年产5万吨丙烯腈合成工段工艺设计

1、年产3.5万吨丙烯睛合成工段工艺设计年级2013专业化学工程与工艺学号姓名指导教师设计成绩完成日期2016年月日课程设计成绩评定栏评定基元评审要素评审内涵分值评分签名栏设计说明，50%格式规范内容完整格式是否规范10评阅教师签名内容是否完整10工艺计算正确、完整和规范物料恒算10热量衡算10设备设计和选型10设计图纸，40%图纸规范标注清晰方案流程图10评阅教师签名工2物料流程图10带控制点的工艺流程图20平时成绩，10%上课出勤上课出勤考核5指导教师签名制图出勤制图出勤考核5合计100化工工艺设计课程设计任务书学号学生姓名专业（班级）设计题目年产3.5万吨丙烯睛合成工段工艺设计设计技术参数1

2、 .生产能力：35000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%6 .设计裕量：6%7 .年操作日：300天设计要求1 .确定设计方案，并画出流程框图（要求见4（1）;2 .物料衡算，热量衡算3 .主要设备的工艺设计计算4 .绘图要求：（1）流程框图（CAC者PPT绘，截图在方案设计中）；（2）方案流程图（CAD或手绘，A3图纸）；（3）工物料流程图（带物料表，CAD绘，A3图纸）；（4）制带控制点的工2流程图（CAD手绘，A3图纸）；5 .编写设计说明书工作量1 .设计计算：1

3、.5周2 .上幺流程图与设计说明书：1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，第三周：答辩参考资料化工工艺设计手册第四版（上下册），中国石化集团上海工程有限公司编，化学工业出版社，2009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年第一部分概述1.1丙烯睛的性质1.1.1 丙烯睛的物理性质丙烯睛是一种非常重要的有机化工原料，在合成纤维、树脂、橡胶急胶粘剂等领域有着广泛的应用。丙烯睛，英文名Acrylonifrile（简称为ACN）,化学分子式：CH2=CHCN;分子量：53.1。丙烯睛在常温下是无色或淡黄色

4、液体，剧毒，有特殊气味；可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醛和乙醇等有机溶剂；与水互溶，溶解度见表1-1。丙烯睛在室内允许浓度为0.002MG/L,在空中的爆炸极限为3.0517.5%（体积）。因此，在生产、贮存和运输中，必须有严格的安全防护措施。丙烯睛和水、苯、四氯化碳、甲醇、异丙醇等会成二元共沸混合物，和水的共沸点为71C,共沸点中丙烯睛的含量为88%（质量），在有苯乙烯存在下，还能形成丙烯睛一苯乙烯一水三元共沸混合物。丙烯睛的主要物理性质见表1-2。表1-1丙烯睛与水的相互溶解度温度/C水在丙烯睛中的溶解度（质量）/%丙烯睛在水中的溶解度（质量）/%02.107.15102.557.17203

5、.087.30303.827.51404.857.90506.158.41607.659.10709.219.908010.9511.10表1-2丙烯睛的主要物理性质性质指标性质指标性质指标沸点(101.3KPa)78.5燃点/C481蒸汽压/KPa熔点/c82.0比热容/J.kg-1.K-120.92±0.038.7C时6.67相对密度（d426）0.0806蒸发潜热（0-77）32.6kJ/mol45.5时33.33粘度(25C)0.34生成热（25C）151kJ/mol77.3C时101.32折射率（nD25）1.3888燃烧热1761kJ/mol临界温度246c闪点/C0聚合

6、热（25C）72kJ/mol临界压力3.42MPa1.1.2 丙烯睛的化学性质及应用丙烯睛分子中含有双键及鼠基（-CN）,其化学性质非常活泼，可以发生加成、聚合、水解、醇解、睛基及氢乙基化等反应。聚合反应和加成反应都发生在丙烯睛的C=C双键上，纯丙烯睛在光的作用下能自行聚合，所以在丙烯睛成品及丙烯睛生产过程中，通常要加少量阻聚剂，如对苯酚甲基触（阻聚剂MEHQ、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除自聚外，丙烯睛还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一种或几种发生共聚反应，由此可制得合成纤维、塑料、涂料和粘合剂等。丙烯睛经电解加氢偶联反应可以制得已二睛。鼠基反应包括水合反应、水解

