4_毕业设计_正文模板_理工类专用 - 陈章伟(2)

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2、全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)论文题目： 学生签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日目 录摘 要IAbstractII第1章 概 述11.1 原料规格11.2 产品规格11.3 设计依据11.4 产品主要用途4第2章 生产原理及工艺流程叙述62.1 生产原理62.2 工艺流程7第3章 物料衡算和热量衡算93.1 水合肼生产过程物料衡算93.2 水合肼生产过程热量衡算16第4章 主要设备的设计与选型254.1 液碱贮槽254.2 次钠贮槽254.3 尿素高位槽254.4 氧化液贮槽254.5 氧化反应管254.6 精馏塔254.7 五层塔蒸发器30第5

3、章 环境污染及治理315.1三废的来源及数量315.2 治理措施31参考文献33致 谢34年产50吨水合肼（40%）装置工艺设计摘 要针对我国水合肼生产现状，设计采用尿素法生产工艺，设计规模为年产量50吨，产品类型为40%水合肼。生产过程为原料配备、氧化合成、氧化液析碱、精肼液蒸发、水合肼精溜，以及三废处理等过程。在设计中，对原料配备、氧化合成、氧化液析件碱、精肼液蒸发、水合肼精溜以及后处理工序进行了物料衡算和能量衡算，为设备的选型和设计提供了依据，并确定了单位产品的原材料消耗。在设备设计和选型阶段，对主要过程设备进行了设计计算。在生产过程中采用了碱贮槽，设计规格为2220×2000

4、；次钠贮槽，设计规格为1900×1700；尿素高位槽，设计规格为2400×1200；氧化液贮槽，设计规格为2400×1760；氧化反应管，设计规格为108×4/76×3，L=6500；五层塔蒸发器，设计规格为480×500，数量为一台。对生产过程中产生的三废进行了计算，并设计了处理流程。关键词：水合肼；工艺；尿素法；物料恒算Annual output of 50 tons of hydrazine hydrate (40%) device process designAbstract In view of the hydrazine

5、hydrate production status, designed with urea production process, design for the annual production scale of 50 tons, product type is 40 percent hydrazine hydrate. With raw materials for the production process, oxidation of, out of liquid alkali, refined hydrazine of evaporation, hydrazine hydrate fi

6、ne slip, and waste treatment process. In the design, with the raw materials, of Synthesis, Analysis of pieces of liquid alkali, refined hydrazine of evaporation, hydrazine hydrate fine slip and post-treatment processes were material balance and energy balance for equipment selection and design of th

7、e Basis, and to identify the unit of raw material consumption products.In equipment design and selection phase, the main process equipment design and calculation. In the production process used in the base receptacle, the design specifications for 2220×2000; the sodium tank, the design specific

8、ations for 1900×1700; urea high slot, the design specifications for 2400×1200; oxide liquid storage tanks, the design specifications for 2400×1760; oxidation of the design specifications for 108×4/76×3，L=6500; five-story tower evaporation, the design specifications for 480&#

9、215;500, as the number one. The production process of the waste was calculated and designed the process.Key words: Hydrazine hydrate； process； Urea method； Material is constant 34第1章 概 述1.1 原料规格1.1.1 NaOH(30%)溶液组成 NaOH 30% NaCl 5% Na2CO3 1% Fe2O3 0.01% H2O 63.99%1.1.2 干燥氯气（含氯95%）组成 Cl2 95% H2O 0.04%

10、 其他气体 4.96%1.1.3 尿素 含N46.3%，即含(NH2)2CO99.2%1.1.4 添加剂MgSO4·7H2O，含量99.5%1.2 产品规格1.2.1 分子式：N2H4·H2O1.2.2 结构式：H2NNH2·H2O1.2.3 分子量：50.061.2.4 水合肼(Hydrazine Hydrate)又名水合联氨，是肼的一种水化合物(N2H4·H2O)，纯品为无色透明的油状液体。工业上一般应用含量为40%-80%的水合肼水溶液或肼的盐。水合肼具有强碱性和吸湿性。水合肼是一种无色透明油状液体，有淡氨味，在湿空气中冒烟，具有强碱性和吸湿性。冰

