丙烯腈工艺车间设计(课程设计)

1、燕山大学里仁学院化工专业课程设计目录1 .设计任务书22 .丙烯月青车间工艺设计43 .前言44 .丙烯月青工艺设计计算55 .附表376,课程设计心得39参考文献39燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：学号071610011055学生姓名川-化学工程与工祭银辉专业（班级）艺2班设计题目丙烯睛车间工艺设计设计技术参数1 .生产能力：4700吨/年2 .原料：丙烯85%丙烷15%（摩尔分率）；液氨100%3 .产品：1.8%（wt）丙烯睛水溶液4 .生产方法：丙烯氨氧化法5 .丙烯睛损失率:3.1%6 .设计裕量:6%7 .年操作日300天设计要求1 .确定设计方案，画出工艺流

2、程草图；2 .物料衡算，热量衡算3 .主要设备的工艺设计计算4 .用CA侬制上2流程图一张（用3#图纸打印）；5 .编写设计说明书工作量1.设计计算：1周2.12流程图与设计说明书：0.5周3.答其0.5周工作计划周：物料衡算、热量衡算及主要设备的工艺设计计算第二周：回图，撰写设计说明书，答辩参考资料化工设计，黄璐主编，化学工业出版社，2000年化工工艺设计手册，上海医药管理局编，化学工业出版社，2002年化学化工物性参数手册，青岛化工学院等编，化学工业出版社，2002年指导教师签字基层教学单位主任签字燕山大学课程设计评审意见表指导教师评语：该生在课程设计工作期间态度（认真、较好、一般、较差）

3、；工作（积极主动、较主动、不积极主动）。（能正确、基本能）提出设计方案；相关基础理论（扎实、较扎实、一般、较差）；（基本上、一般地、较好地、出色地）完成了课程设计任务书所规定的任务。同意参加答辩。设计成绩为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。指导教师：年月日评阅人评语：说明书书写质量（一般、较好、良好、优秀），逻辑性（一般、较强、强），概念（较清楚、清楚、准确），图表质量（一般、较好、很好），是一篇水平（一般、较好、好、优秀）的课程设计说明书。评阅成绩为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。评阅人：年月日答辩小组评语：在答辩过程中，该同学表述（清晰，较清晰，一般，较差），（基本地、一般地，较好地

4、、圆满地）回答了教师所提出的问题。经答辩委员会评议，答辩成绩为（优秀、良好、中等、及格、不及格）。答辩小组成员签字：年月课程设计总成绩：（优秀、良好、中等、及格、不及格）丙烯睛车间工艺设计摘要：设计丙烯睛的生产工艺流程，通过对原料，产品的要求和物性参数的确工艺设计完成对丙定及对主要尺寸的计算,和附属设备结果选型设计，烯睛的工艺设计任务。、乙1刖百丙烯精，别名，氨基乙烯；为无色易燃液体，剧毒、有刺激味，微溶于水，易溶于一般有机溶剂；遇火种、高温、氧化剂有燃烧爆炸的危险，其蒸汽与空气混合物能成为爆炸性混合物，爆炸极限为3.1%-17%（体积百分比）；沸点为77.3,闪点-5,自燃点为481o丙烯精

5、是石油化学工业的重要产品，用来生产聚丙烯纤维（即合成纤维睛纶）、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）、苯乙烯塑料和丙烯酰胺（丙烯精水解产物）。另外，丙烯精醇解可制得丙烯酸酯等。丙烯精在引发剂（过氧甲酰）作用下可聚合成一线型高分子化合物聚丙烯睛。聚丙烯月青制成的精纶质地柔软，类似羊毛，俗称“人造羊毛”，它强度高，比重轻，保温性好，耐日光、耐酸和耐大多数溶剂。丙烯精与丁二烯共聚生产的丁精橡胶具有良好的耐油、耐寒、耐溶剂等性能，是现代工业最重要的橡胶，应用十分广泛。丙烯氨氧化法的优点如下（1）丙烯是目前大量生产的石油化学工业的产品，氨是合成氨工业的产品，这两种原料均来源丰富且价格低廉。工艺流程比较简

