【正文】 計(jì)算(1) 未凝氣的計(jì)算，據(jù)上述條件可求得各組分平衡分壓為：NH3： C02 ： H2O：=各組分氣相實(shí)際分壓為：PNH3=PH2O =PC02=P 空氣 == Kpa 設(shè)氣相中有 C02：Xkg，NH 3：Ykg (式 )?YX (式 )??5.??聯(lián)立解得。 kg 生成縮二脲消耗尿素：10260/103=河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 化工工藝設(shè)計(jì) 17 尿素合成塔應(yīng)生成尿素量：尿素：985++6+= 或 消耗氨：217= 或 消耗二氧化碳：44= 或 生成水：18= 或 (2)入塔原料二氧化碳?xì)怏w 由二氧化碳?jí)嚎s系統(tǒng)物料平衡可知： C02： 或 N2 ： 或 02 ： 或 H2O： 或 (3)入塔一段甲銨溶液 C02：44/(60)= 或 H2O：18/(60)= 或 NH3：17/44= 或 尿素： 或 (4)入塔液氨 NH3：17/(60)= 或 原料氨消耗定額：580kg 液氨泵泄露氨： 故入塔原料液氨：= 或 循環(huán)液氨：= 或 (5)出塔氣液混合物 尿素：+= 或 C02：+= 或 H2O：++= 或 NH3：+= 或 NH3： 或 N2： 或 一段分解系統(tǒng) 條件(1)一段分解條件：壓力：；溫度：155~160℃，取 158℃ (2)一段分解效率：甲銨分解率：%；總氨蒸出率：%河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 化工工藝設(shè)計(jì) 18 (3)一段分解氣含水量：% (4)加入防腐空氣 (標(biāo)) 計(jì)算(1)加入防腐空氣 空氣的摩爾標(biāo)準(zhǔn)體積按 計(jì)，含氧量取 %，其余按氨計(jì)，空氣含水量忽略不計(jì)。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 工廠設(shè)計(jì)條件與總平面布置 11（6） 綠化和美化區(qū)：本廠的綠化包括生產(chǎn)區(qū)﹑福利區(qū)的綠化帶。（3） 輔助車(chē)間布置：以生產(chǎn)車(chē)間為中心，根據(jù)總平面布置原則，綜合各種因素對(duì)各個(gè)輔助車(chē)間布置如下： a 維修車(chē)間：遠(yuǎn)離廠區(qū)前，降低噪音污染，在主力生產(chǎn)車(chē)間附近，便于設(shè)備維修。對(duì)易燃易爆的各類(lèi)儲(chǔ)罐和由危險(xiǎn)性的庫(kù)房（油庫(kù)、危險(xiǎn)品庫(kù)） ，應(yīng)力求河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 工廠設(shè)計(jì)條件與總平面布置 10遠(yuǎn)離火源和人員往來(lái)集中地，一般應(yīng)布置在廠區(qū)邊緣，主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向以及地勢(shì)較低的地段?；厥盏陌迸c二氧化碳以液氨或氨基甲酸銨的形式返回合成系統(tǒng)循環(huán)使用。在預(yù)反應(yīng)器內(nèi)氨與二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨，在進(jìn)入尿素合成塔，在塔內(nèi)氨基甲酸銨脫水生成尿素。當(dāng)時(shí)工業(yè)化應(yīng)用較成功的技術(shù)有美國(guó) Chemico 法、Du Pont 法和瑞士的Incenta 法。缺點(diǎn)：CO 2 氣提法生產(chǎn)尿素工藝裝置的靜止高壓設(shè)備較多，有尿素合成塔、高壓二氧化碳?xì)馓崴?、高壓甲銨冷凝器、高壓洗滌器四大主要設(shè)備，它們是 CO2氣提法尿素工藝生產(chǎn)裝置的核心，其它均為低壓設(shè)備，所以該尿素工藝生產(chǎn)裝置的技術(shù)改造比較困難，改造增產(chǎn)潛力較小。此外，在簡(jiǎn)化流程、熱能回收和減少生產(chǎn)費(fèi)用籌方面也都優(yōu)于水溶液全循環(huán)法．是尿素生產(chǎn)發(fā)展的一種方向。