11、点-51.7，熔点小于-40，沸点118.5，相对密度为1.032(21/4，指21的水合肼与4的水的密度比)，表面张力(25)74.0N/m，折光指数1.4284，生成热-242.71kJ/mol，闪点(开杯法)72.8。水合肼液体以二聚物形式存在，与水和乙醇混溶，不溶于乙醚和氯仿；它能侵蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等，在高温下分解成N2、NH3和H2；水合肼还原性极强，与卤素、HNO3、KMnO4等激烈反应，在空气中可吸收CO2产生烟雾。1.3 设计依据1.3.1设计条件选厂地址：湖南省吉首市吉凤工业园最高气温：38ºC 最低气温：-2ºC平均温度：20ºC 相对

12、湿度：80%夏 季: 东南风 冬 季: 西北风1.3.2 水合肼在国内外的消费现状及发展前景国外生产和消费概况水合肼是应用十分广泛的有机精细化工原料，目前全球水合肼产能已达20多万吨/年（按含肼量100%折算），其中欧洲约占总产能35%，亚洲约为34%，美洲约为30%，其他地区1%，主要生产企业有美国的奥林公司(甲酮连氮法)、德国拜耳公司(甲酮连氮法)、法国阿托公司(过氧化氢法)、日本三菱瓦斯化学公司(过氧化氢法)。进入20世纪90年代以后，世界消费市场对肼的需求不断减少。目前世界水合肼市场估计约8万9万吨(不计中国)，消费领域大致为农药32、发泡剂33、水处理剂20、其它15。今后国外水合肼

13、新的消费发展方向主要是ADC发泡剂和汽车气囊发生剂叠氮化钠将增加。 目前全球水合肼市场年需求量约8万-9万吨，目前世界水合肼市场估计约8万9万吨(不计中国)，消费构成大致为农药32%、发泡剂33%、水处理剂20%、其他15%。发达国家需求量逐年降低，发展中国家尤其是亚洲国家需求增长迅猛，已成为全球最重要的消费市场之一。我国的生产消费现状及发展前景我国从20世纪50年代开始生产水合肼， 2006年生产能力达到约8.5万吨/年，是世界上最主要的水合肼生产国家之一。我国生产水合肼的厂家约有20多家，生产规模(按100水合肼计)超过20万吨年，现在大部分生产的水合肼装置均为制造ADC发泡剂配套的淡肼装

14、置。主要的生产厂家有朗盛亚星化学(维坊)有限公司(生产能力为1.2万吨/年)、湖南株洲化工集团有限责任公司(生产能力为0.6万吨/年)、浙江巨化股份有限公司(生产能力为0.5万吨/年)、四川宜宾天原股份有限公司(生产能力为1.0万吨/年)、河北沧州大化股份有限公司(生产能力为0.5万吨)、河北冀衡集团有限公司(生产能力为0.5万吨/年)、华南珠化集团公司(生产能力为0.5万吨/年)、江苏索普集团公司(生产能力为0.5万吨/年)等。除此之外，国内还有一些中小型企业依托附近的氯碱企业或者尿素生产企业生产水合肼，生产规模大都在0.1- 0.3万吨/年之间。这些ADC企业主要集中在河北、河南、江苏、浙

15、江和福建等地。另外，中原大化集团公司、黑龙江黑化集团公司、青海黎明化工有限公司、山西丰喜集团公司等大型化工企业也计划建设万吨级水合肼生产装置。我国水合肼的生产绝大多数采用改性尿素法生产，生产的产品规格除国家标准规定的含水合肼40、80两种外，还根据用户要求生产35、55、60、85等非国标要求的不同规格的商品水合肼。目前我国水合肼生产厂家多、布点分散、规模小、能耗高、效益低下，产品质量不稳定，与国际水平差距较大，无法参与国际竞争及满足国内外市场需求。对高品质的电子用和医药用产品仍需要较大量的进口，国内的生产技术不能满足。目前，我国水合肼的总消费量约为8.5万吨，其中ADC、发泡剂消费量约占总消

16、费量的69.0%，医药和农药占23%，电厂锅炉水除氧剂的用途占消费量的5%，其他占3%。肼系农用化学品涉及杀菌剂、杀虫剂、除草剂和植物生长调节剂，近几年的需求增速达到年均20。用肼及肼系中间体制备的药物品种繁多，2007年后的需求增长率每年都超过25。肼用作水处理剂的需求在不断扩大。主要用于大型电站锅炉、核电站的水处理、热水循环系统、油井套管，其需求近几年的需求增长也在20年以上。随着农药、医药、水处理等方面需求量的不断增加, 预计到2013 年,我国对水合肼的总需求量将达到约15.7万吨/年。前几年，由于日本、韩国、美国和法国等国家和地区拥有较大的水合肼生产能力，而这些国家的需求量有限，因此