7、反应、醇解反应等，丙烯睛和水在铜催化剂存在下，可以水合制取丙烯酰胺。氟乙基化反应是丙烯睛与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反应；丙烯睛和醇反应可制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。丙烯睛与氨反应可制得1,3丙二胺，该产物可用作纺织溶剂、聚氨酯溶剂和催化剂。丙烯睛主要用来生产ABS树脂，丙烯酰胺、丙烯酸纤维、己二睛和苯乙烯-己二睛树脂等，目前国内供不应求，每年需大量进口来满足市场需求，2000年进口量超过150kt。1.2 丙烯睛的生产状况1.2.1 世界丙烯睛生产与消费概况全世界丙烯睛的生产主要集中在美国、西欧和日本等国家和地区。全世界

8、1999年丙烯睛总生产能力为，523.3万t（见表1-3）。美国、日、西欧丙烯睛生产能力合计为357万t,占世界总能力的66.9%。1999年世界丙烯睛需求量为480万t,产量470万t。预计到2000年，世界丙烯睛总生产能力将达到585万t,产量及消费量将达到507万t。其中用于睛纶的消费量为275万t,用于ABSAS为126万t,其它106万t（见表1-4）。今年台塑公司4月和年末各有10万t/a装置投产、美国Solutia公司8月25万t/a装置建成，还会增加45万t生产能力。2000年是日本旭化成、三菱化学和韩国东西石油化学、泰光产业等公司的定期检修年，这会缓和对新增能力投产的冲击。表

9、1-31999年世界丙烯睛生产能力（万t/a）国家和地区生产能力国家和地区生产能力美国164.2土耳其9.0德国44巴西9.0意大利19南非7.5荷兰18.5印度3.0西班牙11.5罗马尼亚8.0英国28.0保加利亚4.5墨西哥16.5日本71.8韩国37俄罗斯24中国（总计）38.8中国台湾省18.0合计532.3表1-4世界丙烯睛消费结构（万t）年份19951996199719982000生产能力463508533545585产量415437451469507消费量415437451469507睛纶231244251260275ABS/AS100107110115126其它84869094

10、106开工率（）90868586871.2.2 国内生产概况我国内烯睛生产起步于1968年。八十年代开始，我国丙烯睛工业发展很快，从国外引进技术目前正在运彳T的生产装置有9套（包括中国台湾省）,总生产能力为58.8万t,加上采用国内技术的生产装置，总生产能力为59.3万to正在计划建设的生产装置有上海石化公司25万t/a,金陵石化公司6.6万t/a。另外，有不少装置也准备将其生产能力扩大。到2000年，我国丙烯睛总生产能力可达80多万t,其中中国大陆丙烯睛生产能力可达42万45万t/a,台湾省丙烯脂生产能力为38万t/a。这样，我国2000年丙烯睛总生产能力将居世界第二位，而仅次于美国。我国丙

11、烯睛生产能力。见表1-5。表1-5我国丙烯月青生产能力（万t/a）生产厂家生产能力采用技术备注上海石化股份有限公司5BP技术实际可达到7大庆石化总厂化工一厂6BP技术大庆油田聚合物厂6BP技术齐鲁石化公司丙烯睛厂4BP技术齐鲁石化公司齐胜化工厂0.5国内技术兰化公司石化厂3.2BP技术抚顺石化公司睛纶厂5BP技术计划扩展7吉化公司化肥厂6.6BP技术安庆石化公司睛纶厂5BP技术台湾CPDG司18BP技术合计59.31.3 我国丙烯睛发展方向1.4 丙烯氨氧化的原理1.4.1 化学反应在工业生产条件下，丙烯氨氧化反应是一个非均相催化氧化反应3CIiCHCH2Nii-O2CH,CHCN3H2OH5

12、12.5kJ/mol与此同时,在催化剂表面还发生如下一系列主要的副反应。(1)生成乙睛(ACN):3-CRCN3H2O33CH3cHCH2-NH3O222H362.3kJ/mol(2)生成氢富酸(HCN)。3HCN6H2OCH3cHCH23NH3302H315.5kJ/mol(3)生成丙烯醛。CHCHOH2OCH3cHCH2O2H353.1kJ/mol(4)生成二氧化碳。一一八9-一CRCHCH2-O23CQ3H2OH641kJ/mol上述副反应中，生成乙睛和氢富酸的反应是主要的。CO2C5口H2O可以由丙烯直接氧化得到，也可以由丙烯睛、乙睛等再次氧化得到。除上述副反应外，还有生成微量丙酮、丙

