畢業(yè)設(shè)計---年產(chǎn)6萬噸丙烯腈合成工段的初步設(shè)計

1、<p><b>　　屆畢業(yè)論文</b></p><p>　　年產(chǎn)6萬噸丙烯腈合成工段的初步設(shè)計</p><p>　　系 、 部： 材料與化學(xué)工程學(xué)院 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱 </p>

2、;<p>　　專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　班 級： </p><p>　　完成時間： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　丙烯腈是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，是合

3、成聚丙烯腈纖維，丁腈橡膠和合成塑料的重要單體。本文采用的是原料來源豐富、操作簡單的丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈。通過對從原料的處理到丙烯腈的合成工段的主要單元進行物料和熱量衡算，對空氣加熱器、丙烯蒸發(fā)器、氨蒸發(fā)器的工藝計算，算出了部分設(shè)備的換熱面積，完成了對丙烯腈合成工段的初步設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞 丙烯腈；丙烯氨氧化法；生產(chǎn)；設(shè)計</p><p><b>　　ABSTR

4、ACT</b></p><p>　　Acrylonitrile is an important product for the petrochemical industry, synthetic acrylic fiber, acrylonitrile-butadiene rubber and synthetic plastics important monomers. This article is

5、 a rich source of raw materials, production of ammonia oxidation of propylene nitride. From raw materials handling to the synthesis of acrylonitrile unit's main unit for material and energy balance, air heaters, prop

6、ylene evaporator, ammonia evaporator process calculation, worked out some of the equipment of the he</p><p>　　Key words acrylonitrile; propylene ammonia oxidation；production；design</p><p><

7、b>　　目 錄</b></p><p>　　1 丙烯腈的概論1</p><p>　　1.1 丙烯系產(chǎn)品的生產(chǎn)1</p><p>　　1.2 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈2</p><p>　　1.2.1 丙烯腈的性質(zhì)和用途2</p><p>　　1.2.2 丙烯腈的生產(chǎn)方法3</p>

8、<p>　　1.2.3 反應(yīng)原理3</p><p>　　1.2.4 操作條件4</p><p>　　1.2.5 工藝流程6</p><p>　　1.2.6 典型設(shè)備－流化床反應(yīng)器8</p><p>　　2 總體方案工藝設(shè)計10</p><p>　　2.1 設(shè)計任務(wù)10</p>

9、<p>　　2.2 流程確定10</p><p>　　3 工藝設(shè)計計算12</p><p>　　3.1 物料衡算與熱量衡算12</p><p>　　3.1.1 反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算12</p><p>　　3.1.2 廢熱鍋爐的物料衡算和熱量衡算15</p><p>　　3.1.3 空氣飽和

10、塔物料衡算和熱量衡算16</p><p>　　3.1.4 氨中和塔物料衡算和熱量衡算18</p><p>　　3.1.5 換熱器物料衡算和熱量衡算22</p><p>　　3.1.6 水吸收塔物料衡算和熱量衡算22</p><p>　　3.1.7 空氣水飽和塔釜液槽24</p><p>　　3.1.8 丙烯蒸

11、發(fā)器熱量衡算25</p><p>　　3.1.9 丙烯過濾器熱量衡算25</p><p>　　3.1.10 氨蒸發(fā)器熱量衡算26</p><p>　　3.1.11 氣氨過熱器26</p><p>　　3.1.12 混合器26</p><p>　　3.1.13 空氣加熱器的熱量衡算27</p>

12、<p>　　3.2 主要設(shè)備的工藝計算28</p><p>　　3.2.1 流化床合成反應(yīng)器28</p><p>　　3.2.2 空氣飽和塔29</p><p>　　3.2.3 丙烯蒸發(fā)器32</p><p>　　4 車間布置設(shè)計34</p><p>　　4.1 廠房建筑34</p>

13、<p>　　4.2 生產(chǎn)操作34</p><p>　　4.3 設(shè)備裝修34</p><p>　　4.4 安全要求35</p><p>　　4.5 車間布置說明35</p><p>　　5 環(huán)境保護和安全措施要求36</p><p>　　5.1 丙烯腈生產(chǎn)中的三廢處理36</p>

14、<p>　　5.2 生產(chǎn)安全及防護措施36</p><p><b>　　6 結(jié)論38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　附 錄41</

15、b></p><p><b>　　1 丙烯腈的概論</b></p><p>　　丙烯腈是一種無色、易燃易爆有刺激性臭味的液體，能自聚，在常溫、常壓下呈黃色。由于含有－CN，因此其有劇毒，空氣中最高允許濃度為45ppm。</p><p>　　它是重要的基本有機原料之一，它與丁二烯共聚生成丁腈橡膠，是三大合成材料的重要單體。丙烯腈其用途十分

16、廣泛。世界上大多數(shù)國家50％以上的丙烯腈用于生產(chǎn)腈綸纖維。我國用于生產(chǎn)腈綸的丙烯腈占80％以上。此外，丙烯腈還用于生產(chǎn)ABS、AS、丙烯酰胺、丁腈橡膠及丁腈膠乳、己二腈/己二胺、丙烯腈阻隔性樹脂、聚丙烯腈碳纖維等。 生產(chǎn)丙烯腈的方法主要有環(huán)氧乙烷法、乙炔法及丙烯氨氧化法。前兩種方法因為原料昂貴，需要劇毒的HCN為原料，生產(chǎn)成本高，從而限制了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展。而丙烯氨氧化法具有原料價廉易得，可一步合成、投資少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點得到

17、廣泛應(yīng)用。</p><p>　　此次設(shè)計采用的是丙烷氨氧化法：即丙烷在催化劑的作用下與氨和氧氣（或空氣）反應(yīng)合成丙烯腈。</p><p>　　1.1 丙烯系產(chǎn)品的生產(chǎn)</p><p>　　丙烯的主要來源有兩個，一是由煉油廠裂化裝置的煉廠氣回收；二是在石油烴裂解制乙烯時聯(lián)產(chǎn)所得。丙烯大部分一直來自煉油廠，近年來，由于裂解裝置建設(shè)較快，丙烯產(chǎn)量相應(yīng)提高較快。和世界市場一

18、樣，近年來我國丙烯的發(fā)展速度也逐漸超過了乙烯。2000年，我國乙烯需求量478.89萬噸，而丙烯的需求量卻達到498.85萬噸，首次超過乙烯，之后丙烯的需求量一種保持在乙烯之上。</p><p>　　與乙烯相似，由于丙烯分子中含有雙鍵和α-活潑氫，所以具有很高的化學(xué)反應(yīng)活性。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用丙烯的加成反應(yīng)、氧化反應(yīng)、羧基化、烷基化及其聚合反應(yīng)等，可得一系列有價值的衍生物。</p><p>

