 代入數(shù)據(jù)： ? + ? = ? + t1136080 +106 解得 t=79℃ 因此，出塔熱水溫度為 79℃ 。 氨中和塔物料衡算和熱量衡算 (1) 計算依據(jù) 。 ，生成硫酸銨。 93%（ wt）。 （即循環(huán)液）的組成如 表 37： 表 37 塔底出口液體的組成 e. 進塔氣溫度 180℃，出塔氣溫度 76℃，新鮮硫酸吸收劑溫度 30℃。 f. 塔頂壓力 MPa，塔頂壓力 MPa。 (2) 物料衡算 排除的廢液量及其組成 組分 H2O AN ACN HCN H2SO4 (NH4)SO4 合計 %(wt) 100 19 進塔氣中含有 ，在塔內(nèi)被硫酸吸收生成硫酸銨，氨和硫酸反應的方程式如下： 2NH3 + H2SO4 (NH4)SO4 (NH4)SO4的生成量，即需要連續(xù)排出的 (NH4)SO4流量為： 132/(217)=2836kg/h 塔底排出液中， (NH4)SO4的含量為 %（ wt），因此，排放的廢液量為： 2836/=9178kg/h 排放的廢液中，各組分的量： H2O 9178 =6290kg/h AN 9178 = ACN 9178 = HCN 9178 = H2SO4 9178 = 424)( SONH 9178 =2836kg/h 新鮮硫酸吸收劑 （ 93% H2SO4） 的量為 ： (9178+98/34)/=2312kg/h 63HC 1659kg/h 83HC 2223kg/h 2O 5066kg/h 2N 69362kg/h AN =9103kg/h ACN =1231kg/h HCN =1505kg/h 2CO 4530kg/h H2O 出塔氣中的水 =入塔氣中帶入水 +新 鮮吸收劑帶入水 廢液排出的水 =29720+2312 =23592kg/h (3) 熱衡算 塔頂氣體中實際蒸汽分壓為 PH2O=yH2OP== 設飽和度為 ，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 20 酸銨 溶液上方的飽和蒸汽壓如 下表 。 根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和 p○H2O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℃ 。 c. 塔釜排出液溫度 表 38 硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓 /MPa 溫度 /℃ (NH4)2SO4含量 /g[(NH4)2SO4/gH2O] 40 45 50 70 80 90 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。 Q1=107kJ/h (b)出塔氣體帶出熱 Q2， 各組分在 0～ 76℃ 的平均比熱容的值 表 39 各組分在 0～ 76℃ 的平均比熱容的值 Q2=(1659+2223+7295+5066+69362+29720 ++1233+1507++4530)(760)= 107kJ/h (c)蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱 Q3 蒸汽在塔內(nèi)的冷凝量 =進塔氣體帶入蒸汽 出口氣帶出蒸汽 =2970023574=6126kg/h 蒸汽的冷凝熱為 kJ/ kg Q3=6126 22466= 108kJ/h (d)有機物冷凝放熱 Q4 Q4=615+728+=4238 kJ/h (e)氨氣和放熱 Q5 每生成 1mol 硫酸銨放熱 物質(zhì) C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 CP 21 Q5=28361000/132=106kJ/h (f)硫酸稀釋放熱 Q6 硫酸的稀釋 熱為 749 kJ/ kg Q6=2150 749= 106kJ/h (g)塔釜排放的廢液帶出熱量 Q7 根據(jù)塔釜排放的廢液中 H2O 與 (NH4)2SO4的摩爾比，查氮肥設計手冊得此組分的硫酸銨水溶液比熱容為 kJ/（ kgK） Q7= 105kJ/h (h)新鮮吸收劑帶入熱 Q8 30℃ 、 93% H2SO4的比熱容為 kJ/（ kgK）。 Q8= （ 300） =111200kJ/h (i)求循環(huán)冷卻器熱負荷 Q9 因操作溫度不高，忽略熱損失。把數(shù)據(jù)代入平衡方程： 解得 Q9= 106kJ/h (j)循環(huán)冷卻器的冷卻水用量 W 設循環(huán)冷卻器循環(huán)水上水溫度 32℃ ，排水溫度 36℃ 。 W=106/[(3632)]=106kg/h m 30℃ 循環(huán)液的比熱容為 （ kgK），循環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容為 kJ/（ kgK）。 設循環(huán)液流量為 m kg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度 t℃ 。 對新鮮吸收劑與循環(huán)液匯合處列熱平衡方程得： m+105=(m+2312) 70 (31) 對循環(huán)冷卻器列熱平衡方程得： m81m= Q9= 106 (32) 解析（ 31）和（ 32）得 m=1080000kg/h t=℃ 22 換熱 器物料衡算和熱量衡算 (1)計算依據(jù) 進口氣體 76℃，組成和流量與氨中和塔出口氣相同 出口氣體溫度 40℃，操作壓力 (2)物料衡算 出口氣體溫度 40℃， 40℃飽和蒸汽壓力為 OHP2?== 設出口氣體中含有 xkmol/h 的蒸汽，根據(jù)分壓定律有： )( ???? xx 解得 x=蒸汽的冷凝量為 =1963kg/h (3)熱量衡算 Q1= 105kJ/h b. 蒸汽冷凝放熱 Q2 Q2=19630 = 106kJ/h 凝液帶出熱 Q3=19630 （ 400） = 105kJ/h Q4 表 310 出口氣體各組分在 0～ 40℃的平均摩爾熱容 出口氣體各組分在 0~40℃的平均比熱容如下： Q4= 105kJ/h 熱平衡方程： Q1+Q2=Q3+Q4+Q5 解得 Q5= 106kJ/h 水吸收塔物料衡算和熱量衡算 (1)計算依據(jù) 物質(zhì) C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 CP 換熱器 AN 溶液去精制 AN 溶液來自水吸收塔 氣體來自氨中和塔 氣液混合物去水吸收塔 76176。 C 40176。 C 23 40℃ ,壓力 112kPa。出塔氣溫度 10℃，壓力 101 kPa 5℃ AN 溶液中含 %（ wt） （ 2）物料衡算 流量和組成與換熱器出口相同 設入塔氣中的 AN、 HCN、 ACL、 CAN 等組分全部被水吸收，