13、睛、丙烯酸和乙酸等副反应。1.4.2催化剂丙烯氨氧化所采用的催化剂主要有两类，即Mo系和Sb系催化剂。(1) Mo系催化剂工业上最早使用的是P-Mo-Bi-O(C-A)催化剂，具代表组成为PBi9MO12O52活性组分为MoO舜口Bi2O3.Bi的作用是夺取丙烯中的氢，Mo的作用是往丙烯中引入氧或氨。因而是一个双功能催化剂。P是助催化剂，起提高催化剂选择性的作用。这种催化剂要求的反应温度较高(460490C),丙烯睛收率60施右。由于在原料气中需配入大量水蒸气，约为丙烯量的3倍(mol),在反应温度下MoflBi因挥发损失严重，催化剂容易失活，而且不易再生，寿命较短，只在工业装置上使用了不足1

14、0年就被C-21、C-41等代替。(2) Sb系催化剂Sb系催化剂在60年代中期用于工业生产，有Sb-U-O、Sb-Sn-O和Sb-Fe-O等。初期使用的Sb-U-O催化剂活性很好，丙烯转化率和丙烯睛收率都较高，但由于具有放射性，废催化剂处理困难，使用几年后已不采用。Sb-Fe-O催化剂由日本化学公司开发成功，即牌号为NB-733A和NB-733B催化齐I。据文献报道，催化剂中Fe/Sb比为1：1(mol),X光衍射测试表明，催化剂的主体是FeSbO4,还有少量的Sb2O4工业运转结果表明，丙烯睛收率达75溢右，副产乙睛生成量甚少，价格也比较便宜，添加V、M。W等可改善该催化剂的耐还原性。1.

15、4.3反应机理和动力学丙烯氨氧化生成丙烯睛的反应机理，目前主要有两种观点可简单地用下式表示。UCHO-HCZCHi-CWCHSCf-CHCHOCHaCMCNtvh3CfCJIC-*CMSCN第二部分生产方案选择第三部分工艺流程设计3.1 丙烯睛工艺流程示意图3.2 小时生产能力按年工作日300天，丙烯睛损失率3%设计裕量为6%年产量为3.5万吨计算，则每天每小时产量：5307.36kg/h3500010001.061.0330024第四部分物料衡算和热量衡算4.1 反应器的物料衡算和热量衡算4.1.1 计算依据（1）丙烯睛产量5307.36kg/h,即F=100.03kmol/h（2）原料组成

16、（摩尔分数）丙烯（GH）85%丙烷（GH）15%（3）进反应器的原料配比（摩尔分数）为GH:NH3：O2：H2O=1:1.05:23:3反应后各产物的单程收率为:物质丙烯睛(AN富化氢(HCN乙睛(CAN丙烯醛(ACDCQ摩尔收率0.60.0650.070.0070.12(4)操作压力进口：0.203MPa，出口：0.162MPa(5)反应器进口气体温度110C,反应温度470C,出口气体温度7002.1kg/hh1294.53kgNH：166.721. 05175.06kmol/h2975.95kgQ：166.722. 3383.46kmol/h12270.59kg/hHO166.72350

17、0.16kmol/h9002.88kg/h360c4.1.2 物料衡算(1)反应器进口原料气中各组分的流量GH：100.03/0.6=166.72kmol/hGH:166.720.1529.42kmol/0.85383.46N2:0.210.791442.54kmol/h40391.12kg/h(2)反应器出口混合气中各组分的流量丙烯睛：5307.36kg/hF=100.03kmol/h乙睛：|166.720.0717.51kmol/h717.77kg/h丙烯醛：166.720,0071.17kmol/h65.53kg/hCQ：3166.720.1260.02kmol/h2640.84kg/h

18、HCN：3166.720.06532.51kmol/h877.78kg/hC3H8：29.42kmol/h1294.53kg/hN2：1442.54kmol/h40391.12kg/h39383.46100,0332.511,1717.5160.02O2：23292.20kmol/h2950.4kg/h121166.7232,511.1717.51100.0160.02C3H6：33323.02kmol/h966.98kg/hNH3：175.0632.5117.51H2O：500.163100.03100.0325.01kmol/h425.17kg/h232.51217.5160.021.17