6、单.经一步反应便可得到丙烯精产物。（3）反应的副产物较少，副产物主要是氢氨酸和乙睛，都可以回收利用.而且丙烯精成品纯度较高。（4）丙烯氨氧化过程系放热反应，在热平衡上很有利。反应在常压或低压下进行，对设备无加压要求。（6）与其他生产方法如乙快与氢氟酸合成法，环氧乙烷与氢氟酸合成法等比较，可以）的建设投资减少原料的配套设备（如乙快发生装置和氧化氢合成装茸3燕山大学里仁学院化工专业课程设计7丙烯睛工艺设计计算1 .生产能力：4700吨/年2 .原料：丙烯85%丙烷15%（摩尔分率）；液氨100%3 .产品：1.8%（wt）丙烯睛水溶液4 .生产方法：丙烯氨氧化法5 .丙烯睛损失率：3.1%6 .设

7、计裕量：6%7 .年操作日300天丙烯月青工艺流程的确定液态丙烯和液态氨分别经丙烯蒸发器和氨蒸发器蒸发，然后分别在丙烯过热器和氨气过热器过热到需要的温度后进入混合器；经压缩后的空气先通过空气饱和塔增湿，再经空气加热器预热至一定温度进入混合器。温合器出口气体混合物进入反应器，在反应器内进行丙烯的氨氧化反应。反应器出口的高温气体先经废热锅炉回收热量，气体冷却到230c左右进人氨中和塔，在7080c下用硫酸吸收反应器出口气体中未反应的氨，中和塔塔底的含硫酸俊的酸液经循环冷却器除去吸收热后，返回塔顶循环使用.同时补充部分新鲜酸液，并从塔釜排放一部分含硫酸钱的废液。氨中和塔出口气体经换热器冷却后进入水吸

8、收塔，用510c的水吸收丙烯睛和其他副产物.水吸收塔塔底得到古丙烯睛约1.8%的丙烯睛水溶液，经换热器与氨中和塔出口气体换热，湿度升高后去精制工段。二物料衡算和热量衡算7.1 小时生产能力接年工作日300天，丙烯睛损失率3.1%、设计裕量6%计算，年产量为4300470010001.061.031吨/年，则每天每小时产量为713.39kg/h300247.2 反应器的物料衡算和热量街算（D计算依据A.丙烯睛产量713.39kg/h,即13.46kmol/h8 .原料组成（摩尔分数）丙烯85%丙烷15%C.进反应器的原料配比（摩尔比）为C3H4:NH3:02:H201:1.05:23:3D.反应

9、后各产物的单程收率为物质丙烯睛（AN）氧化氢（HCN乙睛(ACN)丙烯醛（ACL）二氧化碳摩尔收率0.60.0650.070.0070.12E.操作压力进口0.203MPa,出口0162MPaF.反应器进口气体温度II0C,反应温度470C,出口气体温度360c（2）物料衡算A.反应器进口原科气中各组分的流量C3H6C3H8NH313.46/0.622.43kmol/h942.06kg/h22.430.153.96kmol/h174.16kg/h0.8522.431.0523.55kmol/h400.38kg/h0222.432.351.59kmol/h1650.85kg/hH2O22.433

10、67.33kmol/h1211.92kg/hN?51590.79194.08kmol/h5434.15kg/h0.21B.反应器出口混合气中各组分的流量丙烯睛13.46kmol/h=713.19kg/h3乙睛一22.430.072.36kmol/h96.56kg/h2丙烯醛22.430.0070.16kmol/h9.20kg/hCO2322.430.128.07kmol/h355.29kg/hHCN322.430.0654.37kmoI/h118.09kg/hC3H83.96kmol/h174.16kg/hN2194.08kmol/h5434.15kg/h390251.5913.46-4.37

11、-0.16-2.36-"-8.07232=12.41kmol/h396.96kg/h121C3H622.43-4.37-0.162.36-13.468.07333=3.09kmol/h129.78kg/hNH323.55-13.46-2.36-4.37=3.36kmol/h57.12kg/h出067.33+313.46+22.36+24.37+8.07+0.16=129.40kmoI/h2329.40kg/h(3)热量衡算查阅相关资料获得各物质各物质0110C、0360C、0470c的平均定压比热容A.浓相段热衡算求浓相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量各物质25tC的平均比热容用。st

12、C的平均比热容代替，误差不大，因此，Hi=(942.061.841+174.162.05+400,382.301+1650.850.941+5434.151.046+1211.921.883)(25-110)=-10.65105kJ/hH2=-(13.46103512.52.36103362.34.37103315.10.16103353.18,07103641)1.48107kJ/hH3=(129.782.929+174.163.347+57.122.929+396.961.046+5434.151.109+2329.202.092+713.392.029+96.562.10+118.091