17、具有较强的出口能力，而我国水合肼的需求量稳步增加，逐渐成为全球重要的消费市场，因此日本和韩国的水合肼大量出口到我国，美国和法国也看好我国的良好市场前景。2001年我国水合肼的进口量为6123吨，2003年增加到7857 吨，2004年随着国内产量的增加，进口量有所减少, 但也达到4374吨。基于此种情况，我国水合肼生产企业经济效益受到很大影响。为此，自2005年6月17日起，我国针对进口的水合肼反倾销措施，仍将持续。根据中华人民共和国反倾销条例第四十八条规定，商务部决定自2010年6月17日起，对原产于日本、韩国、美国和法国的进口水合肼所适用的反倾销措施进行期终复审调查。继续实施反倾销措施。水

18、合肼下游产品国内需求量不断增加，特别是三氮唑类产品大量依赖进口，价格不断上涨，而国内生产三氮唑类产品的厂家不多，进一步开发和研制水合肼的下游产品，必将产生巨大的经济效益。近年来国内水合肼市场供需缺口较大，致使价格不断上涨，随着国内工程塑料、医药、农药的迅速发展及锅炉除氧剂需求的不断增长，水合肼需求仍将保持增长势头，加之由于我国反倾销措施的实施，国外产品进入我国的准入门槛变高，水合肼(80)价格一直处于较高的状态，自2008年以来一直保持在2万元吨左右。因此，大力发展水合肼产业势在必行。1.3.3 产品的理化性能、包装运输物理性质水合肼又称水合联氨，具有强碱性和吸湿性。纯品为无色透明的油状液体，

19、有淡氨味，在湿空气中冒烟，具有强碱性和吸湿性。工业上一般应用含量为40%-80%的水合肼水溶液或肼的盐。熔点：-40，沸点：118.5，闪点(开杯法)：72.8，相对密度(水=1)：1.032(21/4，指21的水合肼与4的水的密度比)，蒸汽压：72.8，比 重：1.03（21） ，表面张力(25)：74.0mN/m ，折光指数：1.4284，生成热：-242.71kJ/mol。 化学性质水合肼液体以二聚物形式存在，与水和乙醇混溶，不溶于乙醚和氯仿；它能侵蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等，在高温下分解成N2、NH3和H2；水合肼还原性极强，与卤素、HNO3、KmnO4等激烈反应，在空气中可吸收CO2

20、，产生烟雾。 外观与性状：无色透明的油状发烟液体，微有特殊的氨臭味，在湿空气中冒烟，具有强碱性和吸湿性。 包装及运输、贮存危险标记：20(碱性腐蚀品)用铁桶包装，内涂环氧树脂或衬聚乙烯，每桶净重200kg或由供需双方商定。包装前铁桶内必须用水洗净、干燥,以免桶内杂质影响产品质量。应贮存在阴凉、通风、干燥的库房中，不得与氧化剂、植物纤维混贮，库温在40以下。运输过程中应远离明火、火花,不得与氧化剂、植物纤维混运。应避免阳光照射。容器必须密封。装卸时要轻拿轻放,防止包装破损。属无机碱性腐蚀物品，危规编号：GB 8.2类82020。UN NO.2030;IMDG CODE 8182页。8.2类。副危

21、险6.1类。失火时,可用水、砂土及各种灭火器扑救。1.4 产品主要用途由于肼有两个亲核的氮和四个供置换的氢原子，它可合成许多衍生物，它能与氧、硫、磷、氨结合为37个原子的杂环。可以把一个杂环变成另一个杂环，也能供单杂环生成多环的结构。因此可制备多种物质，用途极其广泛。其中ADC、发泡剂消费量约占总消费量的69.0%，医药和农药占23%，电厂锅炉水除氧剂的用途占消费量的5%，其他占3%。1.4.1 在医药方面的应用由1-氯酞嗪与水合肼反应得到的肼苯哒嗪(Hgdralazine)为抗高血压药物，主要是直接扩张血管，降低动脉平滑肌对各种激动剂的反应，常用于中度高血压的治疗；由异烟酸与水合肼缩合生成的