19、;　　丙烯是重要的有機化工原料，用于生產(chǎn)聚丙烯、異丙苯、羰基醇、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙烯酸、異丙醇等。聚丙烯是我國丙烯最大的消費衍生物。2003年，我國聚丙烯的產(chǎn)量為445.5萬噸，消耗丙烯約444.0萬噸，約占全國丙烯總消費量的72.1%，；2004年我國聚丙烯產(chǎn)量為474.9萬噸，消耗丙烯約480.0萬噸，比2003年增長約8.1%；丙烯腈是我國丙烯的第二大衍生物，2003年，我國丙烯腈的產(chǎn)量約為56.0萬噸，消費丙烯約62.7萬噸，

20、約占全國丙烯總消費量的10.2%；2004年產(chǎn)量約為58.0萬噸，消費丙烯約為65.0萬噸，比2003年增長約3.7%；環(huán)氧丙烷是我國丙烯的第三大消費衍生物，2003年，全國環(huán)氧丙烷的產(chǎn)量約為39.8萬噸，消耗丙烯約35.8萬噸，約占全國丙烯總消費量的5.8%；2004年產(chǎn)量約為42.0萬噸，消耗丙烯約37.8萬噸，比2003年增長約13.1%；丁醇和辛醇也是丙烯的主要衍生物之一，2003年我國丁辛醇的產(chǎn)量合計約為45.35萬噸,共消耗

21、丙烯約40.7萬噸,約占全國丙烯總消費量的6.6%；2004年產(chǎn)量合計為44.91萬噸，共消耗丙烯約40.3萬噸，比2003年</p><p>　　目前我國丙烯主要衍生物的自給率還很低，需大量進口來維持國內(nèi)的供需平衡，這給我國的丙烯生產(chǎn)提供了廣闊的發(fā)展空間。然而，這些發(fā)展空間并非國內(nèi)公司所能獨享，而將給國內(nèi)外石化公司帶來共同的發(fā)展機遇。實際上，目前我國周邊主要的丙烯生產(chǎn)國和地區(qū)都處于丙烯及其衍生物的凈出口地位，大

22、量向我國出口。中東地區(qū)新增丙烯生產(chǎn)能力的很大一部分也瞄準我國市場，因此未來國內(nèi)市場面臨激烈的競爭。</p><p>　　1.2 丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈</p><p>　　1.2.1 丙烯腈的性質(zhì)和用途</p><p>　　丙烯腈在常溫下是無色透明液體，味甜，微臭，沸點77.5℃，凝固點-83.3℃，閃點0℃，自燃點481℃。可溶于有機溶劑如丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和

23、乙醇中，與水部分互溶，20℃時在水中的溶解度為7.3％(w)，水在丙烯腈中的溶解度為3.1％(w)。其蒸氣與空氣形成爆炸混合物，爆炸極限為3.05～17.5％(v)。丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、異丙醇等會形成二元共沸混合物，和水的共沸點為71℃，共沸物中丙烯腈的含量為88％(w)，在有苯乙烯存在下，還能形成丙烯腈-苯乙烯-水三元共沸混合物。</p><p>　　丙烯腈劇毒，其毒性大約為氫氰酸毒性的十分之一，能

24、灼傷皮膚，低濃度時刺激粘膜，長時間吸入其蒸氣能引起惡心，嘔吐、頭暈、疲倦等，因此在生產(chǎn)、貯存和運輸中，應(yīng)采取嚴格的安全防護措施，工作場所內(nèi)丙烯腈允許濃度為0.002mg/L。</p><p>　　丙烯腈分子中有雙鍵()和氰基()兩種不飽和鍵，化學(xué)性質(zhì)很活潑， 能發(fā)生聚合、加成、水解、醇解等反應(yīng)。</p><p>　　聚合反應(yīng)發(fā)生在丙烯腈的C=C雙鍵上，純丙烯腈在光的作用下就能自行聚合，所以

25、在成品丙烯腈中，通常要加入少量阻聚劑，如對苯二酚甲基醚(阻聚劑MEHQ)、對苯二酚、氯化亞銅和胺類化合物等。除自聚外，丙烯腈還能與苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一種或幾種發(fā)生共聚反應(yīng)，由此可制得各種合成纖維、合成橡膠、塑料、涂料和粘合劑等。</p><p>　　丙烯腈是三大合成的重要單體，目前主要用它生產(chǎn)聚丙烯腈纖維(商品名叫“腈綸”)。其次用于生產(chǎn)ABS樹脂(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯的共聚物)，

26、和合成橡膠(丙烯腈—丁二烯共聚物)。丙烯腈水解所得的丙烯酸是合成丙烯酸樹脂的單體。丙烯腈電解加氫，偶聯(lián)制得的己二腈，是生產(chǎn)尼龍—66的原料。</p><p>　　1.2.2 丙烯腈的生產(chǎn)方法</p><p>　　1960年以前，丙烯腈的生產(chǎn)方法有三種。</p><p>　　(1)環(huán)氧乙烷法 以環(huán)氧乙烷與氫氰酸為原料，經(jīng)兩步反應(yīng)合成丙烯腈。</p>

27、<p><b>　　(2)乙醛法</b></p><p><b>　　(3)乙炔法</b></p><p>　　1952年以后世界各國相繼建立了乙炔與氫氰酸合成丙烯腈的工廠。本方法比上兩法技術(shù)先進、工藝過程簡單，但丙烯腈分離提純較為困難，需大量電能生產(chǎn)電石。雖然這一方法曾被世界各國普遍采用，但生產(chǎn)發(fā)展受到地區(qū)資源的限制。</p&

28、gt;<p>　　由于以上生產(chǎn)方法原料貴，需用劇毒的HCN為原料引進—CN基，生產(chǎn)成本高。限制了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展。1959年開發(fā)成功了丙烯氨氧化—步合成丙烯睛的新方法，該法具有原料價廉易得、工藝流程簡單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等許多優(yōu)點，使其1960年就在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用，很快取代了乙炔法，迅速推動了丙烯腈生產(chǎn)的發(fā)展，成為世界各國生產(chǎn)丙烯腈的主要方法。</p><p>　　1.2.3 反應(yīng)