19、961.48kmol/h17306.64kg/h(3):反应器物料平衡表流量和组成组分反应器进口反应器出口kmol/hkg/h%(mol)%(wt)kmol/hkg/h%(mol)%(wt)C3H6166.727002.106.189.6023.02966.980.831.32C3H829.421294.531.091.7829.421294.531.061.78NH3175.062975.956.494.0825.01425.170.900.58O2383.4612270.5914.2216.8292.202950.403.314.05N21442.5440391.1253.4855.381

20、442.5440391.1251.7955.37H2O500.169002.8818.5412.34961.4817306.6434.5223.73丙烯睛(AN)0000100.035307.363.597.28乙睛(ACN)000017.51717.770.630.98氧化氢(HCN)000032.51877.781.171.20丙烯醛(ACD00001.1765.530.040.09CO2000060.022640.842.163.62合计2697.3672937.171001002784.9172944.121001004.1,3热量衡算查阅相关资料获得各物质各物质0110C、0360C

21、、0470c的平均定压比热容物质C3H6C3H8NH3O2N2H2OANHCNACNACLCO2Cp/kJ/(kgK)0110C1.8412.052.3010.9411.0461.8830-360C2.6783.0132.6361.0041.0882.0081.8741.6401.9331.9661.1300-470C2.9293.3472.9391.0461.1092.0922.0291.7242.102.1721.213(1)浓相段热衡算求浓相段换热装置的热负荷及产生蒸汽量假设如下热力学途径：Ml>4701，波相段出口混铲tML.：乂25t.浓相段出口混合气各物质25tC平均比热容用

22、0tC的平均比热容代替，误差不大因此：1 (7002.11,8411294.532.052975.952.30112270.590.94140391.121.0469002.881.883)(25110)7916940.23kJ/h2 (100.03103512.517.51103362.332.51103315.51.17103353.160.02103641)106752100kJ/h3(966.982.9291294.533.347425.172.9392950.41.04640391.121.10917306.642.0925307.362.029717.771.724877.782.

23、165.532.1722640.841.213)(47025)48814314.75kJ/h123791694Q2310675210048814314.756585472548kJ/h若热损失取的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)65854725.486256198921kJ/h浓相段换热装置产生0.405MPa的饱和蒸汽(饱和温度143C)143c饱和蒸汽给:isteam2736kJ/kg143c饱和水始：iH2O601.2kJ/kg所以：产生的蒸汽量62561989.212736-601.229305.78kg/h(2)稀相段热衡算求稀相段换热装

24、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气体带入热为:Q(966.982.9291294.533.347425.172.9392950.41.04640391.121.10917306.642.0925307.362.029717.771.724877.782.165.532.1722640.841.213)(4700)51556691.98kJ/h离开稀相段的气体带出热为:(966.982.6781294.533.013425.172.6362950.41.00440391.121.08817306.642.0085307.361.874717.771.6400)877.781

25、.93365.531.9662640.841.130)(36037873108.11kJ/h热损失取4%,则稀相段换热装置的热负荷为:13136240.51kJ/hQ(1-0.04)(QQ2)(10.04)(51556691.9837873108.11)稀相段换热装置产生0.405的饱和蒸汽，产生的蒸汽量为:G13136240.516153.38kg/h2736601.24.2空气饱和塔的物料衡算和热量衡算4.2.1 计算依据(1)入塔空气压力0.263MPa,出塔空气压力0.243MPa(2)空压机入口空气温度30C,相对温度80%,空压机出口气体温度170c(3)饱和塔气、液比为152.4

26、(体积比)，饱和度0.81(4)塔顶喷淋液为乙睛解吸塔釜液，温度105C,组成如下:组分ANACN象醇ACL水合计%(Wt)0.0050.0080.00050.000299.986100(5)塔顶出口湿空气的成分和量按反应器入口气体的要求为：O2：383.46kmol/h,即12270.59kg/hN2:1442.54kmol/h,即40391.12kg/hH2O:500.16kmol/h,即9002.88kg/h4.2.2 物料衡算(1)进塔空气量进塔干空气量383.461442.541826kmol/h52661.71kg/h查得30C,相对湿度80%时空气温含量为0.022kg水气/kg