22、异烟肼(又名雷米封，Isoniazid)，主要用于抗结核杆菌感染， 能治疗浸润性肺结核病，结核性淋巴腺浓疡。其毒性小，口服易于被吸收，穿透性强。水合肼与邻苯二甲酸酐以及三氯氧磷等反应制得的双肼嗪(Dirhydralazine)可直接用于周围血管，降低血压，通常用于治疗高血压，尤其是适用于肾功能不全和舒张压高的患者。水合肼与乙酸乙酯以及二硫化碳等反应制得噻二唑，是一种重要的医药中间体，主要用于生产抗菌素类药物，如唑啉头孢菌素、头孢替安、头孢唑啉钠、头孢孟多等。3,4,5-三甲氧基苯甲酸甲酯与水合肼反应生成的3,4,5-三甲氧基苯甲酰肼是一种重要的医药中间体，主要用于生产抗菌增效素TMP，TMP是

23、一种新型口服光谱抗菌药物，为二氢叶酸还原酶抑制剂。由水合肼合成的阿普唑仑，又名三唑安宁，用于焦虑不安、顽固性失眠及癫痫，其作用与地西泮相似，但安眠、镇静作用较地西泮强3-5倍，且具有抗抑郁作用、抗惊厥和肌松作用。由对乙酰氨基苯甲酸与水合肼以及硫氰酸在冰醋酸中合成的氨硫脲能抑制结核菌、麻风菌，使菌体形态发生变化、染色质改变, 对结核型麻风治疗效果好。1.4.2 在农药上的应用由水合肼合成硫酸肼后，再与硫氰铵反应得到双硫脲，再在盐酸中闭环而得2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，最后与甲醛缩合而制得的叶枯宁，又名叶青双，是一种安全高效的内吸性杀菌剂，用于防治早、中、晚稻秧田和本田的白叶枯病，具有

24、优良的预防和治疗效果，持效期在15天以上。由4-甲基-2-氨基苯并噻唑盐酸盐在乙二醇中与水合肼中反应生成4-甲基-2-肼基苯并噻唑，再在二甲苯溶剂中加入甲酸扩环制得的三环唑(Tricy- clazole)，是一种内吸性杀菌剂，对水稻稻瘟病有特殊的防效，防治效果优良。由氨基腈与水合肼在甲酸中缩合环化而得的氨基三唑，是一种性能优良的除草剂。由顺丁烯二酸酐与水合肼反应而制得的马来酰肼(Maleic Hydrazide)，是一种选择性除草剂和暂时性植物生长抑制剂，用于防止土豆、洋葱、大蒜、萝卜储藏期发芽，并有延长作物开花的作用，也可以用于非耕地除草。1.4.3 在塑料、橡胶和染料工业中的应用由水合肼、

25、尿素与硫酸缩合而得中间体联二脲，再经氧化而得的偶氮二甲酰氨，是通用型发气量大的发泡剂，广泛应用于聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂、氯丁橡胶等多种材料的合成。由苯磺酰氯与水合肼反应制得的苯磺酰肼，可作为制鞋工业用的泡沫材料的发泡剂，也可以广泛应用于聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、丁苯橡胶、丁基橡胶等的发泡。由2-氨基苯并噻唑用硫酸二甲酯甲基化后再与水合肼缩合而得的3-甲基-2-苯并噻唑酮腙，是生产阳离子深黄色GL、阳离子荧光黄4GL、阳离子紫2RL的中间体。以水合肼、石灰氮和碳酸氢铵(钠)为原料，可以制得合成染料用中间体氨基胍碳酸盐。1.4.4用于合成分析试剂和燃料由3-硝基苯二甲酸与水合肼环合、还原制得的3

26、-氨基苯二甲酰肼，可用作分析试剂和指示剂。由水合肼与二硫化碳在碱性条件下反应制得的2,5-二巯基- 1,3,4-巯代二氮唑，是一种重要的分析试剂，与铋反应呈现红色，与铜反应呈现褐色，与铅反应呈现黄色沉淀，用于比色测定铋，光度测定锑、钯。由水合肼、苯甲醛为原料，经缩合、甲基化而制得的甲肼, 是一种高能火箭燃料, 其燃烧性能比偏二甲肼和肼更为优越。第2章 生产原理及工艺流程叙述2.1 生产原理2.1.1 反应原理水合肼工业生产方法主要有拉西法、尿素法、酮连氮法和过氧化氢法4种，拉西法环境污染严重，设备投资大，产品收率低，在国外已经基本上被淘汰。尿素法能耗和物耗高，生产的粗肼中含有大量的氯化钠、碳酸