29、原理</p><p><b>　　(1)主、副反應(yīng)</b></p><p>　　主反應(yīng) ： </p><p>　　CH=CH-CH3 + NH3 +3/2O2 → CH2=CH-CN + 3H2O </p><p>　　丙烯、氨、氧

30、在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，除生成丙烯腈外，尚有多種副產(chǎn)物生成。</p><p><b>　　副反應(yīng)：</b></p><p>　　CH2=CHCH3 + 3NH3 + 3O2 → 3HCN + 6H2O </p><p>　　氫氰酸的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的1/6。</p><p>　　CH2=CHCH3

31、+3/2NH3 +3/2O2 → 3/2CH3CN + 3H2O </p><p>　　乙腈的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的1/7。</p><p>　　CH2=CHCH3 + O2 → CH2=CHCHO + H2O </p><p>　　丙烯醛的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的1/100</p><p>　　CH2=CH

32、CH3 + 9/2O2 → 3CO2 + 3H2O </p><p>　　二氧化碳的生成量約占丙烯腈質(zhì)量的1/4，它是產(chǎn)量最大的副產(chǎn)物。</p><p>　　上述副反應(yīng)都是強放熱反應(yīng)，尤其是深度氧化反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，副產(chǎn)物的生成，必然降低目的產(chǎn)物的收率。這不僅浪費了原料，而且使產(chǎn)物組成復(fù)雜化，給分離和精制帶來困難，并影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了減少副反應(yīng)，提高目的產(chǎn)物

33、收率，除考慮工藝流程合理和設(shè)備強化外，關(guān)鍵在于選擇適宜的催化劑，所采用的催化劑必須使主反應(yīng)具有較低活化能，這樣可以使反應(yīng)在較低溫度下進行，使熱力學(xué)上更有利的深度氧化等副反應(yīng)，在動力學(xué)上受到抑制。</p><p><b>　　(2)催化劑</b></p><p>　　工業(yè)上用于丙烯氨氧化反應(yīng)的催化劑主要有兩大類，一類是復(fù)合酸的鹽類(鉬系)，如磷鉬酸鉍、磷鎢酸鉍等；另一類

34、是重金屬的氧化物或是幾種金屬氧化物的混合物(銻系)，例如Sb、Mo、Bi、V、W、Ce、U、Fe、Co、Ni、Te的氧化物，或是Sb—Sn氧化物，Sb—U氧化物等。</p><p>　　我國目前采用的主要是第一類催化劑。鉬系代表性的催化劑有美國Sohio 公司的C-41、C-49及我國的MB-82、MB-86。一般認為，其中Mo—Bi是主催化劑，P—Ce是助催化劑，具有提高催化劑活性和延長催化劑壽命的作用。按質(zhì)量

35、計，Mo—Bi占活性組分的大部分，單一的MoO3雖有一定的催化活性，但選擇性差，單一的Bi03對生成丙烯腈無催化活性，只有二者的組合才表現(xiàn)出較好的活性、選擇性和穩(wěn)定性。單獨使用P—Ce時，對反應(yīng)不能加速或極少加速，但當(dāng)它們和Mo—Bi配合使用時，能改進MO—Bi催化劑的性能。一般來說，助催化劑的用量在5％以下。載體的選擇也很重要，由于反應(yīng)是強放熱，所以工業(yè)生產(chǎn)中采用流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器要求催化劑強度高，耐磨性能好，故采用粗孔微球型

36、硅膠作為催化劑的載體。</p><p>　　1.2.4 操作條件</p><p>　　(1)原料純度 </p><p>　　原料丙烯是從烴類裂解氣或催化裂化氣分離得到，其中可能含有的雜質(zhì)是碳二、丙烷和碳四，也可能有硫化物存在。丙烷和其它烷烴對反應(yīng)沒有影響，它們的存在只是稀釋了濃度，實際上含丙烯50％的丙烯—丙烷餾分也可作原料使用。乙烯在氨氧化反應(yīng)中不如丙烯活潑，

37、因其沒有活潑的α-H，一般情況下，少量乙烯存在對反應(yīng)無不利影響。但丁烯或更高級烯烴存在會給反應(yīng)帶來不利，因為丁烯或更高級烯烴比丙烯易氧化，會消耗原料中的氧，甚至造成缺氧，而使催化劑活性下降；正丁烯氧化生成甲基乙烯酮（沸點80℃），異丁烯氨氧化生成甲基丙烯腈（沸點90℃），它們的沸點與丙烯腈沸點接近，會給丙烯腈的精制帶來困難。因此，丙烯中丁烯或更高級烯烴含量必須控制。硫化物的存在，會使催化劑活性下降，應(yīng)預(yù)先脫除。</p>&

38、lt;p><b>　　(2)原料的配比</b></p><p>　　合理的原料配比，是保證丙烯腈合成反應(yīng)穩(wěn)定、副反應(yīng)少、消耗定額低，以及操作安全的重要因素。因此，嚴格控制投入反應(yīng)器的各物料流量是很重要的。</p><p>　　a.丙烯與氨的配比（氨比） 在實際投料中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氨比小于理論值1:1時，有較多的副產(chǎn)物丙烯醛生成，氨的用量至少等于理論比。但用量過多

39、也不經(jīng)濟，既增加了氨的消耗量，又增加了硫酸的消耗量，因為過量的氨要用硫酸去中和，所以又加重了氨中和塔的負擔(dān)。因此，丙烯與氨的摩爾比，應(yīng)控制在理論值或略大于理論值，即丙烯:氨＝1:1～1.2左右。</p><p>　　b.丙烯與空氣的配比（氧比） 丙烯氨氧化所需的氧氣是由空氣帶入的。目前，工業(yè)上實際采用的丙烯與氧的摩爾比約為l:2～3（大于理論值1:1.5），采用大于理論值的氧比，主要是為了保護催化劑，不致因

40、催化劑缺氧而引起失活。反應(yīng)時若在短時間內(nèi)因缺氧造成催化劑活性下降，可在540℃溫度下通空氣使其再生，恢復(fù)活性。但若催化劑長期在缺氧條件下操作，雖經(jīng)再生，活性也不可能全部恢復(fù)。因此，生產(chǎn)中應(yīng)保持反應(yīng)后氣體中有2％（按體積計）的含氧量。但空氣過多也會帶來一些問題，如使丙烯濃度下降，影響反應(yīng)速度，從而降低了反應(yīng)器的生產(chǎn)能力；促使反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑床層后，繼續(xù)發(fā)生深度氧化反應(yīng)，使選擇性下降；使動力消耗增加；使反應(yīng)器流出物中產(chǎn)物濃度下降，影響產(chǎn)物