13、.724+9.202.172+355.291.213)(470-25)=6.56106kJ/hH=HiH2H310.651051.481076.561069.31106kJ/h若热损失取H的5%,则需有浓相段换热装置取出的热量(即换热装置的热负荷)为：Q(10.05)9.311068.84106kJ/h浓相段换热装置产生0.405MPa的饱和蒸汽(饱和温度143c)143c饱和蒸汽烙：isteam2736kJ/kg143c饱和水烙：ihq601.2kJ/kg产生的蒸汽量=4140.90kg/h2736601.2B.稀相段热衡算求稀相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量以0c气体为衡算基准进入稀相段的

14、气体带入热为：Q尸(129.782.929+174,163.347+57.122.929+396.961.046+5434.151.109+2329.202.092+96.562.10+118.091.724+9.202.172+355.291.213)(470-0)=6.25106kJ/h离开稀相段的气体带出热为：燕山大学里仁学院化工专业课程设计02=(129.782.678+174,163.013+57.122.636+396.961.004+5434.151.088+2329.202.088+713.391.874+96.561.933+118.091.64+9.201.966+355.

15、291.130)(360-0)=5.16106kJ/h热损失取4%,则稀相段换热装置的热负荷为：Q(10.04)(QQ2)(10.04)(6.251065.16106)1.05106kJ/h稀相段换热装置产生0.405MPa的饱和蒸汽，产生的蒸汽量为：1.05106G-2736601.2491.85kg/h2.3空气饱和塔物料衡算和热量衡算(1)计算依据A.入塔空气压力0.263MPa,出塔空气压力0.243MPaB.空压机入口空气温度30C,相对温度80%,空压机出口气体温度170cC.饱和塔气、液比为152.4(体积比)，饱和度0.81D.塔顶喷淋液为乙睛角1吸塔釜液，温度105C,组成如

16、下组分ANACN氟醇ACL水合计%(Wt)0.0050.0080.00050.000299.986100E.塔顶出口湿空气的成分和量按反应器入口气体的要求为0251.59Kmol/h即1650.88kg/hN2194.08KmoI/h即5434.15kg/hH2067.33KmoI/h即1211.94kg/h(2)物料街算A.进塔空气量进塔干空气量(51.59194.08)245.67mol/h7084.89kg/h查得30C,相对湿度80%寸空气温含量为0.022kg水气/kg干空气.因此，进塔空气带kg/h122. 57m3 / h152.4入的水蒸气量为：0.0227084.89155.

17、87B.进塔热水量气、液比为152.4，故进塔喷淋液量为:2731700.10132730.263245.6722.4塔顶喷淋液105c的密度为958kg/m3,因此进塔水的质量流量为:22.5795821620.98kg/hC.出塔湿空气量出塔气体中的02、N2、比0的量与反应器人口气体相同，因而0251.59Kmol/h即1650.88kg/hN2194.08Kmol/h即5434.15kg/hH2O67.33Kmol/hBP1211.94kg/hD.出塔液量塔内水蒸发量1211.94155.871056.07kg/h出塔液流量21620.981056.0720564.91kg/h(3)热

18、衡算A.空气饱和塔出口气体温度空气饱和塔出口气体中，蒸汽的摩尔分数为：67.33100%21.5%67.33194.0851.59根据分压定律.蒸汽的实际分压为：pH20yH20p0.2150.2430.05225MPa因饱和度为0.81所以饱和蒸汽分压应为：0.05225/0.810.0645MPa64500Pa查饱和蒸汽表得到对应的饱和温度为90C,因此，须控制出塔气体温度为90C,才能保证工艺要求的蒸汽量。B.入塔热水温度入塔水来自精制工段乙睛解吸塔塔釜，I05C。C.由热衡算求出塔热水温度t热衡算基准：0C气态空气，0C液态水。(a)170C进塔空气带人热量QI,170c蒸汽焰值为27

19、73.3kJ/kg，干空气在0170C的平均比热容CP1.004kJ/(kg?K)Qi(1650.885434.15)1.004(1700)(155.872773.3)1.642106kJ/h(b)出塔湿空气带出热量Q290c蒸汽烙2660kJ/kg，空气比热容取CP1.004kJ/(kg?K)Q2(1650.885434.15)1.004(900)(1211.942660)3.864106kJ/h1燕山大学里仁学院化工专业课程设计(6)105c入塔喷淋液带入热量Q3Q321620.984.184(1050)0.950107kJ/h(d)求出塔热水温度t出塔热水带出热量用Q,表示，则Q4205