27、钠及氢氧化钠等杂质，环保压力比较大。酮连氮法明显优于拉西法，其合成收率接近理论值，能耗约为拉西法的13。双氧水法是酮连氮法的改进，即采用双氧水替代次氯酸钠作为氧化剂，从而避免了次氯酸钠作为氧化剂带来的副产大量盐的问题，是一种清洁生产工艺，目前国外重要的水合肼生产商多采用此法。空气氧化法目前还没有实现工业化。目前国内主要采用尿素法(Schestator法)工艺。 合成反应如下 NH2CONH2+NaClO+2NaOH NH2NH2+NaCl+ Na2CO3+H2O该反应属于霍夫曼酰胺降解反应。在这个反应中，尿素（即碳酰胺）的分子中氮原子上的一个氢原子被氯取代，生成N-氯代酰胺，N-氯代酰胺在碱的

28、作用下失去了一个分氯化氢，生成一个含六个价电子一价氮原子的中间体，这种中间体称为氮烯，由于氮烯的结构决定了它是一种极活泼的反应中间体，能发生多种类型的反应。由于它存在时间极短，一般是在反应过程中产生，之后即进行下一步反应。它在碱的作用下，发生重排生成异腈酸酯水解生成水合肼和盐。该法实质上是拉西法的改进，用尿素代替氨作氮源，避免了大量的氨循环。过程简单，合成收率比拉西法高(大于72%)，方法成熟，技术易掌握。每回收lkg水合肼，需蒸出2025kg水，其主要反应历程如下：NH2CONH2+OCl NH2CONHCl + OH ······

29、···········（1）NH2CONHCl NH2CONCl NH2CON····（2）NH2CON O=C=NNH2···························&#

30、183;···· （3）O=C=NNH2 + NaOH NH2NH2 + Na2CO3····················（4）本阶段主要副反应有: (NH2)2CO+2NaOH 2NH3+Na2CO3(NH2)2CO+3NaClO+2NaOH N2+3NaCl+2H2O+Na2CO3 (NH2)2·H2O+2NaOH N2+2NaCl+3H2

31、O另外，氧化反应所需的次氯酸钠采取自行配置的方法，由烧碱与氯气反应所得，反应式如下： 2NaOH+Cl2 NaClO+NaCl+H2O同时，在通氯过量及温度过高时，发生如下副反应： 3NaClONaClO3+2NaCl所以整个生产系统水合肼收率的高低取决于次钠合成反应和水合肼合成反应的控制好坏。2.1.2 精肼液蒸发为了将水和盐从精肼液中分离出来，处理精肼液的蒸发装置，一是采用连续蒸发器；二是采用五层塔蒸发器。鉴于水合肼生产过程中采用一般蒸发器蒸发的工艺不成熟，在操作上有许多问题难以解决，所以本设计水合肼的蒸发系统采用五层塔蒸发。通过五层塔蒸发，精肼液中的水合肼以气态形式从塔顶排出经丝网除雾后

32、进入精馏塔，且为了降低五层塔中的固相含湿量，在每层板上设计了耙齿以提高气体扩散速率。塔板上留下的盐碱渣停机后打开入孔用水冲洗。2.1.3 水合肼精馏水合肼精馏塔属于减压操作，它与蒸发系统一起，由两台喷射泵并联抽真空，使蒸发系统和精馏系统维持真空状态。本工艺精馏塔属物料的沸点气进料系统，由塔釜得成品，设计回流比为1:1(为了较好控制回流比，塔顶冷凝器排放的废水也装一流量计)。精馏塔提馏段及精馏段均采用填料散堆，填料高度，提馏段4米，精馏段6米。2.2 工艺流程2.2.1 工艺流程图本工段的生产工艺流程图如下：混合气 循环上水 循环下水缓冲罐缓冲槽塔顶冷凝器 水蒸气低压蒸汽再沸器40%精馏塔精馏塔

33、成品贮槽成品泵 循环水槽 成品水合肼2.2.2 工艺流程叙述蒸发得到的水合肼和水的混合气进入精馏塔，在-0.08MPa的真空下精馏。在精馏塔内含肼液体经再沸器升温进一步分离，塔顶馏分为含微量水合肼的水蒸气，水蒸气经塔顶冷凝器冷却后，一部分回流（精馏塔的回流比为1:1），一部分排放。塔釜的馏分即为水合肼，到一定时间后经计量槽计量后进入成品贮槽，最后计量包装。低压蒸汽经再沸器升温进入精馏塔。循环水进入塔顶冷凝器然后再从塔顶冷凝器出去。 从塔顶冷凝器出来的水蒸气先到缓冲槽，再由水喷射泵转入循环水槽中。第3章 物料衡算和热量衡算 40%水合肼生产过程分为原料配置（次氯酸钠配置和尿素液配置），水合肼合成