41、的回收。因此，空氣用量應(yīng)有一適宜值。</p><p>　　c.丙烯與水蒸氣的配比（水比） 丙烯氨氧化的主反應(yīng)并不需要水蒸氣參加。但根據(jù)該反應(yīng)的特點，在原料中加入一定量水蒸氣有多種好處，如可促使產(chǎn)物從催化劑表面解吸出來，從而避免丙烯腈的深度氧化；若不加入水蒸氣，原料混合氣中丙烯與空氣的比例正好處于爆炸范圍內(nèi)，加入水蒸氣對保證生產(chǎn)安全有利；水蒸氣的熱容較大，又是一種很好的稀釋劑，加入水蒸氣可以帶走大量的反應(yīng)生成

42、熱，使反應(yīng)溫度易于控制；加入水蒸氣對催化劑表面的積炭有清除作用。另一方面，水蒸氣的加入，勢必降低設(shè)備的生產(chǎn)能力，增加動力消耗。當(dāng)催化劑活性較高時，也可不加水蒸氣。因此，發(fā)展趨勢是改進催化劑性能，以便少加或不加水蒸汽。從目前工業(yè)生產(chǎn)情況來看，當(dāng)丙烯與加入水蒸氣的摩爾比為1:3時，綜合效果較好。</p><p>　　(3)反應(yīng)溫度 </p><p>　　溫度是影響丙烯氨氧化的一個重要因素

43、。當(dāng)溫度低于350℃時，幾乎不生成丙烯腈。要獲得丙烯腈的高收率，必須控制較高的反應(yīng)溫度。溫度的變化對丙烯的轉(zhuǎn)化率、丙烯腈的收率、副產(chǎn)物氫氰酸和乙腈的收率以及催化劑的空時收率都有影響。</p><p>　　當(dāng)反應(yīng)溫度升高時，丙烯轉(zhuǎn)化率、丙烯腈收率都明顯地增加，而副產(chǎn)物乙腈和氫氰酸收率則有所增加。隨著溫度的升高，丙烯腈收率和乙腈收率都會出現(xiàn)一個最大值，丙烯腈收率的最大值所對應(yīng)的溫度大約在460℃左右，乙腈收率最在值所

44、對應(yīng)的溫度大約在417℃左右。生產(chǎn)中通常采用在460℃左右進行操作。另外，在457℃以上反應(yīng)時，丙烯易于與氧作用生成大量CO2，放熱較多，反應(yīng)溫度不易控制。再者，過高的溫度也會使催化劑的穩(wěn)定性降低。</p><p><b>　　(4)接觸時間 </b></p><p>　　丙烯氨氧化反應(yīng)是氣—固相催化反應(yīng)，反應(yīng)是在催化劑表面進行的。因此，原料氣和催化劑必須有一定的接觸

45、時間，使原料氣能盡量轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物。一般說來，適當(dāng)增加接觸時間，可以提高丙烯轉(zhuǎn)化率和丙烯腈收率，而副產(chǎn)物乙腈、氫氰酸和丙烯醛的收率變化不大，這對生產(chǎn)是有利的。但是，增加接觸時間是有限度的，過長的接觸時間會使丙烯腈深度氧化的機會增大，反而使丙烯腈收率下降。同時，過長的接觸時間，還會降低設(shè)備的生產(chǎn)能力，而且由于尾氣中氧含量降低而造成催化劑活性下降，故接觸時間一般為5～l0s。</p><p>　　(5)反應(yīng)壓力

46、 </p><p>　　丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈是體積縮小的反應(yīng)，提高壓力可增大反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。同時，提高壓力也可增加氣體的相對密度，相應(yīng)地可增加設(shè)備的生產(chǎn)能力。但實驗表明，加壓反應(yīng)的效果不如常壓理想。這可能是由于加壓對副反應(yīng)更有利，反而降低了丙烯腈的收率。因此，一船采用常壓操作，適當(dāng)加壓只是為了克服后部設(shè)備及管線的阻力。</p><p>　　1.2.5 工藝流程</p>&l

47、t;p>　　丙烯氨氧化生產(chǎn)丙烯腈的工藝流程如圖1—1所示。</p><p>　　圖1-1 丙烯氨氧化法合成丙烯腈工藝流程圖</p><p>　　1－反應(yīng)器；2－旋風(fēng)分離器；3、10、11、16、22、25－塔頂氣體冷凝器；4－急冷塔；5－水吸收塔；6－急冷塔釜液泵；7－急冷塔上部循環(huán)泵；8－回收塔；9、20－塔釜液泵；12、17－分層器；13、19－油層抽出泵；14－乙腈塔；15－脫

48、氰塔；18、24、30－塔底再沸器；21－成品塔；23－成品塔側(cè)線抽出冷卻器；26－吸收塔側(cè)線采出泵；27－吸收塔側(cè)線冷卻器；28－氨蒸發(fā)器；29－丙烯蒸發(fā)器</p><p>　　原料丙烯經(jīng)蒸發(fā)器（29）蒸發(fā)，氨經(jīng)蒸發(fā)器（28）蒸發(fā)后，進行過熱、混合，從流化床底部經(jīng)氣體分布板進入反應(yīng)器（1），原料空氣經(jīng)過濾由空壓機送入反應(yīng)器（1）錐底，原料在催化劑作用下，在流化床反應(yīng)器中進行氨氧化反應(yīng)。反應(yīng)尾氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器（2

49、）捕集生成氣夾帶的催化劑顆粒，然后進入尾氣冷卻器（3）用水冷卻，再進入急冷塔（4）。氨氧化反應(yīng)放出大量的熱，為了保持床層溫度穩(wěn)定，反應(yīng)器中設(shè)置了一定數(shù)量的U型冷卻管，通入高壓熱水，借水的汽化潛熱移走反應(yīng)熱。</p><p>　　經(jīng)反應(yīng)后的氣體進入急冷塔（4），通過高密度噴淋的循環(huán)水將氣體冷卻降溫。反應(yīng)器流出物料中尚有少量未反應(yīng)的氨，這些氨必須除去。因為在氨存在下，堿性介質(zhì)中會發(fā)生一些不希望發(fā)生的反應(yīng)，如氫氰酸的聚

