【正文】 二脲含量應(yīng)小于 ％。 從一段吸收塔來的溫度 88~92度的氨基甲酸銨溶液，經(jīng)一段甲銨泵加壓到20MPa 進(jìn)入合成塔，合成塔操作壓力為 177。小尿素裝置發(fā)展迅速，是適合我國(guó)國(guó)情的，充分發(fā)揮了原小氮肥廠的優(yōu)勢(shì)。 6 第 4 章 蒸發(fā)技術(shù)研究 應(yīng)用范圍 蒸發(fā)是重要的化工單元操作之一，它在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。若要回收利用低位熱能，采用真空操作也是有利的，因?yàn)樵谡婵障聼嵩磁c被蒸發(fā)溶液間的溫度差比常壓下增大，從而加速了熱量傳遞過程。因此，在系統(tǒng)工程中以及蒸發(fā)裝置本身，如何降低能耗，有效地利用各種余熱更加重要。被蒸發(fā)的溶液均具有一定的特性，包括組成、粘性、熱敏性、發(fā)泡性、腐蝕性，以及在蒸發(fā)過程中是否易結(jié)晶、結(jié)垢，是否含有固體懸浮物 等。當(dāng)幾種型式的蒸發(fā)器均能適應(yīng)溶液性質(zhì)時(shí)，可結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和可行性確定。 蒸發(fā)操作廣泛用于濃縮各種不揮發(fā)性物質(zhì)的水溶 液，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中較為常見的單元操作。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動(dòng)，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。 按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn)： ① 在低壓下操作，溶液沸點(diǎn)較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積； ② 可以利用低壓蒸氣作為加熱劑； ③ 有利于對(duì)熱敏性物料的蒸發(fā)； ④ 操作溫度低，熱損失較小。但和一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有如下特點(diǎn) : ① 沸點(diǎn)升高 蒸發(fā)的溶液中含有不揮發(fā)性的溶質(zhì)，在港臺(tái)壓力下溶液的蒸氣壓較同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?，使溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)芤旱姆悬c(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為溶液沸點(diǎn)的升高。 ③ 節(jié)約能源 蒸發(fā)時(shí)汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸氣。 ③ 理論產(chǎn)量： 20 萬噸 /年 = 22831 kg/h 圖 511 流程簡(jiǎn)圖 工藝技術(shù)指標(biāo) 本設(shè)計(jì)工藝參數(shù)如下： [10]大連理工化工原理教研室《化工原理課程設(shè)計(jì)》 ① 閃 蒸 槽： 操作壓力： Mp 操作溫度： 95 ~ 100 ℃ ② 一段蒸發(fā)： 操作壓力： Mp 出口尿液濃度 96 ％ 操作溫度： 95 ~ 100 ℃ ③ 二段蒸發(fā)： 操作壓力： Mp 出口尿液濃度 ％ 操作溫度： 140 ℃ 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 10 ① 以 22831kg/h 尿素生產(chǎn)為計(jì)算基準(zhǔn)。 ⑧ 尿液中所含的游離 NH3及 CO2通過一段蒸發(fā)后全部氣化到蒸汽中。 76 ％ = kg/h 等于 每小時(shí) ④ 閃蒸槽出口氣體中的水： 進(jìn) – 出 = – = km/h ⑤ 閃蒸槽物料平衡表 表 閃蒸槽物料平衡表（基準(zhǔn)： 22831kg/h 尿素生產(chǎn)） 收入 kg/h 支出 kg/h 分解塔來溶液 氣體 CO2 CO2 NH3 256 NH3 H2O 8200 H2O 20xx 尿素 22356 溶液 28674 縮二脲 150 CO2 NH3 H2O 尿素 20300 縮二脲 151 總計(jì) 一段蒸發(fā)器物料衡算： ① 一段蒸發(fā)器內(nèi)生成縮二尿反應(yīng)的計(jì)算： 由一段蒸發(fā)器內(nèi)生成縮二尿量由物料平衡條件知： 1 kg/t = kg/h 或 km/h 13 2 2 2 2 3( NH ) C O NH C ON HCON H + N H 2 60 103 17 x 25 y???? 由上方程可得： 消耗尿素 ： x = 2 60 247。 60 = kg/h 生成 NH3 ： z = 2 17 247。 103 = kg/h 或 km/h ② 二段蒸發(fā)器內(nèi)尿素水解反應(yīng)的計(jì)算： 尿素水解量： kg/t t/h = kg/h 及 由方程計(jì)算得 水解生成 NH3為： 2 = km/h 或 kg/h 水解生成 CO2為： km/h 或 25 kg/h 水解消耗 H2O： km/h 或 kg/h ③ 蒸發(fā)蒸汽組成： 16 蒸發(fā)蒸汽中含 CO2： km/h 或 25 kg/h 蒸發(fā)蒸汽中含 NH3： ＋ = km/h 或 kg/h ④ 二段蒸發(fā)后尿素熔融物組成： 蒸發(fā)蒸汽中尿素夾帶尿素量： kg/t 二段蒸發(fā)后尿素熔融物中的尿素： － ― ― = kg/h 或 km/h 二段蒸發(fā)后尿素熔融物中的縮二脲： ＋ = km/h 或 202kg/h 二段蒸發(fā)后尿素熔融物中的水： （ － － ） 247。 = kg/cm2 H2O ： 247。 = 65 最終溶液中： H2O/ NH3 = 247。 Q2 = 22381 ( t 25 ) = 22381 ( 25 ) = 1589194 kcal/h 20 表 閃蒸槽熱量平衡表基準(zhǔn)（ 25℃） 收入項(xiàng)目 kcal/h ％ 支出項(xiàng)目 kcal/h ％ 尿素溶液帶入熱 100 尿素溶液帶出熱 甲銨分解熱 16605 氨的分解熱 氣體帶出熱 總計(jì) 100 100 ① 蒸發(fā)蒸汽的組成見下表： p = kg/cm2 t = 130 ℃ 表 蒸發(fā)蒸汽的組成基準(zhǔn)（ 22381kg/h 尿素生產(chǎn)） 物料 kg/h km/h kg/cm2 CO2 NH3 H2O 尿素 ② 基準(zhǔn)溫度 25℃ ，考慮熱損失 . ③ 進(jìn)入一段蒸發(fā)器的溫度 t = 98 ℃ ④ 一段蒸發(fā)后尿液的組成（ t = 130 ℃） 尿 素 18830 kg/h 縮二脲 170 kg/h 水 kg/h ⑤ 進(jìn)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)： 22831kg/h 尿素生產(chǎn)） 21 收入項(xiàng)目 kg/h km/h 支出項(xiàng)目 kg/h km/h CO2 CO2 172 NH3 NH3 156 H2O H2O 7200 400 尿素 尿素 153 總計(jì) 27057 1081 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 22 = kcal/（ kg = kg/cm2（絕） H2O ： 247。 475 = kg/h ⑧ 生產(chǎn)能力： 22831 kg/h ① 有效平均溫度差 28 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(shí)，水的物性數(shù)據(jù)： 密 度 ： 3880 kg m? ? 導(dǎo)熱系數(shù) ： 0 .5 7 7 ( )kcal m h? ? ? ?℃ 黏 度： 621 5 1 0 kg s m? ? ??? （ ） 設(shè)管長(zhǎng)： L=2m ③ 先計(jì)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)： 122 31226236000 .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?????? ? ????? ? ?????? ??（ ℃ ） 29 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(shí)， 尿液物性數(shù)據(jù)： 密 度： 31214l kg m? ? 導(dǎo)熱系數(shù)： 0. 41 7 ( )l kcal m h? ? ? ?℃ 表