34、，冷冻析碱，蒸发，精馏等5个主要工序。3.1 水合肼生产过程物料衡算3.1.1 次氯酸钠配置物料衡算原料1NaOH(30%)溶液组成NaOH 30%、NaCl 5%、Na2CO3 1%Fe2O3 0.01%、 H2O 63.99%2干燥氯气（含氯95%）组成 Cl2 95% H2O 0.04% 其他气体 4.96%物料衡算设生成100kg次氯酸钠溶液，含有效氯7.5%，同时考虑次氯酸钠分解，收率定为95%。反应式： 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O 71 74.51.次氯酸钠溶液中NaClO的量：100×7.5%× = 7.8697 kg考虑

35、到95%的收率，则NaClO的量为：7.8697÷95% = 8.2839 kg2.反应物 (1)NaOH的量： 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O 40×2 74.5 m1 8.2839 m1 = =8.8955 kg 折30%的烧碱液量为：8.8955÷30% = 29.6517 kg(2)氯气量： 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O 71 74.5 58.5 18 m2 8.2839 m3 m4 m2 = = 7.8947 kg 析含量95%的干燥氯气为：7.8947÷95% = 8.31

36、02 kg3.生成物 (1)NaClO的量为：7.8697 kg (2)NaCl的量为：m3 = = 6.5048 kg (3)H2O的量为：m4 = = 2.0015 kg4.游离碱量 根据生产经验，游离碱含量为11%左右，则游离碱量为：100×11% = 11kg 折30%的烧碱溶液为：11÷30% = 36.6667 kg5.30%烧碱带入的组分 30%烧碱总量为：29.6517+ 36.6667 = 66.3184 kg。其中各组分为： (1)NaCl: 66.3184×5% = 3.3159 kg (2)Na2CO3: 66.3184×1% =

37、0. 6632 kg (3)Fe2O3: 66.3184×0.01% = 0.0066 kg(4)H2O: 66.3184×63.99% = 42.4371 kg 6.干燥氯气带入的水为： 8.3102×0.04% = 0.0033 kg 7.为配置100kg含有效氯为7.5%的次钠溶液，配碱加入的水为： 100-7.8697-11-3.3159-6.5048-0.0066-42.4371-2.0015-0.6632-0.0033=26.1979 kg物料平衡表 1.投入量 1008.265kg (1)30%烧碱 663.184 kg (反应需要碱296.517

38、kg，游离碱366.667 kg) (2)干燥氯气(含氯95%) 83.102 kg (3)配碱加入的水 261.979 kg 2.产出量 1000 kg (1)游离碱(100%) 110 kg (2)NaCl 98.207 kg (其中30%碱液带入的33.159kg,反应生成54.048 kg) (3)Na2CO3 6.632 kg (30%碱液带入) (4)H2O 706.398 kg (其中30%碱液带入 424.371 kg,氯气带入0.033 kg,配碱加入261.979 kg,反应生成20.015 kg) (5)Fe2O3 0.066 kg (30%碱液带入) (6)NaClO

39、78.697 kg (反应生成) 3.气体逸出及其它损耗量 8.264 kg (1)干燥氯气带入其它气体:83.102×4.96% = 4.122 kg (2)NaClO分解生成物的总量：82.839×5% = 4.142 kg3.1.2 水合肼合成物料衡算原料 1.NaClO溶液，有效氯含量7.5% 2.尿素含N46.3%，即含(NH2)2CO99.2% 3.添加剂MgSO4·10H2O，含量99.5% 重量为尿素重量的2%物料衡算以1000kg粗肼液为计算基准根据生产经验，用含有效氮7.5%左右的次氯酸钠溶液合成水合肼，所得粗肼液组成为：N2H4·H

40、2O 2.9%、 Na2CO3 9.6%、 NaCl 12.8%NaOH 1%、 (NH2)2CO 1%、 H2O 72.7%水合肼合成反应式： (NH2)2CO + NaClO + 2NaOH = (NH2)2·H2O + NaCl + Na2CO3 60 50 m 1000×2.9%1.反应物 (1).(NH2)2CO: ÷70% = 49.714kg 折商品尿素为:49.714÷99.2% = 50.115kg (2)尿素:有效氯=1:1.17 则NaClO为:50.115××1.17 = 61.525kg 折含有效氯7.5%的

