【正文】 ........................................................ 32 設(shè)計(jì)條件 ................................................................................................ 32 性能計(jì)算 ................................................................................................ 33 ................................................................................................... 36 接管選 型 ................................................................................................ 36 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 III 泵的選型 ............................................................................................... 38 造粒器的選型 ........................................................................................ 38 第 五章 主要設(shè)備一覽表 .................................................................................... 39 設(shè)計(jì)評(píng)述 ................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 41 致 謝 ........................................................................................................................ 42 附 圖 ......................................................................................................................... 43 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒論 1 第一章 緒論 尿素生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展簡介 尿素 尿素是一種有機(jī)化合物，它的化學(xué)名稱為脲 (Urea)或者碳酰胺 [1] (Diamide)，結(jié)構(gòu)式為 NH2CONH2，分子量為 ，純尿素是一種無色無臭、吸濕性強(qiáng)的呈針狀或斜方棱柱狀的結(jié)晶體。尿素是一種重要的化學(xué)肥料之一， 在工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。還可以與其它化肥進(jìn)行物理混配或均質(zhì)造粒，以配成多營養(yǎng)成分的混合肥料和復(fù)合肥料以滿足不同土質(zhì)、不同作物的需要。 尿素的工業(yè)生產(chǎn) 尿素是人類和動(dòng)物尿液中的一種組分。各國研究者對(duì)此反應(yīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，為工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。大體上，現(xiàn)代尿素生產(chǎn)工藝流程如下圖： 尿素生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 尿素是世界上使用最為廣泛的化學(xué)肥料，其產(chǎn)量居氮肥生產(chǎn)總量的首位 [6]。我國自五十年代末開始發(fā)展尿素工業(yè)，并引進(jìn)、消化、吸收了 國外先進(jìn)技術(shù)，但國產(chǎn)尿素?zé)o論是在能耗、物耗還是自動(dòng)控制或者是在內(nèi)生產(chǎn)安全性等方面都與國外先進(jìn)技術(shù)有較大差距，而且對(duì)環(huán)境的影響也遠(yuǎn)比國外嚴(yán)重。 引進(jìn)時(shí)的傳統(tǒng)工藝在中壓分解前設(shè)置預(yù)分離器，以減輕一段分解加熱器的負(fù)荷，出預(yù)分離器的氣相單獨(dú)進(jìn)入一吸塔。造粒塔造粒的噴頭可以為旋轉(zhuǎn)型，固定型和振動(dòng)型三類形式。由于該型塔體較高，塔徑較大，塔內(nèi)空氣速度低，塔頂 排出的尿素粉塵含量較少，因而環(huán)境污染較少；另外出于頂部不設(shè)通風(fēng)機(jī)，管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低，性能可靠。廣泛使用的是旋轉(zhuǎn)型造粒噴頭。采用機(jī)械通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是塔高可以大大降低 。 蒸發(fā)技術(shù)研究及發(fā)展情況 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。