50、合、丙烯醛的聚合、氫氰酸與丙烯醛加成為氰醇、氫氰酸與丙烯腈加成為丁二腈，以及氨與丙烯腈反應(yīng)生成氨基丙腈等。生成的聚合物會堵塞管道，而各種加成反應(yīng)會導(dǎo)致產(chǎn)物丙烯腈和副產(chǎn)物氫氰酸的損失。因此，冷卻的同時需向塔中加入硫酸以中和未反應(yīng)的氨。工業(yè)上采用硫酸濃度為1.5％(w)左右，中和過程也是反應(yīng)物料的冷卻過程，故急冷塔也叫氨中和塔。反應(yīng)物料經(jīng)急冷塔除去未反應(yīng)的氨并冷至40℃左右后，進入水吸收塔（5），利用合成氣體中的丙烯腈、氫氰酸和乙腈等產(chǎn)物，

51、與其它氣體在水中溶解度相差很大的原理，用水作吸收劑回收合成產(chǎn)物。通常合成氣體由塔釜進入，水由塔頂加入，使它們進行逆流接觸，以提高吸收效率。吸收產(chǎn)物后的吸收液應(yīng)不呈堿性，含有氰化物和其它有機物的吸收液由吸收塔釜泵送至回收塔（8）。其它氣體自塔頂排出，所排出的氣體中要求丙烯腈和氫氰酸含量均小于2×l0-5。</p><p>　　丙烯腈的水溶液含有多種副產(chǎn)物，其中包括少量的乙腈、氫氰酸和微量丙烯醛、丙腈等。在

52、眾多雜質(zhì)中，乙腈和丙烯腈的分離最困難。因為乙腈和丙烯腈沸點僅相差4℃，若采用一般的精餾法，據(jù)估算精餾塔要有150塊以上的塔板，這樣高的塔設(shè)備不宜用于工業(yè)生產(chǎn)中。目前在工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用共沸精餾。在塔頂?shù)帽╇媾c水的共沸物，塔底則為乙腈和大量的水。</p><p>　　利用回收塔（8）對吸收液中的丙烯腈和乙腈進行分離，由回收塔側(cè)線氣相抽出的含乙腈和水蒸氣的混合物送至乙腈塔（14）釜，以回收副產(chǎn)品乙腈；乙腈塔頂蒸出

53、的乙腈水混合蒸汽經(jīng)冷凝、冷卻后送至乙腈回收系統(tǒng)回收或者燒掉。乙腈塔釜液經(jīng)提純可得含少量有機物的水，這部分水再返回到回收塔（8）中作補充水用。從回收塔頂蒸出的丙烯腈、氫氰酸、水等混合物經(jīng)冷凝、冷卻進入分層器（12）中。依靠密度差將上述混合物分為油相和水相，水相中含有一部分丙烯腈、氫氰酸等物質(zhì)，由泵送至脫氰塔（14）以脫除氫氰酸?；厥账猩倭恐亟M分的水送至廢水處理系統(tǒng)。</p><p>　　含有丙烯腈、氫氰酸、水

54、等物質(zhì)的物料進入脫氰塔（15）中，通過再沸器加熱，使輕組分氫氰酸從塔頂蒸出，經(jīng)冷凝、冷卻后送去再加工。由脫氰塔側(cè)線抽出的丙烯腈、水和少量氫氰酸混合物料在分層器（17）中分層，富水相送往急冷塔或回收塔回收氰化物，富丙烯腈相再由泵送回本塔進一步脫水，塔釜純度較高的丙烯腈料液由泵送到成品塔（21）。</p><p>　　由成品塔頂蒸出的蒸汽經(jīng)冷凝后進入塔頂作回流，由成品塔釜抽出的含有重組分的丙烯腈料液送入急冷塔中回收丙

55、烯腈，由成品塔側(cè)線液相抽出成品丙烯腈經(jīng)冷卻后送往成品中間罐。</p><p>　　1.2.6 典型設(shè)備－流化床反應(yīng)器</p><p>　　丙烯氨氧化的反應(yīng)裝置多采用流化床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)如圖1—2所示。流化床反應(yīng)器按其外形和作用分為三個部分，即床底段、反應(yīng)段和擴大段。</p><p>　　床底段為反應(yīng)器的下部，許多流化床的底部呈錐形，故又稱錐形體，此部分有氣體進料管、

56、防爆孔、催化劑放出管和氣體分布板等部件。床底段主要起原料氣預(yù)分配的作用，氣體分布板除使氣體均勻分布外，還承載催化劑的堆積。</p><p>　　反應(yīng)段是反應(yīng)器中間的圓筒部分，其作用是為化學(xué)反應(yīng)提供足夠的反應(yīng)空間，使化學(xué)反應(yīng)進行完全。催化劑受氣體的吹動而呈流化狀，主要集中在這一部分，催化劑粒子的聚集密度最大，故又稱濃相段。為排出反應(yīng)放出的熱量，在濃相段設(shè)置一定數(shù)量的垂直U形管，管中通入高壓軟水，利用水的汽化帶出反應(yīng)

57、熱，產(chǎn)生的蒸汽可作能源。 </p><p>　　擴大段是指反應(yīng)器上部比反應(yīng)段直徑稍大的部分，其中安裝了串聯(lián)成二級或三級的旋風(fēng)分離器，它的主要作用是回收氣體離開反應(yīng)段時帶出的一部分催化劑。在擴大段中催化劑的聚集密度較小，故也稱為稀相段。</p><p>　　2 總體方案工藝設(shè)計</p><p><b>　　2.1 設(shè)計任務(wù)</b></p

58、><p>　?。?）設(shè)計項目名稱 丙烯腈合成工段初步設(shè)計。</p><p>　?。?）生產(chǎn)方法 以丙烯、氨、空氣為原料，用丙烯氨氧化法合成丙烯腈。</p><p>　?。?）生產(chǎn)能力 年產(chǎn)60000噸丙烯腈。</p><p>　?。?）原料組成 液態(tài)丙烯原料含丙烯85%（mol）,丙烷15%（mol）；液態(tài)氨原料含氨100%。</

59、p><p>　?。?）工段產(chǎn)品為丙烯腈水溶液，含丙烯腈1.8%(wt)。 </p><p><b>　　2.2 流程確定</b></p><p>　　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，然后分別在丙烯過熱器和氨氣過熱過熱到需要的溫度后進入混合器：經(jīng)過壓縮后的空氣先通過空氣飽和塔增濕，經(jīng)過空氣加熱器預(yù)熱到一定的溫度再進入混合器?；旌蠚獬隹?/p>