27、干空气.因此，进塔空气带入的水蒸气量为：0.02252661.711158.56kg/h(2)进塔热水量气、液比为152.4,故进塔喷淋液量为:182622.4167.75m3/h2731700.101312730.263152.4塔顶喷淋液105c的密度为，因此进塔水的质量流量为:167.75958160703.05kg/h(3)出塔湿空气量出塔气体中的。2、N2、H2O的量与反应器入口气体相同，因而:Q:383.46kmol/h,即12270.59kg/hN2：1442.54kmol/h,即40391.12kg/hH2O:500.16kmol/h,即9002.88kg/h(4)出塔液量塔内

28、水蒸发量9002.88-1158.567844.32kg/h所以，出塔液流量160703.05-7844.32152858.73kg/h4.2.3热量衡算(1)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：100%21.5%500.16383.461442.54500.16根据分压定律，蒸汽的实际分压为：PHOyH20P0.2150.2430.05225MPa饱和度为0.81,.所以饱和蒸汽分压应为:0.052250.810.0645Mpi64500Pa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(2)入塔热水温度入塔水来自

29、精制工段乙睛解吸塔塔釜，105c(3)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170c进塔空气带入的热量Q1：170c蒸汽给值为2773.3kJ/kg,干空气在0l70C的平均比热容Cp1.004kJ/(kgK)所以，Q(12270.5940391.12)1.004(170-0)1158.562773.31220133511kJ/h出塔湿空气带出热量Q290c蒸汽给2660kJ/kg,空气比热容取Cp1.004kJ/kgKQ(12270.5940391.12)1.004(900)9002.8826602870617292kJ/h105c入塔喷淋?获带入热量Q3Q316070

30、3.054.184(105-0)70600063.93kJ/h求出塔热水温度t出塔热水带出热量：Q4152858.734.184t639560.93tkJ/h热损失按5%者，则Q®0.05(12201335.1170600063.93)4140069.95kJ/h热平衡方程Qi+Q3=Q2+Q4+Q损即12201335.11+70600063.93=28706172.92+639560.93t+4140069.95解得t=78.11C故，出塔热水温度为78.11C4.3氨中和塔物料衡算和热量衡算4.3.1 计算依据(1)入塔气体流量和组成与反应器出口气体相同(2)在中和塔内全部氨被硫

31、酸吸收，生成硫酸镂(3)新鲜硫酸吸收剂的含量为93%(wt)(4)塔底出口液体(即循环液)的组成如下组分水ANACNHCN硫酸硫酸镂合计%(wt)68.530.030.020.0160.530.90100(5)进塔气温度180C,出塔气温度76C,新鲜硫酸吸收剂温度30C4.3.2 物料衡算(1)排出的废液量及其组成进塔气中含有425.17kg/h的氨，在塔内被硫酸吸收生成硫酸镂氨和硫酸反应的方程式：2NHH2SC4(NH4)2SQ(NHJ2SC4的生成量，即需要连续排出的(NHJ2SQ的流量为：425.171322171650.66kg/h塔底排出液中，(NH4)2SQ的含量为30.9%(w

32、t),因此，排放的废液量为：1650.66/0.3095341.94排放的废液中.各组分的量：H2。：5341.940.68533660.83kg/hAN:5341.940.00031.60kg/hCAN:5341.940.00021.07kg/hHCN:5341.940.000160.85kg/hH2SQ:5341.940.00526.71kg/h(NH4)2SQ:5341.940.3091650.66kg/h(2)需补充的新鲜吸收剂(93%的H2SC4)的量为:1346.45kg/h98(5341.940.005425.17)/0.93217(3)出塔气体中各组分的量QH6：966.98k

33、g/h=23.02kmol/hC3H8：1294.53kg/h=29.42kmol/hC2：2950.40kg/h=92.20kmol/hN2:40391.12kg/h=1442.54kmol/hAN:5307.36-0.12=5307.24kg/h=100.02kmol/hACN717.77-0.08=717.69kg/h=17.50kmol/hACL65.53kg/h=1.17kmol/hHCN:877.78-0.06=877.72kg/h=32.51kmol/hCQ:2640.84kg/h=60.02kmol/hH2C：17306.64+1346.45X0.07-3660.83=1374

