【正文】 和二氧化碳原料 [3]。總的方向是 :閉路循環(huán)、能量綜合利用、單系列、大機組、不斷朝向進一步四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 2 降 低成本、降低能耗、提高質(zhì)量、減少污染的方向發(fā)展。 在工藝流程方面，舊的流程不斷得到改進以求能在激烈的競爭中爭得一席之地。小尿素裝置發(fā)展迅速，是適合我國國情的，充分發(fā)揮了原小氮肥廠的優(yōu)勢。 尿素造粒 到目前為止，直接用于農(nóng)業(yè)肥料的尿素絕大部分是通過造粒塔造粒的，這是最廣泛的使用方法；少數(shù)人顆粒尿素則是采用流化床造粒設(shè)備造粒的。利用空氣的熱壓頭進行自然通風(fēng)的尿素造粒塔始建于 20 世紀(jì) 60 年代初期。造粒塔造粒的噴頭可以為旋轉(zhuǎn)型，固定型和振動型三類形式。只有當(dāng)塔頂安裝固定噴頭造粒，塔徑小而風(fēng)量要求大或安裝粉塵同收設(shè)備，要求風(fēng)壓較大時或者是地方當(dāng)局限制塔的高度時才采用機械通風(fēng)造粒塔。機械通風(fēng)有塔底送風(fēng)、塔頂抽風(fēng)以及塔底送風(fēng)和塔頂抽風(fēng)三種型式。對于熱敏性物料，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在較低溫度下濃縮，則需要采用真空操作以降低溶液沸點 。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 4 蒸發(fā)器的選型與設(shè)計原則 蒸發(fā)器是一個大的熱能消耗裝置，由于能源價格不斷地提高。首先，必須考慮的因素是溶液的物化性質(zhì)，確保蒸發(fā)濃縮產(chǎn)品的質(zhì)量。熱敏性的溶液易分解、異構(gòu)、縮聚等，應(yīng)選擇儲液量少、停留時間短的膜式蒸發(fā)器 ； 有結(jié)晶或易結(jié)垢的溶液一般應(yīng)選用強制循環(huán)式或外加熱式以避免結(jié)晶物附著管壁或結(jié)垢 :易發(fā)泡的溶液不宜在真空下蒸發(fā)，同 時應(yīng)選用升膜式、強制循環(huán)式或外加熱式等破泡能力強的蒸發(fā)器。 流程方案說明 說明 本設(shè)計是尿素蒸發(fā)，造粒工段初步設(shè)計，蒸發(fā)段采用二效串聯(lián)蒸發(fā) ，之前用閃蒸槽進行預(yù)蒸。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 5 流程簡圖 產(chǎn)品 蒸汽 蒸汽 蒸汽 閃 蒸 槽 一段 蒸發(fā) 器 二段 蒸發(fā) 器 造 粒 塔 二段分解塔來料 圖 12 尿素蒸發(fā)造粒流程簡圖 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 6 第二章 物料衡算 任務(wù) 萬噸 /年尿素蒸發(fā)造粒 計算依據(jù) 工藝計算 1， 規(guī)模： 萬噸 /年。 尿素 ： kg/t kmol/t ％ CO2 ： kg/t kmol/t ％ H2O ： kg/t kmol/t ％ NH3 ： kg/t kmol/t ％ 縮二脲 ： 6 kg/t kmol/t ％ 總計 ： kg/t 100 ％ 3．進料表 閃蒸槽 一段蒸發(fā)器 二段蒸發(fā)器 造粒塔 產(chǎn)品 氣體 氣體 氣體 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 7 表 2. 1 5625 kg/h 物料進料表 基準(zhǔn)： 5625kg/h 尿素生產(chǎn) 物料 分子量 kg/h kmol/h 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ 尿素 60 CO2 44 H2O 18 NH3 17 縮二脲 103 總計 100 一段蒸發(fā)系統(tǒng) 條件 1. 操作壓力： 閃 蒸 槽： kg/cm2 (絕 ) 一段蒸發(fā)： kg/cm2（絕） 2. 在一，二段分解系統(tǒng)總的氨基甲酸銨的分解率： ％ 3. 在一，二段分解系統(tǒng)及閃蒸槽總的氨基甲酸銨的分解率： ％ 4. 在一 ，二段分解系統(tǒng)總的過量氨蒸出率： ％ 5. 在一，二段分解系統(tǒng)及閃蒸槽總的過量氨蒸出率： ％ 6. 出閃蒸槽尿液濃度 76％（重）。 9. 未轉(zhuǎn)化成尿素的 CO2 均以氨基甲酸銨形式出塔。 103 = kg/h 或 kmol/h 放出 NH3 ： y = 17 247。 60 = kg/h 或 kmol/h （ 2— 1） （ 2— 2） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 10 3). 