60、的高溫氣體經(jīng)過廢熱鍋爐回收熱量，氣體冷卻到230℃左右進入氨中和塔，在70~80℃下用硫酸吸收反應(yīng)器出口氣體中未反應(yīng)的氨，中和塔塔底的含硫酸銨的酸液經(jīng)過循法冷卻器除去吸熱再返回塔頂循環(huán)使用,同時補充部分新鮮的酸液，并從塔釜排放一部分含硫酸銨的廢液，中和塔出口氣體經(jīng)換熱器冷卻后進入水吸收塔，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1.8%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。<

61、;/p><p><b>　　物料流程圖如下：</b></p><p>　　圖2.1 物料流程圖</p><p><b>　　3 工藝設(shè)計計算</b></p><p>　　3.1 物料衡算與熱量衡算</p><p>　　按年工作日300天，丙烯腈損失率3.1%，設(shè)計裕量6%計算

62、，丙烯腈小時產(chǎn)量為：60000×1000×1.06×1.031/(300×24)= 9107.17kg/h。</p><p>　　3.1.1 反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算</p><p><b>　　(1) 計算依據(jù)</b></p><p>　　a.丙烯腈產(chǎn)量 9107kg/h，即171.8kmol/h&

63、lt;/p><p>　　b.原料組成（摩爾分數(shù)） 含 C3H685%，C3H815%</p><p>　　c.進反應(yīng)器的原料配比（摩爾比）為</p><p>　　C3H6 ：NH3 ：O2 ：H2O ＝ 1 ：1.05 ：2.3 ：3</p><p>　　d.反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率如表3-1所示</p><p>　　表3

64、-1 反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率</p><p>　　e.操作壓力 進口0.203MPa，出口0.162MPa</p><p>　　f.反應(yīng)器進口溫度110℃，反應(yīng)溫度470℃，出口氣體溫度360℃。</p><p><b>　　(2) 物料衡算</b></p><p>　　a.反應(yīng)器進口原料氣中各組分的流量</p

65、><p>　　C3H6 171.8/0.6=286.3kmol/h=12026.1kg/h</p><p>　　C3H8 286.3/0.85×0.15=5.05kmol/h=2223kg/h</p><p>　　NH3 286.3×1.05 =300.6kmol/h=5110kg/h</p><p>　　O2

66、 286.3×2.3=658.5kmol/h=21072kg/h</p><p>　　H2O 286.3×3=858.9kmol/h=15460.2kg/h</p><p>　　N2 658.5/0.21×0.79=2477.2kmol/h=69392kg/h</p><p>　　b.反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量</

67、p><p>　　丙烯腈 171.8kmol/h=9105.4kg/h</p><p>　　乙腈 3/2×286.3×0.07 =30.06kmol/h=1233kg/h</p><p>　　丙烯醛 286.3×0.007=2kmol/h=112.2kg/h</p><p>　　CO2 3&#

68、215;286.3×0.12=10.31kmol/h=453kg/h</p><p>　　HCN 3×286.3×0.065=55.83kmol/h=1507kg/h</p><p>　　C3H8 50.5kmol/h=2223kg/h</p><p>　　N2 2477.2kmol/h=69362kg/h&

69、lt;/p><p>　　O2 658.5-3/2×171.8-55.83 -2 -30.06 -9/(3×2) ×103.07 </p><p>　　=158.3kmol/h=5066kg/h</p><p>　　C3H6 286.3-1/3×55.83-2 -2/3×30.06 -171.8-1/3

70、×103.7</p><p>　　=39.49kmol/h=1659kg/h</p><p>　　NH3 300.6-171.8-30.06-55,83 =42.91kmol/h=729.5kg/h</p><p>　　H2O 858.9+3×171.8+2×30.06+2×55.83+103.07+2 <

71、;/p><p>　　=1651kmol/h=29720kg/h</p><p>　　c.反應(yīng)器物料平衡表如表3-2 </p><p>　　表3-2 反應(yīng)器物料平衡表</p><p><b>　　熱量衡算</b></p><p>　　各物質(zhì)0～t℃的平均定壓比熱容如表3-3 所示</p>

72、<p>　　表3-3 各物質(zhì)0～t℃的平均定壓比熱容 CP/[kJ/(kg·k)]</p><p>　　a.濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負荷及產(chǎn)生蒸汽量</p><p>　　假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：</p><p>　　各物質(zhì)25～t℃的平均比熱容用0～t℃的平均比熱容代替，誤差不大，因此，</p><p>　　△H1

73、=(12026×1.841+2223×2.05+5110×2.301+21072×0.941+69362×1.046+</p><p>　　154602×1.883)×(25-110)=-1.36×107kJ/h</p><p>　　△H2=-(17.18×103×512.5+3.006&#

74、215;103×362.3+5.583×103×315.1+2×103×</p><p>　　353.1+10.327×103×641)= -1.786×108kJ/h</p><p>　　△H3=(165.9×2.929+2223×3.347+729.5×2.939+5066&#

75、215;1.046+69362×1.109+</p><p>　　29720×2.092+9105.4×2.209+1233×2.10+1507×1.724+112.2×2.172+4530×1.213)×</p><p>　　(470-25)=8.38×107kJ/h</p><

76、p>　　△H =△H1+△H2+△H3 = -1.36×107-1.768×108+8.38×107= -1.066×108kJ/h</p><p>　　若熱損失取△H的5%，則需由濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負荷）為： Q=(1-0.05)×1.066×108= 1.013×108kJ/h</p><p&

77、gt;　　濃相段換熱裝置產(chǎn)生0.405MPa的飽和蒸汽（飽和溫度143℃），</p><p>　　143℃飽和蒸汽焓 i=2736kJ/kg</p><p>　　143℃飽和水焓 iH2O=601.2kJ/kg</p><p>　　∴ 產(chǎn)生的蒸汽量=1.013×108/(2736-601.2)=47450 kg/h</p><p&g

78、t;　　b.稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負荷及產(chǎn)生蒸汽量</p><p>　　以0℃氣體為衡算基準。</p><p>　　進入稀相段的氣體帶入熱為</p><p>　　Q1=(1659×2.929+2223×3.347+7295×2.939+5066×1.046+69362×1.109+</p>&

79、lt;p>　　29720×2.092+9105.4×2.209+1233×2.10+1507×1.724+112.2×2.172+4530×1.213)</p><p>　　×(470-0)=8.846×107kJ/h</p><p>　　離開稀相段的氣體帶出熱為</p><p>

80、　　Q2=(1659×2.929+2223×3.347+7295×2.939+5066×1.046+69362×1.109+</p><p>　　29720×2.092+9105.4×2.209+1233×2.10+1507×1.724+112.2×2.172+4530×1.213)×(360-