34、0.06kg/h=763.34kmol/h4.3.3 热量衡算(1)出塔气体温度yh2o736347363460.0232511.1717501000214425492.20230229.420.298塔顶气体中实际蒸汽分压为:PH20=yH20P=0.298X0.122=0.0364MPa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:0.0364PHO0.0371MPaH2O0.98入塔喷淋液的硫酸镂含量为:10030.968.5345g(NHO2SQ/100gH2O已知硫酸镂上方的饱和蒸汽压如表7''含量温度404550700.027960.027560.027

35、16800.042520.04190.04129900.06290.061990.06109根据入塔喷淋液的硫酸镂含量和PH2O的值，内插得到出:塔气的温度为76.7C(2)入塔喷淋液温度入塔喷淋液温度比气体出口温度低6.7C,故为70C(3)塔釜排出液温度yH2O=0.3452入塔气水蒸汽分压：PH2O=yH20P=0.3452X0.142=0.049MPa在釜液(NH4)2SQ含量(45g(NH4)2SQ/100gH2。)下溶液上方的饱和蒸汽分压等于0.049MPa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83.53C,设塔釜液温度比饱和温度低2.53C即81C。又查硫

36、酸镂的溶解度数据得知，80c时.每100g水能溶解95.3g硫酸镂，而釜液的硫酸镂含量为(45g(NH4)2SQ/1O0gH2O),所以釜液温度控制81c不会有硫酸镂结晶析出(4)热衡算求循环冷却器的热负荷和冷却水用量作图3.3的虚线方框列热平衡方程得“七，出塔，Qjr群XZeWNJI1图3氨中和塔的热量衡算1一氨中和塔；2一循环冷却器Qi+Q3+Q4+Q5+Q6+Q8=Q？+Q7+Q9入塔气体带入热入塔气体带入热量Qi=2.53xl06kJ/h出塔气体带出热各组分在076.7C的平均比热容的值如下组分C3H6C3H802n2H2OANHCNACNACLCO2Cp1.7151.9660.941

37、41.0461.8831.3471.3931.4061.3430.921Q2=(966.98X1.715+1294.53X1.966+2950.4X0.9414+40391.12X1.046+13740.06X1.883+1.347X5307.24+1.393X877.72+1.406X717.69+1.343X65.53+0.921X2640.84)X(76.7-0)=87003.38X76.7=6673159kJ/h蒸汽在塔内冷凝放热蒸汽在塔内的冷凝量=进塔气体带入蒸汽-出口气带出蒸汽=17306.64-13740.06=3566.58kg/h蒸汽的冷凝热为2246.6kJ/kgQ3=35

38、66.58X2246.6=8012678.63kJ/h有机物冷凝放热AN的冷凝量1.60kg/h,其冷凝热为615kJ/kgACN的冷凝量1.07kg/h,其冷凝热为728kJ/kgHCN的冷凝量0.85kg/h,其冷凝热为878.6kJ/kgQ4=1.6X615+1.07X728+0.85X878.6=2509.77kg/h氨中和放热每生成1mol硫酸镂放热273.8kJ3423869kJ/h1650.661000c273.8132硫酸稀释放热硫酸的稀释热为749kJ/kgQ6=0.93X1346.45X749=937896.68kJ/h塔釜排放的废液带出热量塔釜排放的废液中，H2O与的(N

39、H4)2SQ的摩尔比为笠警/笔等203.38/12.51,查氮肥设计手册得此组成的硫酸18132镂水溶液比热容为3.347kJ/(kgK)Q7=5341.94X3.347X(80-0)=1430357.85kJ/h新鲜吸收剂带入热30CM,93%HSq的比热容为1.603kJ/(kgK)Q8=1346.45X1.603X(30-0)=64750.78kJ/h循环冷却器热负荷因操作温度不高，忽略热损失把有关数据代入热平衡方程有：解得：Q2.5310666731598012678632509.773423869937896.6814303578964750.786868188.01kJ/h循环冷却

40、器的冷却水用量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：W6868188.014.184(3632)410384.08kg/h(5)循环液量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/(kgK),循环液与新鲜吸收液混合后的喷淋液比热容为3.364kJ/(kgK)设循环液流量为mkg/h,循环冷却器出口循环液温度tC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:mx3.368t+9267=(m+192.7)x3.364x70对循环冷却器列热平衡得mX3.347X81mx3.368t=6868188.01t70C联解式(1)(2清：m=19