20、64.914.184t86043.6.1t热损失按5%贝UQ损0.05(1.6421069.937106)5.79105kJ/h热平衡方程QiQ3Q2Q4Q损代人数据，1.6421060.9501073.86410686043.6t5.79105解得T=77.86C因此，出塔热水温度为77.86C2.4氨中和塔物料衡算和热量衡算(1)计算依据A.入塔气体流量和组成与反应器出口气体相同。B.在中和塔内全部氨被硫酸吸收，生成硫酸俊。C.新鲜硫酸吸收剂的含量为93%(wt)0D.塔底出口液体(即循环液)的组成如下组分水ANACNHCN硫酸硫酸俊合计%(wt)68.5310.030.020.01610

21、.530.90100E.进塔气温度I80C,出塔气温度76C,新鲜硫酸吸收剂温度30CF.塔顶压力0.122MPa,塔底压力0.142MPao(2)物料衡算A,排出的废液量及其组成进塔气中含有57.12kg/h的氨，在塔内被硫酸吸收生成硫酸钱。氨和硫酸反应的方程式：2NH3H2SO4(NH4)2SO4(NH4XS04的生成量，即需要连续排出的(NH4)2S04流量为：13257.12221.76kg/h217塔底排出液中，(NH4)2$。4的含量为30.9%(wt),因此，排放的废液量为：221.76/0.309717.67排放的废液中.各组分的量:H20717.670.6853491.82k

22、g/hAN717.670.00030.2153kg/hACN717.670.00020.1435kg/hHCN717.670.000160.1148kg/hH2SO4717.670,0053.588kg/h(NH4)2SO4717.670.309221.8kg/hB,需补充的新鲜吸收剂(93%HSQ)的量为：98717.670.00557.12/0.93180.89kg/h172C.出塔气体中各组分的量C3H6129.78kg/hC3H8174.16kg/h02396.96kg/hN25434.15kg/hAN713.390.2713.19kg/hACN96.560,1396.43kg/hAC

23、L9.20kg/hHCN118.090.11117.98kg/hC02355.29kg/hH2O2329.20180.890.07491.821850.04kg/h(3)热衡算A.出塔气体温度塔顶气体中实际蒸汽分压为PHzoyH20p0.30530.1220.0373MPa设饱和度为0.98,则与出塔气体温度平衡的饱和蒸汽分压为：Ph2o0.0373/0.980.03801MPa30.9入塔喷淋放的硫酸镀含量为10045g(NH4)2S04/100gH20，已知硫酸钱上68.53方的饱和蒸汽压如表。根据入塔喷淋液的硫酸俊含量和Ph。的值，内插得到出塔气的温度为76cB.入塔喷淋液温度入塔喷淋液

24、温度比气体出口温度低6C,故为70CC.塔釜排出液温度/nn404550700.027960.027560.02716800.042520.04190.04129900.06290.061990.06109入塔气蒸7年分压PmyH2oP0.34490.1420.05Mpa，在釜液(NH4,SO.含量45g(NH4/S04/100gH2O下溶液上方的饱和蒸汽分压等于0.05Mpa时的釜液温度即为釜液的饱和温度，用内插法从表中得到，饱和温度为83.5C,设塔釜液温度比饱和温度低2.5c即81Co又查硫酸钱的溶解度数据得知，80c时.每100g水能溶解95.3g硫酸俊，而釜液的硫酸俊含量为45g(N

25、H4)2S04/100gH2。,所以釜液温度控制81C不会有硫酸钱结晶析出。D.热衡算求循环冷却器的热负荷和冷却水用量作图103的虚线方框列热平衡方程得QiQ3Q4Q506QqQ2Q7Q9(a)入塔气体带入热Ch入塔气体带入热量Qi2.53106kJ/h(b)出塔气体带出热Q2各组分在76c的平均比热容的值如下组分C3H6C3H802N2H2OANHCNACNACLCO2Cp1.7151.9660.94141.0461.8831.3471.3931.4061.3430.921Q2=(129.781.715+174.161.966+396,960.9414+5434.151.046+1850.0