81、0)=6.50×107kJ/h</p><p>　　熱損失取4%，則稀相段換熱裝置的熱負荷為</p><p>　　Q3=(1-0.04) (Q1-Q2)=( 1-0.04)×(8.846×107-6.50×107)=2.252×107kJ/h</p><p>　　稀相段換熱裝置產(chǎn)生0.405MPa的飽和蒸汽量為<

82、;/p><p>　　G=2.252×107/(2736-601.2)=10550kg/h</p><p>　　3.1.2 廢熱鍋爐的物料衡算和熱量衡算</p><p><b>　　計算依據(jù)</b></p><p>　　a.入口氣和出口氣的組成與反應(yīng)器出口氣體相同</p><p>　　b.入口

83、氣體溫度360℃，壓力0.162MPa</p><p>　　c.出口氣體溫度180℃，壓力0.152 MPa</p><p>　　d.鍋爐水側(cè)產(chǎn)生0.405 MPa的飽和蒸汽</p><p><b>　　(2) 熱衡算</b></p><p>　　以0℃氣體為衡算基準，各物質(zhì)的平均比熱容為表3-4所示。</p>

84、;<p>　　表3-4 各物質(zhì)0～180℃的平均比熱容</p><p>　　a.入口氣體帶入熱（等于反應(yīng)器稀相段的氣體帶出熱）</p><p>　　Q1=6.5×107kJ/h</p><p><b>　　b.出口氣體帶出熱</b></p><p>　　Q2=(1659×2.929+2

85、223×3.347+7295×2.939+5066×1.046+69362×1.109+</p><p>　　29720×2.092+9105.4×2.209+1233×2.10+1507×1.724+112.2×2.172+4530×1.213)×</p><p>　　(180-

86、0)=3.04×107kJ/h</p><p>　　c.熱衡算求需要取出的熱量Q</p><p>　　按熱損失10%計,需要取出的熱量為</p><p>　　Q=0.9(Q1-Q2)=0.9×(6.50×107-3.04×107)=3.114×107kJ/h</p><p><b>

87、　　d.產(chǎn)生蒸汽量</b></p><p>　　產(chǎn)生0.405 MPa的飽和蒸汽量為</p><p>　　G=3.114×107/(2736-601.2)=14590kg/h</p><p>　　3.1.3 空氣飽和塔物料衡算和熱量衡算</p><p><b>　　計算依據(jù)</b></p>

88、;<p>　　a.入塔空氣壓力0.263MPa，出塔空氣壓力0.243MPa。</p><p>　　b.空壓機入口空氣溫度30℃，相對濕度80%，空壓機出口氣體溫度170℃。</p><p>　　c.飽和塔氣、液比為152.4（體積比），飽和度0.81。</p><p>　　d.塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液，溫度105℃，組成如表3-5所示：</p

89、><p>　　表3-5 塔頂噴淋液各組成</p><p>　　e.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</p><p>　　O2 658.5kmol/h 即 21072kg/h</p><p>　　H2O 2477.2kmol/h 即 69362 kg/h</p><p>　　N2 85

90、8.9kmol/h 即15460.2 kg/h</p><p><b>　　物料衡算</b></p><p><b>　　a.進塔空氣量</b></p><p>　　進塔干空氣量=(658.5+2477.2)=3135.7kmol/h=90420kg/h</p><p>　　查得30℃，相對濕度

91、80%時空氣濕含量為0.022kg水氣/kg干空氣，因此，進塔空氣帶入的水蒸汽量為</p><p>　　0.022×90420=1990kg/h</p><p><b>　　b.進塔熱水量</b></p><p>　　氣液比為151.2，故進塔噴淋液量為</p><p>　　(658.5+2477.2)

92、5;22.4×(273+170)/273×0.1013/0.263×1/152.4=297.5m3/h</p><p>　　塔頂噴淋液（105℃）的密度為958kg/m3,因此進塔水的質(zhì)量流量為</p><p>　　297.5×958=285000 kg/h</p><p><b>　　c.出塔濕空氣量</b&

93、gt;</p><p>　　出塔氣體中的O2、N2、H2O的量與反應(yīng)器入口氣體相同，因而</p><p>　　O2 658.5kmol/h 即 21072kg/h</p><p>　　H2O 2477.2kmol/h 即 69362kg/h</p><p>　　N2 858.9kmol/h 即 15460,2kg/h&

94、lt;/p><p><b>　　d.出塔液量</b></p><p>　　塔內(nèi)水蒸發(fā)量=15460.2-1990=13470.2kg/h</p><p>　　∴ 出塔液流量=285000-13470.2=271530kg/h</p><p>　　e.飽和塔物料如下表3-6</p><p>　　表3-6

95、 飽和塔物料平衡表</p><p><b>　　熱衡算</b></p><p>　　a.空氣飽和塔出口氣體溫度</p><p>　　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0.215，根據(jù)分壓定律，蒸汽的實際分壓為</p><p>　　PH2O=yH2OP=0.215×0.243=0.0565

96、5MPa</p><p>　　因飽和度為0.81，所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為</p><p>　　0.05655/0.81=0.0698MPa=69800Pa</p><p>　　查飽和蒸汽表得到對應(yīng)的飽和溫度為90℃，因此須控制出塔氣體溫度為</p><p>　　90℃，才能保證工藝要求的蒸汽量</p><p>　　b.入

97、塔熱水溫度 入塔水來自精制工段乙腈解吸塔塔釜，105℃</p><p>　　c.由熱衡算求出塔熱水溫度t 熱衡算基準：0℃氣態(tài)空氣，0℃液態(tài)水</p><p>　　(a)170℃進塔空氣帶入熱量Q1</p><p>　　170℃蒸汽焓值為2773.3kJ/kg，干空氣在0～170℃的平均比熱容為 1.004kJ/(kg·K)。</p&

98、gt;<p>　　Q1=(21072+69362 )×1.004×(170-0)+1658×2773.3=2.0×107kJ/h</p><p>　　(b)出塔濕空氣帶出熱量Q2</p><p>　　90℃蒸汽焓2660kJ/kg，空氣比熱容取1.004kJ/(kg·K)。</p><p>　　Q2=(

99、21072+69362)×1.004(90-0)+15460×2660=4.93×107kJ/h</p><p>　　(c)105℃入塔噴淋液帶入熱量Q3</p><p>　　Q3=285000×4.184×(105-0) =1.252×108kJ/h</p><p>　　(d)求出塔熱水溫度t</p

