安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）

氯化铵NH4Cl

4.3?4?8.0

54.5 =1.94 kJ/kg℃ 查资料得

C氨=2.22 kJ/kg℃ C水=4.18 kJ/kg℃

Q1 =?Gicpi(t?t0)=1.69×15286.91×25+4.18×21290.96+2.04×1758+2.22×

C氯化铵=4.184×

5258.45×25 =3252279.25kJ

反应的温度在60-70℃左右

C氨基乙酸=2.42×105%=2.54 kJ/kg℃ C乌洛托品=2.04×105%=2.14 kJ/kg℃

产生的少量杂质对热量的影响不大，现忽略不计，水在该温度下的比热容几乎没有变化。

Q4=?Gicpi(t?t0) =2.54×11002.98×70+1740.4×2.14×70+2.22×249.40×70+4.18×21299.75×70 =8488106.2kJ

3.3.2 过程热效应Q3计算

过程热效应可分为两类，一类是化学过程热效应，另一类是物理过程热效应，即物理状态变化热，物料经历化学变化过程，除化学反应热效应外，往往伴随着物料状态变化热效应，则两者应结合在一起考虑，可用下式计算

Q3=Qr+Qp （3.4）

式中 Qr——是化学反应热效应 Qp——是物理过程热效应

氯乙酸与氨气反应，生成大量的热，氨溶解在水中，也放出大量的热。

ClCH2COOH+2NH3 → NH2CH2COOH+ NH4Cl

95.5 34 75 54.5 已知各物质的焓

△H氯化铵=-310.497kJ/mol △H氨基乙酸=-528.61 kJ/mol △H氨=-44.27 kJ/mol △H氯乙酸=-726.8 kJ/mol

由公式 △H=??H生成物???H反应物 （3.5） 而 Q=-△H

Qr=-（-310.497×7995.5÷54.5-528.61×11002.98÷75+44.27×4988.02÷34+726.8×14010.46÷95.5）×103 =9981436kJ

查表得氨的溶解热为△H=-36.84 kJ/mol Qp=-(-36.84×5237.416÷17)×103 =11349789kJ

Q3=Qr+Qp=9981436+11349789=21331225kJ 3.2.3 Q2的计算

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王淼 氨基乙酸生产工艺设计

Q5为设备各部件所消耗的热量，按占总热量的10%计 Q6为设备向四周散失的热量，现忽略不计，则 Q1 +Q2+Q3=Q4+Q5

Q1 +Q2+Q3=Q4+（Q1+Q2+Q3-Q4）×10% Q2=Q4-Q1-Q3+（Q1+Q3-Q4）×10%+0.1×Q2 Q2=Q4-Q1-Q3+Q4÷0.9

=8488106.2-3252279.25-21331225+8488106.2÷0.9 =-6664168.94kJ Q2<0，需加入冷却剂

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安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）

4章 主体设备氨化合成釜设计

4.1 体积估算

氨化釜中的投料量 氯化铵 15286.91kg 乌洛托品 1758kg 水 21290.96kg 氨 5258.45kg 各物质相对密度

氯化铵 1.58g/cm3 乌洛托品 1.27g/cm3 水 1g/cm3 氨 0.77g/cm3

V=15286.96÷1.58+1758÷1.27+21290.96÷1 =32350.47L

初步设计20套合成釜，则每釜体积V=32350.47÷20=1617.52L，每釜按使用60%的容量（受醇析容量和生产时间限制），即装料系数η=0.6.

则合成釜的体积为 32350.47÷0.6=2695.87L 取整为3000L。

4.2 确定筒体和封头形式

从工作压力、温度以及设备工艺性质，可以看出它属于带搅拌的低压反应类型，根据惯例选择椭圆形封头和圆柱形筒体。

4.3 确定筒体和封头直径

设备要求容积3m3，查表 H/Di为1-1.3，现取1.2，装料系数η=0.6。反应器直径估算：

4?V4?3?3?1.47 D=3??H/Di??1.2圆整至公称直径标准系列，取Di=1400㎜，封头取相同的内径，由GB/T4337-95查得：

封头曲面高度h1=350㎜，直边高度h2=40㎜，Fb=2.31㎡，Vb=0.421 m3

4.4 确定筒体高度

V?Vb ?H=1.676 2D?4取筒体高度H为1.6m，H/Di=1.14，则实际体积为

由H=

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王淼 氨基乙酸生产工艺设计

D21.42V=?H?Vb???1.6?0.421?2.88m3

44符合实际设计要求。

4.5 确定夹套的直径

Dj=Di+100=1400+100=1500㎜，夹套也采用椭圆形，并与夹套筒体取相同直径。

4.6 确定夹套的高度

夹套筒体高度估算如下：

Hi??V?VbV

取Hi为1100㎜。

4.7 计算传热面积

当D=1400㎜时，Fb=2.29㎡

F= Fb +πDHi=2.29+3.14×1.4×1.1=7.12㎡

4.8 计算夹套筒体，封头厚度

夹套筒体与内筒的环焊缝，因无法探伤检查，从安全计夹套上所有焊缝均取?=0.6，封头采用由钢板拼制的标准椭圆形封头，材料均为A钢。

夹套厚度计算如下：

pDi1.1?0.2?1400?d??c?c=+0.6+2=2.28+0.6+2=4.88mm 12t2?113?0.6?1.1?0.32[?]??p夹套封头厚度计算如下：

pDi1.1?0.3?1400?d??c?c??0.6?2?6.01mm12t2?113?0.6?0.5?1.1?0.32[?]??0.5p 圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准，夹套筒体与封头厚度均取为?=8㎜。

4.9 计算内筒筒体厚度

承受0.2MPa内压时筒体厚度，结合夹套筒体和封头厚度，由设备选型确定筒体厚

度为10㎜。

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