26、41.883+713,191.374+96.431.406+117.981.393+9.201.343+355.290.921)(76-0)=8.91-5105kJ/h蒸汽在塔内冷凝放热03蒸汽在塔内的冷凝量二进塔气体带入蒸汽-出口气带出蒸汽=2329.20-1850.04=479.16kg/h蒸汽的冷凝热为2246.6kJ/kg5Q3479.162246.610.7610skJ/h(d)有机物冷凝放热Q4AN的冷凝量0.2153kg/h.其冷凝热为615kJ/kgACN的冷凝量0.1435kg/h.其冷凝热为728kJ/kgHCN的冷凝量0.1148kg/h,其冷凝热为878.6kJ/kgQ

27、40.21536150.14357280.1148878.6337.74kJ/h氨中和放热Q；每生成1mol硫酸钱放热273.8kJ227.8010005013227384.60105kJ/h硫酸稀释放热硫酸的稀释热为749kJ/kg5Q6749180.891.3510kJ/h(g)塔釜排放的废液带出热量Q7塔釜排放的废液中，出0与(NH4)2S04的摩尔比为叩2/",查氮肥设计18132手册得此组成的硫酸俊水溶液比热容为3.347kJ/(kg?K)o5Q7717.673.347(800)1.9210kJ/h(h)新鲜吸收剂带入热Q830C、93%H2s04的比热容为1.603kJ/

28、(kg?K)oQ8180.891.603(300)8699.00kJ/h求循环冷却器热负荷Q9因操作温度不高，忽略热损失。把有关数据代入热平衡方程：2. 5310610.76105337.744.601051.351058699.004. 601051.92105Q9解得Q93.12106kJ/h(J)循环冷却器的冷却水用量W设循环冷却器循环水上水温度32C,排水温度36C,则冷却水量为3. 12106-51.86410kg/h186.4t/h4. 184(3632)E.求循环液量m循环液流量受入塔喷淋液温度的限制。70c循环液的比热容为3.368kJ/(kg?K),循环液与新鲜吸收液混合后的

29、喷淋液比热容3.364kJ/(kg?K)o设循环液流量为mkg/h，循环冷却器出口循环液温度tCo对新鲜暖收剂与循环液汇合处(附图中A点)列热平衡方程得：m3.368t9267(m192.7)3.36470对循环冷却器列热平衡得：m3.34781m3,368tQ93.56106(2)联解式和得m88204kg/ht70.1C2.5换热器物料衡算和热量衡算(1)计算依据进口气体76C,组成和流量与氨中和塔出口气相同出口气体温度40C,操作压力115.5kPa。(2)物料衡算出口气体温度40C,40c饱和蒸汽压力为Phq55.32mmHg7.375kPa设出口气体中含有Xkmol/h的蒸汽，根据分

30、压定律有：x115.57.375371.36102.78x解得X15.11kmol/h271.99kg/h蒸汽的冷凝量为1850.04271.991578.05kg/h因此得到换热器气体方（壳方）的物料平衡如下（3）热衡算A.换热器入口气体带入热Qi（等于氨中和塔出口气体带出热）Qi8.91105kJ/hB.蒸汽冷凝放出热Q2：40c水汽化热为2401IkJ/kEQ21578.052401.13.79106kJ/hC.冷凝液带出热Q35Q31578.054.184（400）2.6410kJ/hD.出口气体带出热04；4.37出口气体各组分在040c的平均摩尔热容为组分C3H6C3H802N2H

31、2OANACNHCNACLCO2Cp61.9272.3829.4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.6604(3.0961.923.9672.3812.4129.46194.0829.2915.1136.7513.4663,352,3652.0962.760.1665.618.0738.66)(400)3.46105kJ/hE.热衡算求换热器热负荷Q5平衡方程:QiQ203Q4Q5代入数据求得：Q54,07106kJ/h2.6水吸收塔物料衡算和热量衡算(1)计算依据A.入塔气流量和组成与换热器出口相同。B.入塔器温度40C,压力112Kpa。出塔气温度10C,压

32、力101KpaC.入塔吸收液温度5cD.出塔AN溶液中含AN1.8%(wt)(2)物料衡算A.进塔物料(包括气体和凝水)的组成和流量与换热器出口相同B.出塔干气含有C3H63.09km。I/h(129.78kg/h)、C3H83.96kmol/h(174.16kg/h)、O212.41kmoI/h(396.96kg/h)vN2194.08kmoI/h(5434.15kg/h)、CO28.07kmol/h(355.25kg/h)10c水的饱和蒸汽压pH?。1228Pa,总压为101325Pa出塔器中干气总量=3.09+3.96+12.41+194.08+8.07=221.61kmoI/h出塔气中