一段蒸發(fā)器蒸汽組成： 蒸發(fā)蒸汽由夾帶的尿素在冷凝后進入尾氣吸收塔并在解吸塔廢液中排出，根據(jù)物料平衡條件知該部分物料量如下： 尿素： kg/t t/h = kg/h 或 kmol/h 蒸發(fā)蒸汽中的 CO2 為 ： 進入量 + 生成量 = + = kmol/h 或 kg/h 蒸發(fā)蒸汽中的 NH3 為 ： 進入量 + 生成量 = + + = kmol/h 或 kg/h 4). 一段蒸發(fā)后尿液組成： ①．尿液中的尿素：進入量 － 反應(yīng)量 － 出量 = － － － = kg/h 或 kmol/h ②．尿液中的縮二尿：進入量 ＋ 生成量 = ＋ = kg/h 或 kmol/h ③．尿液中的 H2O：濃度為 96 ％： 4 247。 = kg/h 或 kmol/h 蒸發(fā)蒸汽中的水： 進入量 – 反應(yīng)量 – 出料量 = － － = kg/h 或 kmol/h 二段蒸發(fā)器物料平衡表 表 二段蒸發(fā)器物料平衡表 基準(zhǔn)： 5625kg/h 尿素生產(chǎn) 收入項 目 kg/h kmol/h 支出項目 kg/h kmol/h 一段蒸發(fā)后尿液 二段蒸汽 尿素 CO2 縮二脲 NH3 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 13 H2O H2O 尿素 二段后熔融物 尿素 縮二脲 H2O 總計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 熱量衡算 14 第三章 熱量衡算 閃蒸槽熱量衡算 計算依據(jù) 基準(zhǔn)溫度 25℃ ，考慮熱損失。 = kg/cm2 熱量衡算計算過程 ％的尿素溶液在 150℃時的比熱 [14]為： CP = kcal/（ kg （ － 2 ） = 200 平 均： H2O/ NH3 = （ 65 ＋ 200）247。 6. 進入一段蒸發(fā)器的物料見表 ： 表 一段蒸發(fā)器物料平衡表： 基準(zhǔn)： 5625 kg/h 尿素生產(chǎn) 收入項目 kg/h kmol/h 支出項目 kg/h kmol/h 閃蒸槽出口尿液 一段蒸汽 CO2 CO2 NH3 NH3 H2O H2O 尿素 尿素 縮二脲 一段后尿液 尿素 縮二脲 H2O 總計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 熱量衡算 17 熱量衡算計算過程 1. 熱量收入 . 閃蒸槽帶入尿素?zé)崃坑砷W蒸槽熱量衡算得： Q1 = kcal/h 2. 尿素溶液濃縮帶出熱量 尿素平均濃度 = （ ＋ ）247?！? ） 96％尿液比熱： CP = ＋ 1 = kcal/（ kg = kg/cm2（絕） H2O ： 247。 475 = kg/h 8. 生產(chǎn)能力： kg/h 傳熱計算 1. 有效平均溫度差 1212( ) ( )ln( 18 8. 9 98 ) ( 18 8. 9 13 0)18 8. 9 98ln18 8. 9 13 0mt t t tttttt? ? ?????? ? ?????凝 凝凝凝℃ 2. 殼程蒸汽冷凝給熱系數(shù) 設(shè)管壁溫度 185℃ ，則冷凝液平均溫度： 185 1872? ? ℃ 在平均溫度 187℃時，水的物性數(shù)據(jù) [13]： 密 度 ： 3880 kg m? ? 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 設(shè)備選型 24 導(dǎo)熱系數(shù) ： 0 .5 7 7 ( )kcal m h? ? ? ?℃ 黏 度： 621 5 1 0 k g sm? ? ??? （ ） 設(shè) 管 長： 2lm? 3. 先計算定型準(zhǔn)數(shù)： 2323616 153600( P r )36 00 85 0 2 47 50. 57 7 15 10 3. 93. 14 10 10DlrGa Kt????? ? ?? ? ?? ? ?? ? ??? ? ?? ? ? 4. 殼程蒸汽冷凝給熱系數(shù)： 12231226236000 .0 6 8 ( )3 6 0 0 0 .5 7 7 8 8 0 4 7 50 .0 6 8 ( )1 5 1 0 3 .913320rtk c a lmh?????? ? ????? ? ?????? ??（ ℃ ） 5. 管程蒸汽冷凝給熱系數(shù)： 管內(nèi)尿液平均溫度： 130+98 = 1142 ℃ 管內(nèi)尿液平均濃度： + = 在 114 ℃時， 尿液物性數(shù)據(jù) [3]： 密 度： 31214l kg m? ? 導(dǎo)熱系數(shù)： 0. 41 7 ( )l kcal m h? ? ? ?℃ 表面張力： 4 8 .5? ? 達 因 厘 米 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 設(shè)備選型 25 比 熱： 0 . 4 5l kca lC kg? ?（ ℃ ） 在 114 ℃， MPa(絕 )的蒸發(fā)蒸汽物性數(shù)據(jù)： 蒸發(fā)潛熱： kc a