【正文】 CO2 H2O 一段分解出口液體 NH3 CO2 H2O CO(NH2)2 縮二脲 : 總 計 總 計 )()(2 32222 gNHC O N H C O N HNHCONH ?? (注 :表中忽略該反應生成的氨氣量 ) 二段分解塔出口液體物料組成還可表示為 : 單位 :(104t/a) CO(NH2)2 : CO(NH2)2 : CO2: 或 NH4COONH2: NH3: 氨水 : H2O: 其中 : NH3 H2O 縮二脲 : 縮二脲 : 總計 總計 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第三章 熱量衡算 11 第三章 熱量 衡 算 合成塔 工藝條件 NH3(l)進入塔壓力 221atm , t℃ CO2(g)進入塔壓力 221atm , 125℃ H2O(l)進入塔壓力 221atm , 100℃ 221atm , 190℃ 流程 簡 圖 C O2( g )2 2 1大 氣 壓 ， 1 2 5 ℃N H3( l )2 2 1大 氣 壓 ， t ℃H2O ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 0 0 ℃N H3( l )過 量2 2 1大 氣 壓 ， t ℃C O2( g )1大 氣 壓 ， 2 5 ℃N H3( l )1大 氣 壓 ， 2 5 ℃△ H1△ H2△ H1 0H2O ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃N H3( l )過 量2 2 1大 氣 壓 ， 1 3 2 . 5 ℃ ( Tc)△ H3反 應氨 基 甲 酸 銨 ( s )1大 氣 壓 ， 2 5 ℃氨 基 甲 酸 銨 ( s )2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃△ H5熔 融氨 基 甲 酸 銨 ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃△ H6H2O ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 9 0 ℃汽 化N H3( g )2 2 1大 氣 壓 ， 1 3 2 . 5 ℃△ H4N H3( g )2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃混 合液 化N H3( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃N H3( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 9 0 ℃氨 基 甲 酸 銨 ( l )水 ( l ) 尿 素 ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃2 2 1大 氣 壓 ， 1 5 0 ℃水 ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 9 0 ℃△ H7氨 基 甲 酸 銨 ( l )尿 素 ( l )2 2 1大 氣 壓 ， 1 9 0 ℃2 2 1大 氣 壓 ， 1 9 0 ℃△ H8△ H9△ H1 1 △ H1 2 △ H1 3 △ H1 4 △ H1 5 △ H1 6 圖 31 合成塔熱量衡算結(jié)構(gòu)簡圖 熱 量 計算 計算基準 :25℃ 1H? 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第三章 熱量衡算 12 由 CO2 TS 圖 [1]查得 : 221atm,125℃ 時 i =166 kgkcal/ 1atm, 25℃ 時 i =174 kgkcal/ ak c alimH /)166174( 741 ????????? 2 .當量氨降溫降壓及汽化吸熱 2H? 由 NH3 PI log? 圖 [1]查得 : 221atm ,t℃ 時 i =xi kgkcal/ 1atm ,25℃ 時 i =260 kgkcal/ ak c a liiimH XX /10) 0 8(10)2 6 0( 772 ?????????? 3H? (放熱 ) 查 [3]氮肥工藝設(shè)計手冊 (理化數(shù)據(jù) )有 : 1atm,25℃ 時 ,固體甲銨的生成熱為 : km olkcalH /26990?? ak c a lH / 4 6 8102 6 9 9 753 ???????? 4H? 查 [3]得 固體甲銨由 25℃ 升溫至 150℃ 時的熱焓 差 值為 5260 kmolkcal/ ak c a lH / 7 5105 2 6 754 ?????? 5H? 