【正文】 /cm2.（絕） 25 ℃ H = 174 kcal/kg 2COQ = 6 . 1 6 ( 1 9 9 1 7 4 )k c a l = 1 5 4 h? NH3 ： kg/cm2.（絕） 140 ℃ H = 483 kcal/kg 1 kg/cm2.（絕） 25 ℃ H = 423 kcal/kg 3NHQ = 6 . 6 2 ( 4 8 3 4 2 3 )k c a l = 3 9 7 . 2 h? H2O ： kg/cm2.（絕） 140 ℃ H = 660 kcal/kg 1 kg/cm2.（絕） 25 ℃ H = 25 kcal/kg 2HOQ = 2 1 4 .4 3 ( 6 6 0 2 5 )k c a l = 1 3 6 1 0 5 .9 h? 尿素： CP = kcal/（ kg = kg/cm2（絕） H2O ： 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： 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 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第三章 熱量衡算 17 熱量衡算計算過程 1. 熱量收入 . 閃蒸槽帶入尿素熱量由閃蒸槽熱量衡算得： Q1 = kcal/h 2. 尿素溶液濃縮帶出熱量 尿素平均濃度 = （ ＋ ）247。 = 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 60 = kg/h 或 kmol/h （ 2— 1） （ 2— 2） 四川理工學院畢業(yè)設計（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。 9. 未轉化成尿素的 CO2 均以氨基甲酸銨形式出塔。 四川理工學院畢業(yè)設計（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 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第二章 物料衡算 6 第二章 物料衡算 任務 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。熱敏性的溶液易分解、異構、縮聚等，應選擇儲液量少、停留時間短的膜式蒸發(fā)器 ； 有結晶或易結垢的溶液一般應選用強制循環(huán)式或外加熱式以避免結晶物附著管壁或結垢 :易發(fā)泡的溶液不宜在真空下蒸發(fā)，同 時應選用升膜式、強制循環(huán)式或外加熱式等破泡能力強的蒸發(fā)器。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒論 4 蒸發(fā)器的選型與設計原則 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。機械通風有塔底送風、塔頂抽風以及塔底送風和塔頂抽風三種型式。造粒塔造粒的噴頭可以為旋轉型，固定型和振動型三類形式。 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備造粒的。 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。 到上世紀初，工業(yè)規(guī)模的合成氨生產(chǎn)開始形成，為合成尿素提供了便宜的氨和二氧化碳原料 [3]。尿素的施用及貯藏性能好，不分解，不吸潮，不結塊，流動性好，無爆炸性。在自然界，尿素主要存在于人及其他食肉脊椎動物所排泄的尿液中，是蛋白質新陳代謝后元素氮的最終產(chǎn)物。另外，尿素在醫(yī)藥、化纖、炸藥、制革等生產(chǎn)中也有應用。這時獲得應用的幾種尿素生產(chǎn)技術基木上都是采用水溶液全循環(huán)方式 [4]，但在不同工序又各有特點。 水溶液全循環(huán)工藝 水溶液全循環(huán)工藝雖屬 60 年代技術水平，但由于我國尿素工藝研究和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中均以該工藝為主，因此積累了工藝設計、設備制造、操作技術和生產(chǎn)管理的豐富經(jīng)驗 [5]，為小氮肥廠改產(chǎn)尿素提供了豐富技術，使小尿素裝置投產(chǎn)以后即能穩(wěn)定運行。造粒塔的通風方式有自然通風和機械通風。 塔。為了保證產(chǎn)品生產(chǎn)過程的系統(tǒng)壓力，則蒸發(fā)需要在加壓狀態(tài)下操作 。 蒸發(fā)器的結構型式種類繁多，應結合具體的蒸發(fā)任務來加以選擇 [11]。 為盡量縮短蒸發(fā)加熱時間，減少尿液蒸發(fā)過程中副反應的發(fā)生，本設計的一段，二段蒸發(fā)器都選用升膜蒸發(fā)器進行蒸發(fā)。 2．進入物料（二段分解塔出口尿液 [13]）。 76 ％ = kg/h 或 kmol/h 4). 閃蒸槽出口氣體中的水： 進 – 出 = – = kmol/h 或 kg/h 5). 閃蒸槽物料平衡表 表 2. 2 閃蒸槽物料平衡表 基準： 5625kg/h 尿素生產(chǎn) 收入 kg/h kmol/h 支出 kg/h kmol/h 分解塔來溶液 氣體 CO2 CO2 NH3 NH3 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第二章 物料衡算 9 H2O H2O 尿素 溶液 縮二脲 CO2 NH3 H2O 尿素 縮二脲 總計 2．一段蒸發(fā)器物料衡算： 1). 一段蒸發(fā)器內(nèi)生成縮二尿反應的計算： 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 kmol/h 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。 103 = kg/h 或 kmol/h 2） .二段蒸發(fā)器內(nèi)尿素水解反應的計算： 尿素水解量： kg/t t/h = kg/h 或 kmol/h 由方程（ 2— 2）計算得： ① . 水解生成 NH3 為： 2 = kmol/h 或 kg/h ② . 水解生成 CO2 為： kmol/h 或 kg/h ③ . 水解消耗 H2O： 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第二章 物料衡算 12 kmol/h 或 kg/h 3). 蒸發(fā)蒸汽組成： 蒸發(fā)蒸汽中含 CO2： kmol/h 或 kg/h 蒸發(fā)蒸汽中含 NH3： ＋ = kmol/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 t/h = kg/h 或 kmol/h 二段蒸發(fā)后尿素熔融物中的尿素： － ― ― = kg/h 或 kmol/h 二段蒸發(fā)后尿素熔融物中的縮二脲： ＋ = kmol/h 或 kg/h 二段蒸發(fā)后尿素熔融物中的水： （ － － ） 247。 = 65 最終溶液中： H2O/ NH3 = 247。 = 此時尿素溶解熱為： kcal/kmol Q2 = （ 4540 － 4050 ） = kcal/h 熱量收入總和 12Q = Q + Q = 3 6 9 5 8 0 . 0 5 + 4 5 9 1 6 . 9 2k c a l = 4 1 5 4 9 6 .9 7 h入 3. 熱量支出 尿液帶出熱量 取尿素比熱： kcal/（ kg℃ ） Q = 2 0 . 8 1 0 . 4 7 6 ( 1 4 0 2 5 )k c a l = 1 1 3 9 . 1 4 h??尿 素 蒸發(fā)蒸汽帶出熱量： 2 3 23 CO N H H OQ = Q + Q + Q + Q = 1 5 4 + 3 9 7 .2 + 1 3 6 1 0 5 .9 + 1 1 3 9 .1 4= 1 4 1 3 7 1 .0 4 k c a l /h尿 素 4. 尿素水解熱 由物料平衡計算尿素水解量： 4Q = 0 .1 4 ( 3 8 0 6 0 4 8 5 0 6 8 0 0 )= 3 6 9 7 .4 k c a l /h? 5. 熱損失 取熱損失約為進入熱負荷的 ％ Q5 = 20xx kcal/h 需要加熱蒸汽供給的熱量： 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第三章 熱量衡算 21 2 3 4 5 1Q = Q + Q + Q + Q Q= 3 0 8 3 7 0 . 1 3 + 1 4 1 3 7 1 . 0 4 + 6 9 7 . 4 + 2 0 0 0 3