33、含有蒸汽的量按分压定律求得，计算如下：1228-221.612.72kmol/h48.94kg/h1013251228出塔气总量为：129.78174.16396.965434.15355.256490.90kg/hC.塔顶加入的吸收水量出塔AN溶液总量出塔AN溶液中，AN为1.8%(wt),AN的量为758.8kg/h，因此，出塔AN溶液总量为713.39/0.018=39632.78kg/h(b)塔顶加入的吸收水量作水吸收塔的总质量衡算得：入塔吸收液量塔底AN溶液量出塔气体总量入塔气量凝水量39632.786490.908173.991578.0536371.64kg/hD.塔底AN溶液的

34、组成和量AN、ACNHCNACL全部被水吸收，因为塔底AN溶液中的ANCANHCNACL的量与进塔气、液混合物相同，AN溶液中的水量按全塔水平衡求出。17AN溶液中的水二塔顶加入水+进塔气液混合物中的水-出塔气带出的水=36371.64+271.99+1578.05-48.94=38270.62kg/hE水吸收塔平衡如下:F.检验前面关于ANACNACL、HCNi:部溶于水的假设的正确性因系统压力小于1Mpa,气相可视为理想气体,AN ACN ACL HCN的量相对于水很小，故溶液为稀溶液.系统服从亨利定律和分压定律。压力和含量的关系为Pi Ex 或 pi EiXi塔底排出液的温度为15c (

35、见后面的热衡算)查得15 C时ACN HCN ACI.和AN的亨利系数E值为ACN4atm 405. 3kPaHCN18atm 1824kPaACL3333mHg444. 4kPaAN8atm810kPa(a) AN塔底Pan0. 052112 5.82kPaXAN一 PANEan810582 0. 0072从以上计算可看出,Xan 0. 006203 Xan，可见溶液未达饱和。(b) 丙烯醛ACLPacl 0. 000606 112 0. 068kPa*X ACL%照 0. 0002Eacl 444. 4*塔底ACL。含重Xm 0. 0000723,溶放未达饱和。(c) 乙睛ACNPacn

36、0.009 112 1.016kPaACNXACN -ZEacn1.0160. 0025405.3塔底ACN含量(d) 氢氧酸HCN*n nnm« Yapm 次诂击法的如Phcn0.0171121.892kPaXHCNPHCNEhcn*1.8920.00101824塔底HCN含量Xhcn0.00202xHCN从计算结果可知，在吸收塔的下部，对HCN的吸收推动力为负值，但若吸收塔足够高,仍可使塔顶出口气体中HCN的含量达到要求。(3)热量衡算A.入塔气带入热6。各组分在040c的平均摩尔热容如下组分C3H6C3H802N2H2OANACNHCNACLCO2Cp61.9272.3829.

37、4629.2936.7563.3552.0962.7665.6138.66Qi(3.0961.923.9672.3812.4129.46194.0829.2915.1136.7513.4663.352.3652.094.3762.760.1665.618.0738.66)(400)3.47105kJ/hB.入塔凝水带人热Q2：Q21578.054.184(400)2.64105kJ/hC.出塔气带出热。Q3(3.0961.923.9672.3812.4129.46194.0829.292.7236.758.0738.66)(100)6.94104kJ/h燕山大学里仁学院化工专业课程设计燕山大学

38、里仁学院化工专业课程设计15%考虑；乙睛解吸塔塔釜液量和去萃取解吸塔的液体量由精制系统的物料衡算确定。物料衡算进料：A.乙睛解吸塔釜液入槽量=56650-21620.78=35029.02kg/hB. 空气饱和塔塔底液入槽量=20564.91-8500=12064.91kg/hC. 入槽软水量xkg/h出料；A. 去水吸收塔液体量36371.64kg/hB. 去萃取解吸塔液体量15000kg/h作釜液槽的总质量平衡得35029.0212064.91x36371.6415000解得x4277.71kg/h热量衡算A.入槽乙睛解吸塔釜液带入热QioQi35029.014.184(1050)1,54

39、107kJ/hB,入槽软水带入热Q2oQ24277.714.184(300)5.369105kJ/hC.空气饱和塔塔底液带入热03.Q312064.914.184(93.940)4.74106kJ/hD.去吸收塔液体带出热Q40436371.644.184(t0)152178.94tkJ/hE.去萃取解吸塔液体带出热Q5Q5150004.184(t0)62760tkJ/hF.热衡算求槽出口液体温度t热损失按5%考虑，热平衡方程为0.95(QiQ2+Q3)=04Q5代人数据：0.95(1.541075.36910s4.74106)(152178.9462760)t解得t=91.39C2. 8丙烯