41、3942.26kg/h4.4换热器物料衡算和热量衡算AN溶液去精制AN溶液来自水吸收塔<P-气体来自氨中和塔HI气液混合物去水吸收塔>换热器76,7°r40°r4.4.1计算依据进口气体76.7C,组成和流量与氨中和塔出口气相同出口气体温度40C,操彳压力115.5kPa4.4.2物料衡算进口气组成及流量如下组分流里C3H623.02kmol/hC3H829.42kmol/hO292.20kmol/hN21442.54kmol/hAN100.02kmol/hACN17.50kmol/hACL1.17kmol/hHCN32.51kmol/hCO260.02kmol

42、/hH2O763.34kmol/h合计2561.74kmol/h出口气体温度40C,40c饱和蒸汽压力为Ph2o7.375MPa设出口气体中含有xkmol/h的蒸汽，根据分压定律有:115.57.3752561.74763.34x解得x=122.67kmol/h=2208kg/h故，蒸汽的冷凝量为13740.06-2208=11532.06kg/h因此得到换热器气体方(壳方)的物料平衡如下:组分流、量！Kmol/hC3H6C3H8H2OO2N2ANACNHCNACLCO2冷凝水合计23.029.4122.792.21442.510017.5032.511.1760.0640.72561.74.

43、4,3热量衡算(1)换热器入口气体带入热(等于氨中和塔出口气体带出热)Qi=6673159kJ/h(2)蒸汽冷凝放出热40c水汽化热为2401.1kJ/kgQ2=11532.06X2401.1=27689629.27kJ/h(3)冷凝液带出热Q3=11532.06X4.184X(40-0)=1930005.56kJ/h(4)出口气体带出热38.66)X(40-0)=2588466.41kJ/h(5)热衡算求换热器热负荷平衡方程：Q1+Q=Q3+Q4+Q5代入数据求得：Q5=29844316.3kJ/h4.5水吸收塔物料衡算和热量衡算4.5.1 计算依据出塔气.lotAN麻展去搜造案ft水吸收塔

44、的局部流程(1)入塔气流量和组成与换热器出口相同(2)入塔器温度40C,压力112Kpa;出塔气温度10C,压力101Kpa(3)入塔吸收液温度5c(4)出塔AN溶液中含AN1.8%(wt)4.5.2 物料衡算(1)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进口气量=23X42+29.4X44+122.7X18+92.2X32+1442.5X28+100X53+17.5X41+32.51X27+1.17X56+60X44=57409.39kg/h(2)出塔气的组成和量出塔干气含有：C3H623kmol/h=966kg/hC3H829.4kmol/h=1293.6kg/hO292.2

45、kmol/h=2950.4kg/hN21442.5kmol/h=40390kg/hCQ6.7kmol/h=294.8kg/h10c水的饱和蒸汽压Ph2o1228Pa,总压P=101325pa出塔器中干气总量=23+29.4+92.2+1442.5+6.7=1593.8kmol/h出塔气中含有蒸汽的量按分压定律求得，计算如下：1228.1593.819.55kmol/h351.95kg/h1013251228出塔气总量为：966+1293.6+2950.4+40390+294.8=45894.8kg/h(3)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53

46、07.36kg/h,因此,出塔AN溶液总量为5307.36/0.018=294853.33kg/h塔顶加入的吸收水量作水吸收塔的总质量衡算得：入塔吸收液量需底AN溶液量+出塔气体总量-入塔气量-凝水量=294853.33+45894.8-57409.39-11532.06=271806.68kg/h(4)塔底AN溶液的组成和量ANACNHCNACL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AN溶液中的水量=塔顶加入水+进塔气液混合物中的水-出塔气带出的水=271806.68+763.34X18-351.95=285194

47、.85kg/h(5)水吸收塔平衡如下组分C3H6C3H8H2OO2N2ANACNHCNACLCO2合计入塔气流量Kmol/h23.029.4122.792.21442.510017.5032.511.1760.01921含量0.0520.00910.01690.00061出塔气流量23.029.418.8292.21442.5000060.01666(6)检验前面AN、ACNACLHCN全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、ACNACLHCN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：PiE|X或PiEiXi塔底排出液的温度为15c(见后面的热衡算)查得15c日tACNHCNACL和AN的亨利系数E值为:ANE=810kPaACLE=444.4kPaACNE=405.3kPaHCNE=1824kPaAN塔底Pan=0.052X11