水溶液全循環(huán)尿素工藝可靠、設(shè)備材料要求不高、投資較低。故氣提法是采用二段合成原理，即液氨和氣體 CO2 在高壓冷凝器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)生成甲銨，而甲銨的脫水反應(yīng)則在尿素合成塔中進(jìn)行。按氣提氣體的不同又可分為二氧化碳?xì)馓岱?、氨氣提法、變換氣氣提法。 尿素的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介生產(chǎn)尿素的方法有很多種，20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，全循環(huán)法在工業(yè)上獲得普遍采用，最常用的是水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素和二氧化碳?xì)馓岱ㄉa(chǎn)尿素。我國(guó)規(guī)定肥料用尿素縮二脲含量應(yīng)小于 %。尿素較易吸濕，貯存要注意防潮。固體尿素相對(duì)密度，20~40℃。（3）尿素的縮合反應(yīng) 純尿素在加熱到或者接近熔點(diǎn)時(shí)，開(kāi)始呈不穩(wěn)定性，發(fā)生縮合反應(yīng)，生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸等物質(zhì)。尿素屬中性速效肥料，長(zhǎng)期施用不會(huì)使土壤發(fā)生板結(jié)。按未反應(yīng)物的循環(huán)利用程度，尿素生產(chǎn)方法可分為不循環(huán)法、半循環(huán)法和全循環(huán)法三種。 CO2 氣提法所謂氣提法就是用氣提劑如 CO氨氣、變換氣或其他惰性氣體，在一定壓下加熱，促進(jìn)未轉(zhuǎn)化成尿素的甲銨的分解和液氨氣化。氨碳比控制的較高，一般摩爾比為 左右，工藝介質(zhì)對(duì)生產(chǎn)裝置的腐蝕性較低，由于氨碳比控制的較高，二氧化碳?xì)怏w中氧含量控制的較低，并且尿素合成塔操作壓力為 ，操作溫度為188~190℃，所以水溶液全循環(huán)生產(chǎn)尿素工藝中二氧化碳轉(zhuǎn)化率較高，一般能達(dá)到 42%68%，經(jīng)過(guò)尿素合成塔塔板的改造，有的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到 68%以上。水溶液全循環(huán)尿素工藝的另一個(gè)缺點(diǎn)就是，目前國(guó)內(nèi)在運(yùn)行的生產(chǎn)裝置大多為年產(chǎn)(10~20) 104t/a(經(jīng)過(guò)改造后的生產(chǎn)能力)，也有個(gè)別廠家經(jīng)過(guò)雙尿素合成塔改造后達(dá)到了年產(chǎn) 30~10 噸，最近山東化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院也設(shè)計(jì)了年產(chǎn) 30~40 萬(wàn)噸尿素的水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素的裝置，但從單套裝置的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力來(lái)說(shuō)，相對(duì)于 CO2 氣提法生產(chǎn)尿素工藝的裝置還相差較遠(yuǎn)。CO 2 氣提法尿素的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)能力的范圍較寬，運(yùn)行都很正常穩(wěn)定。20 世紀(jì) 50 年代世界各國(guó)推出多種溶液全循環(huán)工藝流程，類(lèi)型有：熱氣循環(huán)法；懸浮液循環(huán)法；氣體分離循環(huán)法；水溶液全循環(huán)法等。