40、蒸发器热量衡算(1)计算依据蒸发压力0.405MPa；加热剂用0C的冷冻盐水，冷冻盐水出口温度-2C;丙烯蒸发量I002.3kg/h。(2)有关数据A. 0.405MPa下丙烯的沸点为73C,汽化热410kJ/kzB. 0405MPa下丙烷的沸点为-5C,汽化热376.6kJ/kg热衡算求丙烯蒸发器的热负荷和冷冻盐水用量A. 丙烯蒸发吸收的热6Qi942.064103.861OskJ/hB. 丙烷蒸发吸收的热(EQ2174.16376.66.5610kJ/hC. 丙烯蒸发器的热血荷Q冷损失按I0%考虑_5_4_5Q1.1(3.86106.5610)4.9710kJ/hD，冷冻盐水用量平均温度(

41、7C)下，冷冻盐水比热容为3.47kJ/(kgK)冷冻盐水用量为4.97105W-71577.5kg/h3.470(2)2.9 丙烯过热器热量衡算(1)计算依据丙烯进口温度T3C,出口温度65Co用0.405MPa蒸汽为加热剂。(2)热衡算求丙烯过热器热负荷和加热蒸汽量丙烯气的比热容为l.464kJ/(kgK),丙烷气比热容1.715kJ/(kgK),冷损失按10%考虑，需要加热蒸汽提供的热量为"""""5Q1.1(942.061.464174.161.715)65(13)1.44105kJ/h加热蒸汽量为1.4410W67.35kg/h213

42、8.上式中2138kJ/kg是0.405MPa蒸汽的冷凝热。2.10 氨蒸发器热量衡算(1)计算依据A. 蒸发压力0.405MPa。B. 加热剂用0.405MPa饱和蒸汽。冷凝热为2138kJ/kg。C.)有关数据0.405MPa下氨的蒸发温度为-7C，汽化热为1276kJ/kg。热衡算求氨蒸发器的热负荷和加热蒸汽用量冷损失按10%考虑，氨蒸发器的热负荷为,5Q400.3812761.15.6210kJ/h加热蒸汽量为W262.85kg/h21382.11 气氨过热器(1)计算依据A,气氨进口温度-7C,出口温度65Co8.用0.405MPa蒸汽为加热剂。C.气氨流量366.36kg/h。(2

43、)热衡算求气氨过热器的热负荷和加热蒸汽用量氨气的比热容为2.218kJ/(kg.K),冷损失按10%考虑，气氨过热器的热负荷为Q400.382.21865(7)1.17.0310kJ/h加热蒸汽用量为7.03104W32.90kg/h21382.12混合器(1)计算依据气氨进口温度65C,流量366.36kg/h。丙烯气进口温度65G流量942.06kg/h,丙烷气进口温度65C,流量174.16kg/h出口混合气温度110C。湿空气来自空气加热器(2)热衡算求进口温空气的温度t以0c为热衡算基准。C3H6、C3H8、NH3,在065c的平均比热容如下表组分C3H6C3H8NH3Cp1.569

44、1.822.197A.气态丙烯、丙烷带入热QiQi(942.061.569174.161.82)(650)1.17105kJ/h8.气态氨带入热Q2_4Q2400.382.197(650)5.72104kJ/hC.温空气带入热03N2、O2和蒸汽136c的平均比热容分别为1.046kJ/(kg?K)、1.841kJ/(kg?K)和1.925kJ/(kg?K)Q3(5434.151.0461650.851.8411211.921.925)(t0)11056.28tkJ/hD.混合器出口气体带出热Q4Q4(942.061.569174.161.82400.382.1975434.151.04616

45、50.851.8411211.921.925)(1100)1.51106kJ/hE.热衡算求进口湿空气的温度t热损失按I0%考虑。热衡算方程：0.9(Q1Q2+Q3)=Q4代入数据：0.91.171055.72104+11056.2810=1.51106解得t=136.03C9.13空气加热器的热量衡算(1)计算依据A,入口空气温度90C,出口空气温度136coB,空气的流量和组成如下。组分氧氮水合计Kg/h1756.45781.51288.68826.5(2)热衡算求空气加热器的热负荷和加热蒸汽量此、和蒸汽9023燕山大学里仁学院化工专业课程设计136c的平均比热容分别为1.046kJ/(k