固體甲銨在 150℃ 時的熔融熱 [1]為 : km olkcalH /4850?? ak c a lH / 2 34 8 5 755 ?????? 6H? 尿素在 150℃ 時的生成熱為 5220 kmolkcal/ ak c a lH / 2 95 2 2 756 ?????? 7. )( 16987 HHHH ??????? 反應熔融物升溫吸熱 混合物比熱 查 [1]得 :取 %氨水的比熱為 : )/( ℃?kgkcal . 尿素的比熱為 : )/( ℃?kgkcal 甲銨的比熱為 : )/( ℃?kgkcal )/( ℃????????? kgk c alC p ak c alHHHH /)150190( 7716987 ?????????????? 10H? 定性溫度為 : 1252 150100 ?? ℃ 查 [3]得 125℃ 時 , PC = )/( ℃?kgkcal 則 10H? =n PC T? = ak c a l /)100150( 75 ?????? 11H? 定性溫 度為 ℃17 02 19 015 0 ?? 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第三章 熱量衡算 13 查 [3]得 170℃ 時 , PC = )/( ℃?kgkcal 則 11H? =n PC T? = ak c a l /)150190( 75 ?????? 12H? 查 [1]有 : 221atm,t℃ 時 i =xi kmolkcal/ 221atm,℃ 時 i =268 kmolkcal/ ak c aliiimH XX /10) 2 3 0(10)268()( 7712 ??????????? 13H? NH3在臨界溫度下汽化 ,其熱效應為 0,則 akcalH /013 ?? 14H? 查 [3]得 : 221atm ,℃ i =268 kmolkcal/ 221atm , 150℃ i =298 kmolkcal/ ak c a limH / 3 7)2 6 82 9 8(10)( 7714 ?????????? 15H? 反應熔融物中氨溶于水形成氨水濃度為 :% 最終狀態(tài)氨水濃度為 :%,混合熱為 95 kmolkcal/ NH3 最初狀態(tài)氨水濃度為 :100%,混合熱為 0 kmolkcal/ NH3 ak c a lH / 3 69510)( 7715 ??????? 17H? 查 [1]得 年產(chǎn) 11 萬噸的尿素生產(chǎn)設(shè)計中 ,損失為 hkcalH /22466439。 物料在塔內(nèi)停留時間約 h1 左右 , 2CO 的轉(zhuǎn)化率為 %64 。 尿素在常壓下的熔點是 ℃ ,在高壓 (幾千 大氣壓 )下尿素轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?,熔點也有所變化 。 世界尿素主要消費地區(qū)包括西歐、北美、中東、南亞、東南亞、 東亞及其 他地區(qū)。 其是中性速效肥料 ,施于土壤中以后不殘留使土壤惡化的酸根 ,而且分解出來的二氧化碳也可以為植物吸收 。 四川理工學院畢業(yè) 設(shè)計 (論文 ) 第一章 總論 2 尿素可以看做是碳酸的二酰胺 。 設(shè)計流程 工藝流程簡圖 如圖 11: 四川理工學院畢業(yè) 設(shè)計 (論文 ) 第一章 總論 3 去 閃蒸 槽N H3C O2去 中壓 吸收去 低壓 吸收預混器過 濾 器液 氨緩 沖 槽壓 縮 機高 壓 泵加熱器加熱器尿素合成塔一段分解塔二段分解塔 圖 11 尿素合成分離工段工藝流程圖 流程簡述 從 合成氨 工段 來 的液氨通過過濾器送入液氨緩沖槽 ,緩沖槽壓力維持在 (表壓 )左右。 2 ??????? 與 CO2形成甲銨消耗的液氨量 : atm /10 455 ???????? 生成的甲銨量 : atm /10 45 ????? 溶于水的氨量 : atm /10 )( 44 ????? 一段分離器物料平衡數(shù)據(jù)表 表 22 一段分離器 物料平衡表 輸 入 輸 出 組 分 104t/a 105kmol/a 組 分 104t/a 105kmol/a NH3 CO2 H2O CO(NH2)2 一段分解出口氣體 NH3 CO2 H2O 一段分解出口液體 NH3 CO2 H2O CO(NH2)2 總 計 總 計 一段分離器出口 液體物料組成還可表示如下 : 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第二章 物料衡算 9 單位 (104t/a) CO(NH2)2 : CO(NH2)2 : % CO2: 或 NH4COONH2: % NH3: 氨水 : % H2O: 其中 : NH3 H2O 總計 總計 二段分解塔 反應框圖與已知數(shù)據(jù)