20 世紀(jì) 80 年代之后，二氧化碳?xì)馓岱ê桶睔馓岱ǖ玫竭M(jìn)一步改進(jìn)、完善；同時(shí)世界上著名的尿素公司還開(kāi)發(fā)了其他的先進(jìn)工藝：意大利的等壓雙循環(huán)工藝（Isobaric Double Recycle，簡(jiǎn)稱(chēng) IDR） ；日本 TEC/TMC 開(kāi)發(fā)了降低成本和節(jié)能新流程 ACES（ Advancde Process for Cost and Energy Saving）新工藝；瑞士Amonnia Casale 開(kāi)發(fā)了分級(jí)處理合成液的氣提法分流工藝等。自閃蒸槽出來(lái)的尿液進(jìn)入尿液貯槽，用尿素溶液泵打入中壓蒸發(fā)加熱器及低壓蒸發(fā)加熱器，在不同真空度下加熱蒸發(fā)，氣、液分別在中壓蒸發(fā)分離器及低壓蒸發(fā)分離器內(nèi)分離。（2） 要能夠充分結(jié)合場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)、地位、地貌等有利條件，因地制宜，緊湊布置，節(jié)約土地，少占良田，少拆房屋，提高土地利用率。（9） 采取各種措施，提高建筑系數(shù)和場(chǎng)地利用稀疏。（4） 堆場(chǎng)和倉(cāng)庫(kù)：布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，置于廠區(qū)邊緣，靠近主生產(chǎn)車(chē)間，且位于主力干道邊緣。綜上所述，平面布置有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1 廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。 冷凝液中水的摩爾數(shù)約為 96%，則水蒸氣實(shí)際分壓： PH2O=據(jù)測(cè)定值，與溶液呈平衡的氨分壓為 ，C0 2 分壓為 故 PNH3=PC02=漏入系統(tǒng)空氣的分壓為： P 空氣 ==未凝氣中水蒸氣：H2O：(+)18/(+)= 或 kmol (2)一段蒸汽冷凝液 C02 ： += kg 或 kmol NH3：+= kg 或 kmol 尿素： 或 kmol 二段蒸汽冷凝器河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 化工工藝設(shè)計(jì) 23 條件(1) 二段蒸汽冷凝器操作條件：二段蒸汽冷凝器以液氨為冷卻介質(zhì)。設(shè)各組平衡分壓為實(shí)際分壓的 90%氣相各組分分壓為：PNH3=PH2O =P 空氣 == 未凝氣中NH3：317/44= 或 H2O： 18= 或 (2)中間冷凝液 C02 ： kg 或 NH3：= 或 。%(3)閃蒸槽出口溶液組成：尿素：水=71 ：29(重量比 ) 計(jì)算：尿素合成塔排出溶液總氨量 ，C0 2 含量 ，總過(guò)剩氨量：34/44=(1)閃蒸槽排出尿液：尿素： 或 C02： ()= 或 NH3：()+34/44= 或 H2O：29/71= 縮二脲：6kg 或 (2) 閃蒸槽排出氣體 C02： = 或 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 化工工藝設(shè)計(jì) 20 NH3：= 或 H2O：= 一段蒸發(fā)器 條件：(1) 一段蒸發(fā)器操作條件：壓力 ，溫度 130℃(2) 一段蒸發(fā)器出口尿液組成：尿素：水=96 ：4( 重量比)(3) 一段蒸發(fā)氣夾帶尿素 ，蒸發(fā)過(guò)程生成縮二脲 ，水解尿素 計(jì)算 (1)水解尿素計(jì)算： 消耗尿素： kg 或 kmol 消耗水：18/60= kg 或 kmol 生成 C02：44/60= kg 或 kmol 生成 NH3：217/60= kg 或 kmol(2)生成縮二脲計(jì)算： 生成縮二脲：kg1 或 kmol 生成 NH3：117/103= kg 或 kmol 消耗尿素：1260/103= kg5 或 kmol(3)一段蒸發(fā)器出口尿液： 尿素：= kg 或 kmol 水：4/96= 或 kmol 縮二脲：6+1=7 kg 或 kmol(4) 一段蒸發(fā)器出口氣體 尿素： 或 C02： += 或 NH3：++= 或 H2O：= 或 二段蒸發(fā)器 條件(1) 二段蒸發(fā)器操作條件：壓力 Mpa ，溫度：140℃(2) 二段蒸發(fā)汽夾帶尿素 ，蒸發(fā)過(guò)程水解尿素 ，生成縮二脲河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 化工工藝設(shè)計(jì) 21 計(jì)算 (1)水解尿素計(jì)算： 消耗尿素： kg 或 kmol 消耗水：18/60= kg 或 kmol生成 C02：44/60= kg 或 kmol生成 NH3：217/60= kg 或 kmol(2)生成縮二脲計(jì)算： 生成縮二脲：2 kg 或 kmol 生成 NH3：217/103= kg 或 kmol 4 消耗尿素：2260/103= 或 kmol(3) 二段蒸發(fā)器出口熔融尿素 造粒：熔融尿素含水 5 kg 或 kmol 尿素：= kg 或 kmol 8 縮二脲：7+2= 9 kg 或 kmol(4) 二段蒸發(fā)器出口氣體 尿素： kg 或 kmol C02 ： kg 或 kmol NH3：+= kg 或 kmol 4 H2O：= kg 或 kmol 熔融尿素輸送及造粒包裝系統(tǒng) 條件(1)生成縮二脲 kg(2)造粒粉塵損失尿素 kg (3)成品包裝儲(chǔ)運(yùn)損失尿素 kg(4)隨露損尿素帶走的水，縮二脲忽略不計(jì)。這樣，可使場(chǎng)區(qū)空氣得以凈化，噪音減小，美化和改善了環(huán)境的衛(wèi)生條件，使本廠的小環(huán)境﹑小氣候得以明顯改善。d 水處理車(chē)間：靠近負(fù)荷中心，處理每日生產(chǎn)車(chē)間所需的工業(yè)用水，并提供部分生活用水。（7） 近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合，主要生產(chǎn)車(chē)間留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地，但必須注意與城市建設(shè)和地域總體規(guī)劃相適應(yīng)，輕化工工廠變化較快，綜合利用較廣，加工深度較深，大多數(shù)工藝流程更新快，這要求在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)留有較大的預(yù)留地，以滿足工廠發(fā)展變化的需要。 公用工程概述 廠址選在平頂山市的郊區(qū)，有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)，附近有鐵路、國(guó)道，交通便利，水力設(shè)施齊全. 勞動(dòng)力資源條件 廠區(qū)地處平頂山市郊區(qū),并且與省會(huì)鄭州靠近,因此人力資源極其豐富. 總平面布置 　總平面布置的基本原則（1） 總平面布置首先必須滿足生產(chǎn)要求，以最大限度的保證生產(chǎn)作業(yè)線的連接、短捷、方便，從原料進(jìn)廠到成品出廠，整個(gè)流程必須符合生產(chǎn)工藝要求，力求做到流程線路暢通、連續(xù)、短捷、避免交叉進(jìn)行 ，是各種物料的輸送距離為最小。氣、液在低壓循環(huán)分離器內(nèi)分離。氣提法是針對(duì)水溶液全循環(huán)法的缺點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的一種工藝，其實(shí)質(zhì)是在與合成反應(yīng)相等壓力條件下，利用一種氣體通過(guò)反應(yīng)物系（同時(shí)伴有加熱）是未反應(yīng)的氨或二氧化碳被帶出。1773 年 Rouelle在蒸發(fā)人尿時(shí)第一次發(fā)現(xiàn)尿素；1824 年，Prout 通過(guò)分析得出尿素的實(shí)驗(yàn)式；1828 年德國(guó)化學(xué)家 Wohler 在實(shí)驗(yàn)室以氰酸和氨制的尿素；1932 年美國(guó)杜邦公司用直接合成法制取尿素氨水，在 1935 年開(kāi)始制造固體尿素，之后又出現(xiàn)了制備尿素的其他方法，包括光氣與氨反應(yīng)、CO 2 與氨反應(yīng)、氰胺化鈣水解等，由于種種原因，最終都未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；唯一成為當(dāng)代尿素工業(yè)化基礎(chǔ)的是由氨和二氧河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)