【正文】 0 6 2 9 9 . 67= 1 4 9 1 3 8 . 9 k c a l /h 二段蒸發(fā)器熱量平衡表 二段蒸發(fā)器熱量平衡見下表 表 二段蒸發(fā)器熱量平衡表： 基準(zhǔn)： 25℃ 收入項目 kcalh ％ 支出項目 kcalh ％ 熔融尿素帶入熱 尿素水解熱 加熱蒸汽熱 熔融尿素帶出熱 蒸發(fā)蒸汽帶出熱 熱損失 20xx 總計 100 100 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 設(shè)備選型 22 第四章 設(shè)備選型 閃蒸槽設(shè)計選型 操作條件 進(jìn)入閃蒸槽的尿液壓強(qiáng)： 4 kg/cm3 出閃蒸槽的壓強(qiáng)： kg/cm3 閃蒸槽進(jìn)口溶液溫度： t1 = 150℃ 閃蒸槽出口溶液溫度： t2 = 98℃ 閃蒸槽出口氣體溫度： t3 = 98℃ 物料衡算 由物料衡算得，閃蒸槽氣體摩爾流量： kmolM h?氣 按理想氣體狀態(tài)估算得： 332 8 .4 8 .3 1 4 ( 2 7 3 9 8 )0 .4 5 1 0 3 6 0 00 .5 4M R TVPms???? ? ?????氣氣 體積 設(shè)計氣體占 40%的空間得： 34 0 % 0 .5 4 0 .41 .3 5VVm s? ? ? ??閃 氣 設(shè)計閃蒸槽體積為 規(guī)格 操作壓力： kg/cm2 溫 度： T = 98℃ 介 質(zhì)：尿液 主要材質(zhì)： 188Ti 型 號： D=620mm H=1250 V= m3 一段蒸發(fā)器設(shè)計選型 已知條件 1. 操作壓力： P = kg/cm2 （絕） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第四章 設(shè)備選型 23 2. 操作溫度： 進(jìn)入物料溫度： t1 = 98℃ 出料溫度 ： t2 = 130℃ 3. 加熱蒸汽條件： 壓力： P = （絕） 溫度： = t汽 ℃ 4. 冷凝溫度： t = 凝 ℃ 冷凝潛熱： r = 475 kcal/kg 5. 熱負(fù)荷： Q = kcal/h 6. 物料平衡數(shù)據(jù) 進(jìn)一段加熱器尿液濃度： 76％ 出一段加熱器尿液濃度： 96％ 7. 加熱蒸汽用量： 加熱蒸汽質(zhì)量流量： 247。 = kg/cm2（絕） NH3 ： 247。 Q2 = ( t 25 ) = ( 25 ) = kcal/h 閃蒸槽熱量平衡表 表 閃蒸槽熱量平衡表 基準(zhǔn)： 25℃ 收入項目 kcal/h ％ 支出項目 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 100 100 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 熱量衡算 16 一段蒸發(fā)器熱量衡算 計算依據(jù) 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)： 5625kg/h 尿素生產(chǎn) 物料 kg/h kmol/h kg/cm2 CO2 NH3 H2O 尿素 略 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 kg/h 縮二脲 kg/h 水 kg/h 5. 本設(shè)計忽略縮二脲生成熱一項衡算。 = kg/cm2 H2O ： 247。 60 = kg/h 或 kmol/h ③．生成 NH3 ： z = 2 17 247。 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。 130℃的熔融尿素進(jìn)入二段蒸發(fā)器蒸發(fā)后溫度提高到 140℃尿素進(jìn)一步濃 縮后由熔融尿素泵輸送到造粒塔進(jìn)行冷卻造粒制成產(chǎn)品。如對于高濃度的溶液不適宜于采用升膜式蒸發(fā)器，因為其二次蒸汽流速不夠，從而難以形成良好的傳熱膜；高粘度的溶液因流動性差，則可選擇刮板薄膜式蒸發(fā)器或強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器 。因此，一般無特殊要求的溶液，采用常壓蒸發(fā)是最佳的。其缺點(diǎn)是增加了電耗，空氣攜帶粉塵較多。在國外亦越來越多地采用自然通風(fēng)造粒 。此工藝的主要缺點(diǎn)是甲銨生成熱沒有充分利用，而在一、一段分解未反應(yīng)物時卻需耗用大量蒸汽，吸 收時又用大量冷卻水加以冷卻，噸尿素消耗蒸汽設(shè)計值為 噸 (負(fù)荷高時，實耗 噸 )，噸尿素汽耗比氣提法工藝高 ~ 噸。許多國家都耗費(fèi)大量的人力、物力和財力致力于尿素生產(chǎn)系統(tǒng)的研究，如尿素合成反應(yīng)機(jī)理，物系熱力學(xué)性質(zhì)及傳遞性質(zhì)的研究 [8]。 1868 年俄國化學(xué)家巴扎羅夫在密封管內(nèi)長時間加熱氨基 甲酸銨和碳酸氨制成了尿素，為后來用二氧化碳和氨氣合成尿素指明了方向。尿素屬于中性速效肥料，不含酸根，施于土壤中以后不會殘留使土壤惡化的酸根，長期使用不會引起土質(zhì)變硬、板結(jié)，而且分解出來的二氧化碳也可為植物吸收。另外，在菠菜、胡蘿卜的葉子中及各種植物的幼芽中也有尿素存在。目前，尿素工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r己成為衡量一個國家工業(yè)化水平高低的一個重要標(biāo)志?？偟姆较蚴?:閉路循環(huán)、能量綜合利用、單系列、大機(jī)組、不斷朝向進(jìn)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。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。利用空氣的熱壓頭進(jìn)行自然通風(fēng)的尿素造粒塔始建于 20 世紀(jì) 60 年代初期。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(jī)械通風(fēng)造粒塔。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(diǎn) 。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。 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(jìn)行預(yù)蒸。 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(jìn)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(jìn)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）。 103 = kg/h 或 kmol/h 放出 NH3 ： y = 17 247。 = kg/h 或 kmol/h 蒸發(fā)蒸汽中的水： 進(jìn)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。 （ － 2 ） = 200 平 均： H2O/ NH3 = （ 65 ＋ 200）247。℃ ） 96％尿液比熱： CP = ＋ 1 = kcal/（ kg 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 .91332