46、g?K)v1.84kJ/(kg?K)和1.925kJ/(kg?K)。热损失按10%考虑，空气加热器的热负荷为Q(5434.151.0461650.851.8411211.921.925)(13690)1.155.5910kJ/h用0.608MPa的蒸汽为加热剂，其饱和温度为164.2C,冷凝热为2066kJ/kg,加热蒸汽用量为55.59105W270.79kg/h2066三主要设备的工艺计算3.1空气饱和塔(1)计算依据A.进塔空气的组成和流量组分氧氮水合计Kmol/h51.59194.088.66254.33Kg/h1650.855434.15155.877240.87B.出塔温空气的组成

47、和流量组分氧氮水合计KmoI/h51.59194.0867.33313.00Kg/h1650.855434.151211.948296.9425C.塔顶喷淋液量21620.98kg/h,温度105coD.塔底排出液量20564.91kg/h，温度93.9CoE.塔底压力0.263MPa塔顶压力0.243MPaF.人塔气温度I70C,出塔气温度90CoG.填料用50504.5陶瓷拉西环(乱堆)。塔径的确定根据拉西环的泛点速度计算公式2Wflgago.2gt0.0221/41/81.75G(A)燕山大学里仁学院化工专业课程设计29A.塔顶处8296.94273902.135kg/m3313.00.

48、42730.10130.2433l958kg/ml0.282mPa?SL=21620.98kg/h把数据代人（A）式解得wf1.725m/sG=8296.94kg/h泛点率取75%,则气体空塔速度为出塔操作条件下的气量：W0.751.7281.294m/273900.1013313.0022.42730.24333886.33m/h31.080m/s1.080塔径应为：d1.03m0.7851.307B.塔底处7240.87273900.1013232.7222.42730.2432.293kg/m3L975kg/m3L0.38mPa?SL=20564.91kg/hG=7240.87kg/h把

49、数据代入（A）式解得wf1.705m/s气体空塔速度为w0.751.7051.279m/s人塔气在操作条件下的气量：2731700.101333V254.3322.4-3853.81m3/h1.070m3/s2730.243塔径应为：dJ-10701.04m-0.7851.263取塔径为：1.2m填料高度空气水饱和塔的填料高度确定须考虑两方面的要求A.使出塔气体中蒸汽含量达到要求。B.使塔顶喷淋液中的ACN等在塔内脱吸以使出塔釜液中ACN等的含量尽量低，以11m组分C3H6C3H802N2H2O合计kmol/h3.093.9612.41194.0815.11Kg/h129.78174.1639

50、6.965434.15271.99组分ANACNACLHCNCO2kmol/h13.462.350.164.378.07257.06Kg/h713.1996.439.20117.98355.297699.1燕山大学里仁学院化工专业课程设计减少朽污水处理负荷并回收ACN?副产物。按工厂实践经验。取填料高度3.2水吸收塔(1)计算依据A.进塔气体流量和组成组分C3H6C3H8O2N2H2OCO2AN合计kmol/h3.093.9612.41194.0815.118.07少量236.7Kg/h129.78174.16396.965434.15271.99355.29少量6762.3B.出塔气体流量和

51、组成随入塔气进入的凝水1578.05kg/hC.塔顶喷淋液量36371.64kg/h，含AN0.005%(wt),温度5CD.塔底排出液量39632.78kg/h，温度15.9C。E.塔底压力Il2kPa，塔顶压力101kPa。F.入塔气温度40C,出塔气温度IOC,G.出塔气体中AN含量不大于0.055%(wt)oh.填料用250Y型塑料孔板波纹填料。塔径的确定2WFlgg塑料孔板渡纹填料的泛点气速计算公式为1/41/80,20,2911.563Gg(A)按塔底情况计算Wf7699.1327340101.3236.422.42731123L997kg/m31.402kg/m31.154mPa?S31燕山大学里仁学院化工专业课程设计L=36371.64kg/hg=7699.13kg/h2.3a240m/m0.97把数据代人(A)式解得wf2.21m/s空塔气速为(泛点率取70%)wf0.72.211.544m/s气体在操作条件下的流量为27340101.33V257.0422.45989.73m3/h1.664m3/s273112塔径应为：d:1.08m0.7851.830取塔径为：1.2m填料高度36371.64