41、次氯酸钠溶液为: 61.525÷7.5% = 820.333kg (3).添加剂MgSO4·7H2O 50.115×2% =1.002kg 折含量为99.5%的商品MgSO4·7H2O为:1.002÷99.5% = 1.007kg2.生成物 (1)(NH2)2·H2O:1000×2.9%=29kg (2)NaCl:61.525×58.7÷74.5=48.312kg (3)Na2CO3: 61.525×106÷74.5=87.539kg3.配尿素加水量 粗肼液除水外其它组分总量为:100

42、0×(1-72.7%)=273kg 则加水量为:1000-273-820.333×70.64%=147.517 kg物料平衡表1.投入量 1018.972kg (1)次氯酸钠溶液 820.333kg (2)尿素 50.115kg (3)添加剂MgSO4·7H2O : 1.007kg (4)配尿素加水 147.517 2.产出量 1000 kg (1)(NH2)2·H2O 29kg (2)Na2CO3 96kg (3)NaCl 128kg (4)NaOH 10kg (5)(NH2)2CO 10kg (6)H2O 727kg3.添加剂及尿素发生副反应的损失量

43、: 18.972 3.1.3 冷冻析碱物料衡算合成的粗肼合组成 N2H4·H2O 2.9%、 Na2CO3 9.6%、 NaCl 12.8%NaOH 1%、 (NH2)2CO 1%、 H2O 72.7%物料衡算1.本工序的物料衡算以1000 kg粗肼为计算基准,各种组分的量为:(1)(NH2)2·H2O 29 kg (2)Na2CO3 96 kg (3)NaCl 128 kg (4)NaOH 10 kg (5)(NH2)2CO 10 kg (6)H2O 727 kg2.冷冻析碱过程中析出的Na2CO3·10H2O为X ×100%=5% X=170.872

44、kg3.纯碱析出后溶液量为 1000-170.872=829.128kg(1)(NH2)2·H2O 29kg (2)Na2CO3 96-170.872×106/286=32.67kg (3)NaCl 128kg (4)NaOH 10kg (5)(NH2)2CO 10kg (6)H2O 727-170.872×180/286=619.458kg4.该溶液的重量组成分别为(1)(NH2)2·H2O 3.5% (2)Na2CO3 3.94% (3)NaCl 15.44% (4)NaOH 1.21% (5)(NH2)2CO 1.21% (6)H2O 74.7%5

45、.设析出的纯碱分离出来时带出的水溶液量为Y Y/(170.872+Y)×100%=5% Y=8.993kg 则分离纯碱带出的各组分的量为： (1)(NH2)2·H2O 0.315kg (2)Na2CO3 0.354 kg (3)NaCl 1.388 kg (4)NaOH 0.109 kg (5)(NH2)2CO 0.109kg (6)H2O 6.718kg6.析碱后溶液中各组分的剩余量为: (1)(NH2)2·H2O 29-0.315=28.685kg (2)Na2CO3 32.67-0.354=32.316kg (3)NaCl 128-1.388=126.612

46、kg (4)NaOH 10-0.109=9.891kg (5)(NH2)2CO 10-0.109=9.891kg (6)H2O 619.458-6.718=612.74kg 合计: 820.135kg(分离纯碱带出的水合肼,造成水合肼损耗为1.09%,分离出的纯碱含水量水合肼0.2%)3.1.4 五层塔的物料恒算以1000kg精肼液为计算基准。本生产系统的蒸发装置采用五层塔蒸发器。经五层塔蒸发，水合肼绝大部分蒸发出来，少量的水合肼残留在固体之中。根据其它单位的生产测定，无冷冻析碱的水合肼生产工艺中，五层塔的洗液中含碳酸钠135g/l时，洗液中带有4g/l的水合肼，推算出100g总固量带水合肼1

47、.166g。对有冷冻析碱的水合肼生产工艺，也按此计算总固量中的含肼量。按析碱后的精肼液组成得出1000kg精肼液蒸干后，固体总量为218kg，从而得残留水合肼量为：218/100×1.166=2.542kg则蒸发出的水合肼量为： 35-2.542=32.458kg即1000kg 精肼液蒸发后可得含水合肼的蒸汽量为：779.458kg，其中： 水合肼 32.458kg 水 747kg (五层塔蒸发造成的水合肼损耗7.3%) 3.1.5 精馏物料衡算根据各生产厂家的生产控制指标，精馏过程中废水中的水合肼含量为0.1g/l，以1000kg水合肼蒸气为计算基准设精馏塔顶废水量为P，塔底产品为