100、><p>　　出塔熱水帶出熱量 Q4=27350×4.184t=1136080t</p><p>　　熱損失按5%計，則 Q5=0.05(2.0×107+9.937×107)=5.969×106kJ/h</p><p>　　熱平衡方程 Q 1+ Q 3= Q 2+ Q4+Q5</p><

101、p><b>　　代入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　+=++5.969×106</p><p><b>　　解得</b></p><p><b>　　t=79℃</b></p><p>　　因此，出塔熱水溫度為79℃。</p><p>

102、;　　3.1.4 氨中和塔物料衡算和熱量衡算</p><p><b>　　(1) 計算依據(jù)</b></p><p>　　a.入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同。</p><p>　　b.在中和塔內(nèi)全部氨被硫酸吸收，生成硫酸銨。</p><p>　　c.新鮮硫酸吸收劑的含量為93%（wt）。</p>&l

103、t;p>　　d.塔底出口液體（即循環(huán)液）的組成如表3-7：</p><p>　　表3-7 塔底出口液體的組成</p><p>　　e. 進塔氣溫度180℃，出塔氣溫度76℃，新鮮硫酸吸收劑溫度30℃。</p><p>　　f. 塔頂壓力0.122 MPa，塔頂壓力0.142 MPa。</p><p><b>　　(2) 物料

104、衡算</b></p><p>　　排除的廢液量及其組成</p><p>　　進塔氣中含有72.95kg/h的氨，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：</p><p>　　2NH3 + H2SO4 (NH4)SO4</p><p>　　(NH4)SO4的生成量，即需要連續(xù)排出的(NH4)SO4

105、流量為：</p><p>　　729.5 ×132/(2×17)=2836kg/h</p><p>　　塔底排出液中，(NH4)SO4的含量為30.9%（wt），因此，排放的廢液量為：</p><p>　　2836/0.309=9178kg/h</p><p>　　排放的廢液中，各組分的量：</p><

106、p>　　H2O 9178×0.6853=6290kg/h</p><p>　　AN 9178×0.0003=2.753kg/h</p><p>　　ACN 9178×0.0002=1.836kg/h</p><p>　　HCN

107、 9178×0.00016=1.468kg/h</p><p>　　H2SO4 9178×0.005=45.89kg/h</p><p>　　9178×0.309=2836kg/h</p><p>　　a.需補充的新鮮硫酸吸收劑（93% H2SO4）的量為：</p><p>　

108、　(9178×0.005+729.5×98/34)/0.93=2312kg/h</p><p>　　b.出塔氣體中各組分的量</p><p><b>　　1659kg/h</b></p><p><b>　　2223kg/h</b></p><p><b>　　5066

109、kg/h</b></p><p><b>　　69362kg/h</b></p><p>　　AN 9105.4-2.753=9103kg/h</p><p>　　ACN 1233-1.836=1231kg/h</p><p>　　HCN

110、1507-1.468=1505kg/h</p><p><b>　　4530kg/h</b></p><p>　　H2O </p><p>　　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</p><p>　　=29720+2312×0.07-6290=23592kg/h&

111、lt;/p><p><b>　　(3) 熱衡算</b></p><p><b>　　a.出塔氣體溫度 </b></p><p>　　塔頂氣體中實際蒸汽分壓為</p><p>　　PH2O=yH2OP=0.2980×0.122=0.0363MPa</p><p>　　設(shè)飽

112、和度為0.98，則與塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為：</p><p>　　P○H2O=0.03636/0.98=0.03710MPa</p><p>　　入塔噴淋液的硫酸銨含量為100×30.9/68.53=45g(NH4)2SO4/100g H2O，已知硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓如下表。</p><p>　　根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和p○H2O的值，內(nèi)

113、插得到出塔氣的溫度為</p><p><b>　　76℃。</b></p><p>　　b.入塔噴淋液的溫度</p><p>　　入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低6℃,故為70℃。</p><p>　　c. 塔釜排出液溫度</p><p>　　表3-8 硫酸銨溶液上方的飽和蒸汽壓/MPa</p

114、><p>　　d.熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負荷和冷卻水用量</p><p>　　Q1 +Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q8=Q7+Q2+Q9</p><p>　　(a)入塔氣體帶出熱Q1</p><p>　　入塔氣體帶入熱量與廢熱鍋爐出口氣體帶出熱量相同。</p><p>　　Q1=3.04×107kJ/h<

115、;/p><p>　　(b)出塔氣體帶出熱Q2，各組分在0～76℃的平均比熱容的值</p><p>　　表3-9 各組分在0～76℃的平均比熱容的值</p><p>　　Q2=(1659×2.929+2223×3.347+7295×2.939+5066×1.046+69362×1.109+29720</p>

116、<p>　　×2.092+9105.4×2.209+1233×2.10+1507×1.724+112.2×2.172+4530×1.213)×(76-0)=</p><p>　　1.135×107kJ/h</p><p>　　(c)蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱Q3</p><p>　　蒸

117、汽在塔內(nèi)的冷凝量=進塔氣體帶入蒸汽-出口氣帶出蒸汽</p><p>　　=29700-23574=6126kg/h</p><p>　　蒸汽的冷凝熱為2246.6 kJ/ kg</p><p>　　Q3=6126×22466=1.376×108kJ/h</p><p>　　(d)有機物冷凝放熱Q4</p>&

118、lt;p>　　Q4=2.753×615+1.835×728+1.480×878.6=4238 kJ/h</p><p>　　(e)氨氣和放熱Q5</p><p>　　每生成1mol硫酸銨放熱273.8kJ</p><p>　　Q5=2836×1000/132×273.8=5.881×106kJ/h&l

119、t;/p><p>　　(f)硫酸稀釋放熱Q6</p><p>　　硫酸的稀釋熱為749 kJ/ kg </p><p>　　Q6=2150×749=1.61×106kJ/h</p><p>　　(g)塔釜排放的廢液帶出熱量Q7</p><p>　　根據(jù)塔釜排放的廢液中H2O 與(NH4)2SO4的摩爾比

120、，查氮肥設(shè)計手冊得此組分的硫酸銨水溶液比熱容為3.347 kJ/（kg·K）</p><p>　　Q7=2.487×105kJ/h</p><p>　　(h)新鮮吸收劑帶入熱Q8</p><p>　　30℃、93% H2SO4的比熱容為1.603 kJ/（kg·K）。</p><p>　　Q8=2312.4