年产4.5万吨丙烯腈合成工段工艺设计 (8)

BFT325?4.0?10?3?2I型，换热面积10.5m2，符合要求。 195.8 丙烯过热器

5.8.1计算依据

A.进口气体温度-l3℃，出口气体温度65℃。 B.加热剂为0.405MPa蒸汽，温度143℃。 C.热负荷1.30?106kJ/h?3.6?105J/s．

5.8.2计算换热面积

A.总传热系数管壳式换热器用作加热器时，一方为蒸汽冷凝、一方为气体情况下，K值的推荐范围是28~280W/(m2?K))．取200W/(m2?K)

B.平均温度差冷端温差为143-(-13)=156℃，热端温差为143-65=78℃。

156?78?tm??112.5?C156ln78 C.面积热负荷为3.6?105J/s 换热面积为

3.6?105A=?16m2 200?112.5取安全系数1.2，则换热面积为19.2m2：，选浮头式热交换器

BFT426?4.0?20?4.5?2I型，换热面积25.6m2，符合要求。 2.55.9空气加热器

5.9.1计算依据

A.空气走管内，加热蒸汽走管间。

B.进口气体温度90℃，出口气体温度136℃，气体进口压力0.243MPa，气体的流量和组成如下：

表5-5 空气加热器气体的流量和组成

组分

氧

氮

水

合计

kmol/h kg/h 492.61 15763.65 1853.15 51888.25 236.41 4255.38 2582.17 71907.28

C.加热蒸汽为0.608MPa(对应的饱和温度为164.2℃)，流量为2587.70kg/h。

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D.热负荷为5.34?106kJ/h即1.48?106J/s 5.9.2计算换热面积

初选BFT700?1.6?800?管子268根。

A.总传热系数

(a)管内(空气一侧)的给热系数?1，管内气体的平均温度为

3?2Ⅱ浮头式换热器一台，换热器有?25?3.5的25?90?136?/2?113℃，

113℃空气的物性数据为：??3.29?10?2W/(m?K), Pr?0.693,

??2.255?10?5kg/(m?s)

空气的密度??W71907.28??2.109kg/m3 Q2582.17?22.4?273?113?0.10132730.2432582.17?22.4?273?1130.1013?2730.243?112.5m/s

3600?268?0.785(0.02)2u?Re?du???0.02?112.5?2.0075?2.0?10?10000 ?52.255?10d??1=0.023Re0.8Pr0.4?568.87W/(m2?K)(b)管外蒸汽冷凝侧给热系数?2取?2?8000W/(m2?K)

(c)总传热系数钢的导热系数为45W/(m2?K)，空气侧污垢热阻

0.4?10?3(m2?K)/W，蒸汽冷凝侧污垢热阻0.2?10?3(m2?K)/W

代入数据求总传热系数：

1110.0025????0.4?10?3?0.2?10?3 K568.87800045?K?393.94W/(m2?K)

B.对数平均温度差

?tm?(164.2?90)?(164.2?136)?47.55?C164.2?90ln164.2?136

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1.48?106?79m2 C.换热面积A=393.94?47.55安全系数取1.2，则换热面积应为94.8m2。

5.10循环液泵

循环液质量流量90271.70kg/h，循环液密度为1140kg /m3．因此循环液的体积流量为

Q?229491.96?201.31m3/h

1140?p?u2又H??Z????hf??Z??hf

?g2g?Z?15m?hf?8m

?H?23m液柱?23?1.15?26mH2O

选用80FVZ-30的耐腐蚀泵，三台。正常使用两台，备用一台。80FVZ-0泵的流量为50m3/h，扬程30m。

5.11空气压缩机

在产品样本上，活塞式空气压缩机的排气量指是后一级排出的空气，换算为第一级进气条件时气体的体积藏量。现第一级进气条件为常压，温度按30℃计，排出气体的摩尔流量为270.6kmol/h,则排气量(换算为第一级进气条件)为

273?30Q?270.6?22.4??6728m3/h?112m3min

273因工艺要求排出压力为0.263MPa，故选用排气量为55m3/min，排气压力为0.35MPa的5L-55/3.5型空气压缩机三台，正常操作用两台，备用一台。

5.12中和液贮槽

按停车时中和塔塔板上的吸收液流入贮槽所需要的容积确定贮槽的容积，中和塔塔径1.8m，20块塔板，板上液层高度0.082m，这些液体若全部流入贮槽，总体积为

V?20?0.785?1.82?0.082?4.2m3

考虑到停车检修时，原存于塔底的一定高度的液体，亦需排入中和液贮槽存放，则该贮槽舶装料系数取0.8，故可选贮槽容积应大于4.2m3。

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中和塔的操作压力为0.263MPa，在国家标准容器系列GBl428 74(卧式椭圆封头容器，工作压力0.25～4MPa)中选用工作压力0.25MPa，公称容器6m3的型号，此容器的直径为1600mm，长度为2600mm。

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第六部分 附录

6.1附表

反应器物料平衡表 组分 kmol/h C3H6 C3H8 NH3 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 合计 214.18 37.80 224.89 492.61 1853.15 642.54 0 0 0 0 0 3465.17 反应器进口 kg/h 8995.56 1663.2 3823.11 15763.65 51888.25 11565.72 0 0 0 0 0 83290.49 %(mol) 6.2 1.09 6.49 14.22 53.48 18.54 0 0 0 0 0 100 %(wt) 10.8 2.0 4.59 18.93 62.3 1.39 0 0 0 0 0 100 kmol/h 16.06 37.80 32.12 104.94 1853.15 1248.68 128.51 22.49 41.77 14.99 77.10 3577.61 流量和组成 反应器出口 kg/h 674.52 1663.2 546.04 3357.92 51888.25 22476.24 6823.75 922.09 1127.66 840.34 3392.61 93712.62 %(mol) 0.45 1.06 0.90 2.93 51.80 34.90 3.59 0.63 1.17 0.42 2.16 100 %(wt) 0.72 1.77 0.58 3.58 55.37 23.98 7.28 0.98 1.20 0.90 3.62 100 饱和塔物料平衡表

入塔气 成分 kmol/h kg/h 15763.65 51888.25 4255.38 0 0 0 71907.28 kg/h 492.61 1853.15 994.21 0 0 0 3339.97 kg/h 15763.65 51888.25 17895.75 0 0 0 85547.65 492.61 1853.15 236.41 0 0 0 2582.17 出塔气 入塔喷淋液 kg/h 0 0 206449 1033.25 1653.19 103.32 209238.8 塔釜排出液 kg/h 0 0 196379.87 981.90 1571.04 98.19 199031 O2 N2 H2O AN ACN 氰醇 合计

40