48、W，则总物料衡算式为： P+W=1000对水合肼组分的衡算为： P+40%W=1000×32.458/779.458 得：P=895.87kg W=104.13kg（精馏过程中的水合肼损耗0.22%，废水中的水合肼含量为0.01%）3.1.6单位产品原料消耗推算推算物料衡算生产50t水合肼产品消耗的原料。本推算从产品倒推原料消耗。1.50t水合肼(40%)消耗水合肼蒸汽为：1000/104.13×50=480.169kg精馏塔排放的废水量为：480.169×895.87/1000=430.169kg2.水合肼蒸汽消耗精肼液量：430.338×1000/7

49、79.458=552.099kg3.精肼液消耗粗肼液量： 552.099×1000/820.135=673.181kg4.粗肼液消耗的原料量：(1)消耗次氯酸钠溶液量： 673.181×820.333/1018.972=541.951kg(2)消耗尿素量： 673.181×50.115/1018.972=33.108kg(3)消耗添加剂MgSO4·7H2O量： 673.181×1.007/1018.972=0.665kg(4)配尿素加水量： 673.181×147.517/1018.972=97.457kg尿素液浓度：33.108/(

50、33.108+97.457)×100%=25.36%5.次氯酸钠溶液消耗的原料：(1)消耗30%的烧碱： 541.951×663.184/1000=359.413kg(2)消耗氯气： 541.951×83.102/1000=45.037kg(3)配碱加入的水： 541.951×261.979/1000=141.980kg配碱浓度：359.413×30%/(359.413+141.980)×100%=21.13%3.1.7 根据以上计算得出50t40%水合肼消耗为1.烧碱(30%) 359.413×103kg2.氯气(含氯95

51、%) 45.037×103kg3.尿素(含N46.3%) 33.108×103kg4.添加剂(MgSO4·7H2O) 0.665×103kg5.工艺水 239.437×103kg （其中配烧碱用水141.980×103kg，配尿素用水97.457×103kg）3.2 水合肼生产过程热量衡算3.2.1 次钠反应槽热量衡算及换热面积计算次氯酸钠的小时流量：541.951×103/(300×24)=0.0753×103kg/h;烧碱的小时流量：359.413×103/(300×24

52、)=0.0499×103kg/h;氯气的小时流量：45.037×103/(300×24)=0.00626×103kg/h;配碱冷凝水小时流量：141.980×103/(300×24)=0.01972×103kg/h;次钠液的小时流量：541.951×103/(300×24)= 0.0753×103kg/h;尿素的小时流量：(33.108+0.665+97.457) /(300×24) ×103=0.01823×103kg/h;粗肼液的小时流量：673.181/(30

53、0×24) ×103=0.0935×103kg/h.收入热1.反应热 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O + 24.7Kcal/mol Q1=0.0753×7.5%×74.5/71×103×103/74.5) ×24.7=1964.69Kcal/h2.稀释热烧碱溶液稀释热：30%为868.53×10-2J/kg(262.5cal/KgNaOH) <<氯碱工业>>20%为-34.89×10-2J/kg(-290cal/kgNaOH) Q2=0.

54、0499×103×30%×(290-262.5) =411.675cal/h =0.41kcal/h3.30%烧碱带入热 30%液碱40时的比热，0.856kcal/kg 氯碱工业理化常数 Q3=0.0499×103×0.856×40=1708.58kcal/h4.氯气带入热 40时氯气的比热8.276cal/mol氯碱工业理化常数 Q4=0.00626×1000×8.276÷71×40=29.19kcal/h5.配碱冷凝水带入热 Q5=0.01972×103×1×

55、80=1577.6kcal/h6.总收入 Q'=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=5280.47kcal/h支出1.次钠液带走热 次钠液的比热 0.886kcal/kg Q6= 0.0753×103×0.886×20=1334.32kcal/h2.惰性氯体移走热，及自然散热在计算中忽略不计。3.需移走的热量 Q=Q'-Q6=5280.47-1334.32=3946.15kcal/h4.换热面积计算 冷冻盐水 -10 10 t1 = 20 次 钠 20 10 t2 = 10 tm =(t1t2)/ln(t1/t2)=14.43 带搅拌器的蛇管换热器，k取值范围为396610kcal/m2·h· 取500kcal/ m2·h