二段分解塔來的壓力為 4kg/cm2，溫度為 150℃的尿液通過操作壓力為 ，操作溫度為 98℃的閃蒸槽減壓預(yù)蒸后， 98℃的尿液有尿液泵輸送進(jìn)入一段蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，壓力為 ，溫度為 130℃的蒸發(fā)氣體和同閃蒸槽的蒸發(fā)氣體進(jìn)入一段蒸發(fā)表明冷凝器后進(jìn)行循環(huán)，溫度為 130℃的熔融尿素通過熔融尿素泵輸送到第二段蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)操作。 2， 年操作時(shí)間： 8000 小時(shí)，三班連續(xù)生產(chǎn)。（尿 +水，其余不計(jì)） 。 計(jì)算 [13] 轉(zhuǎn)化成尿素的均以 CO2 量為 kmol/t t/h = kmol/h 1). 閃蒸槽出 口氣體中的 CO2 未轉(zhuǎn)化量 蒸出率 = （ － ） = kmol/h 2). 閃蒸槽出口氣體中的 NH3 a. 由氨基甲酸銨分解得： 2 = kmol/h 或 kg/h 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 物料衡算 8 b. 由過量氨蒸出得： 全部過量氨： ( ＋ ＋ ) kmol/t t/h = kmol/h 蒸出得： 過量 蒸出率 = （ － ） = kmol/h 或 kg/h 總計(jì)： + = kmol/h 或 kg/h 3). 閃蒸槽出口溶液組成。 103 = kg/h 或 kmol/h 2). 一段蒸發(fā)器內(nèi)尿素水解量由物料衡算條件知： 5625 kg/h = kg/h 或 kmol/h 2 2 2 2 3( NH ) C O + H O C O + 2 N H 60 18 44 2 17 x y z ???? 由方程解之得 ： ①． H2O 消耗 ： x = 18 247。 96 = kg/h 或 kmol/h 5). 一段蒸發(fā)器蒸發(fā)蒸汽中的 H2O 為：進(jìn)入量 － 反應(yīng)量 － 出量 = － － = kg/h 或 kmol/h 一段蒸發(fā)器物料平衡表 表 2. 3 一段蒸發(fā)器物料平衡表 基準(zhǔn)： 5625kg/h 尿素生產(chǎn) 收入項(xiàng)目 kg/h kmol/h 支出項(xiàng)目 kg/h kmol/h 閃蒸槽出口尿液 一段蒸汽 CO2 CO2 NH3 NH3 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 物料衡算 11 H2O H2O 尿素 尿素 縮二脲 一段后尿液 尿素 縮二脲 H2O 總計(jì) 二段蒸發(fā)系統(tǒng) 條件 二段蒸發(fā)器的操作壓力： P = Mpa （絕） 二段蒸發(fā)后尿素溶液的濃度 ％（重量） 計(jì)算 1). 二段蒸發(fā)器內(nèi)發(fā)生的縮二脲的計(jì)算： 由物料衡算條件知為： 2 kg/h = kg/h 或 kmol/h 3222 2)(2 NHC O N H C O N HNHCONH ?? （ 2— 3 ） 消耗尿素： 120 247。 計(jì)算條件 溫度： 進(jìn)入物料溫度： 150 ℃ 出料溫度： 98 ℃ 壓力： 進(jìn)入物料壓強(qiáng)： 4 kg/cm2 出料壓強(qiáng)： kg/cm2 出閃蒸槽氣體各組分分壓： CO2 ： 247。℃ ） 1. 進(jìn)閃蒸槽尿液熱量 Q1 = ( 150 – 25 ) = kcal/h 2. 尿液帶出熱量 : 閃蒸槽出口尿液中按物料數(shù)據(jù)計(jì)算尿液濃度為： 76％ ，設(shè)其溫度 為 t . 按液相溫度為 100℃ ,則此狀態(tài)尿液的比熱： CP = kcal/（ kg 2 = 133 可得氨的溶解熱： 8460 kcal/kmol 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 熱量衡算 15 Q4 = 8460 = kcal/h 5. 出口氣體帶出熱量： CO2 ： kg/cm2.（絕） 98 ℃ H = 189 kcal/kg 1 kg/cm2.（絕） 25 ℃ H= 174 kcal/kg 2COQ = 2 2 . 0 5 ( 1 8 9 1 7 4 ) = 3 3 0 . 7 5 k c a l / h? NH3 ： kg/cm2.（絕） 98 ℃ H = 460 kcal/kg 1 kg/cm2.（絕） 25 ℃ H = 422 kcal/kg 3NHQ = 4 1 . 1 2 ( 4 6 0 4 2 2 ) = 1 5 6 2 . 5 6 k c a l / h? H2O ： kg/cm2.（絕） 98 ℃ H = 640 kcal/kg 1 kg/cm2.（絕） 25 ℃ H = 25 kcal/kg 2H O Q = 4 5 8 . 9 4 ( 6 4 0 2 5 ) = 2 8 2 2 4 8 . 1 k c a l / h? 可得出口氣體帶出熱量： 2 3 25 CO N H H OQ = Q + Q + Q = 3 3 0 .7 5 + 1 5 6 2 .5 6 + 2 8 2 2 4 8 .1= 2 8 4 1 4 1 .4 1 k c a l /h 6. 熱量平衡得 Q1 = Q2 ＋ Q3 ＋ Q4 ＋ Q5 = ( t – 25 ) ＋ 16605 ＋ ＋ 從而可有： t = （ – ）247。 2 = 進(jìn)料尿液中：水 /尿素 = 247?！? ） Q3 = （ 130 25 ） = kcal/h 4. 尿素水解吸熱 由物料計(jì)算： 尿素水解量： kcal/h 甲銨生成熱： 38060 kcal/kmol 甲銨熔融熱： 4850 kcal/kmol 尿素生成熱： 6800 kcal/kmol Q4 = 247。 = kg/cm2（絕） 熱量衡算計(jì)算過程 1. 熔融尿素帶入熱量 1 k c a lQ = 3 0 6 2 9 9 .6 7 h 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 熱量衡算 20 2. 熔融尿素帶出熱量 取熔融尿素比熱 CP = kcal/（ Kg18