【文章內(nèi)容簡介】 比，常用符號a表示。以二氧化碳為基準，超過化學計量比的氨稱為過量氨。氨碳比或氨過量率的增加會增加平衡轉(zhuǎn)化率。根據(jù)平衡移動原理可知，增加反應物NH3的濃度，使反應有利于向生成物方向進行，必然能夠提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率。采用過量氨還可以與應生成的水作用，降低水的活度，使平衡向生成尿素和方向進行。過量氨可以控制合成塔自然和維持最合適的反應溫度。系統(tǒng)內(nèi)過量氨還可抑制副反應，并能降低腐蝕作用。但根據(jù)上?；ぱ芯吭旱膶嶒灒⒉皇菬o限制地增加氨碳比均能提高平衡轉(zhuǎn)化率，數(shù)據(jù)表明，當NH3/CO2＜，隨著氨碳比的增加平衡轉(zhuǎn)化率有增值，但是NH3/CO2＞，隨著氨碳比的增中平衡轉(zhuǎn)化率降低?？紤]原料的供給難度及轉(zhuǎn)化率，可設氨碳比為4。 。蒸發(fā)階段主要是對尿液進行蒸發(fā)提純，然后造粒，其中有少量的氨基甲酸銨分解生成尿素。尿素產(chǎn)量為25t/h，其中包括Ur=24675Kg/h，Bi=250Kg/h，H2O=75Kg/h又所設計題目的生產(chǎn)條件與實際生產(chǎn)條件相近，可以使用生產(chǎn)現(xiàn)場得到的收率做物料衡算。可通過由產(chǎn)量反推出閃蒸槽物料組成％固入噴頭熔融尿素為： =％則造粒塔粉塵損失量：％==以一噸成品尿素為計算基準粒狀尿素規(guī)格為：％（％）重量，（其中未含縮二脲含氮量）縮二脲1％％年產(chǎn)20104t尿素裝置通用設計采用的噸尿素原料消耗定額為：NH3 600Kg CO2 785Kg:總損失量：600－－=式中 60—尿素的摩爾質(zhì)量17—氨的摩爾質(zhì)量103—縮二脲的摩爾質(zhì)量3—每摩爾縮二脲中所消耗氨的摩爾數(shù)2—每摩爾尿素中所消耗氨的摩爾數(shù)其中；解吸廢液以尿素形式排出 造粒粉塵以尿素形式排出 熔融尿素生成縮二脲排出氨 成品包裝儲運以尿素形式排出 一段甲銨泵泄露損失 一段蒸發(fā)冷凝器尾氣損失 中間冷凝器尾氣損失 尾吸塔尾氣損失 解吸塔廢液損失 液氨泵漏損 計 總損失量：785－－=式中 44—CO2的摩爾質(zhì)量 2—每摩爾縮二脲中所消耗CO2的摩爾數(shù)其中：解吸廢液以尿素形式排出 造粒粉塵以尿素形式排出 成品包裝儲運以尿素形式排出 一段甲銨泵泄露損失 一段蒸發(fā)冷凝器尾氣損失 尾吸塔尾氣損失 解吸廢液損失 CO2壓縮機損失（包括系統(tǒng)泄露） 計 += （1）CO2氣體組成加防腐空氣后，干基，體積％，惰氣除氧氣外全部按氮計。CO2 ％ N2 ％O2 ％ （2）進入CO2壓縮系統(tǒng)的干CO2氣體量CO2：785KgO2：32= KgN2: 28=干CO2氣體量：785++=（3）CO2氣體帶入水量H2O：18=（4）CO2氣體在壓縮系統(tǒng)的損失量（干基）CO2：O2：32=N2：28=（5）壓縮后的CO2氣體量(干基)CO2：=737KgO2：=N2：=計 (6)壓縮后的CO2氣體含水量CO2壓縮機未設置五段水冷器，故壓縮后的CO2氣體含水量為五段入口CO2氣體的飽和水蒸汽含量。四段水分離器后泄露的水蒸汽忽略不計。40℃時，故氣相含水量:180=(7)CO2壓縮機各段排出水量H2O =（1）尿素合成塔原始物料組成NH3∕CO2=4:1(摩爾比) H2O=（摩爾比）（2）操作條件壓力P=195177。 溫度=188177。2℃(3)CO2轉(zhuǎn)化率根據(jù)以上條件可查表得CO2轉(zhuǎn)化率63％（4）原料液氨帶入系統(tǒng)的水量忽略不計。（5）由一段吸收系統(tǒng)返回尿素合成塔的氨基甲酸銨溶液中的NH3/CO2=（摩爾比）,（1）生成尿素的計算每噸成品尿素含尿素987Kg 生成縮二脲消耗尿素10=式中2—生成1摩爾縮二脲消耗尿素的摩爾數(shù)。尿素合成塔應生成尿素量：尿素985+++= 消耗氨217= 消耗二氧化碳44= 生成水18=（2）入塔原料CO2氣體由CO2壓縮系統(tǒng)物料平衡可知：CO2 737KgO2 N2 H2O （3）入塔一段甲銨溶液CO2: 737=NH3: =H2O: =尿素：（4）入塔液氨NH3: =原料氨消耗定額 600Kg液氨泵泄露氨30Kg故入塔原料液氨 60030=570Kg循環(huán)液氨 =（5）出塔氣液混合物尿素 +=CO2 737+=NH3 +=H2O ++=O2 N2 （1）一段分解操作條件壓力 P= 溫度 t=155～160℃（2）一段分解效率甲銨分解率 ％ 總氨蒸出率 ％（3）一段分解氣含水量 ％（4）（標）。（1）加入防腐空氣，其余按氮計，空氣含水量忽略不計。 O2: = N2：=（2）一段分解氣CO2 =NH3 =O2 +=N2 +=H2O(+++) =（3）一段分解系統(tǒng)出口尿液尿素 CO2 = NH3 = H2O =（1）二段分解操作條件壓力 P= 溫度 t=125～150℃（2）二段分解排出物料組成查表得溶液含氨 ％（重量） 氣相含水 26％溶液含CO2 ％(重量)（3）二段分解系統(tǒng)生成縮二脲6Kg（1）生成縮二脲計算消耗尿素 6=放出氨 6=生成縮二脲 6Kg（2）二段分解排出氣體設氣相中含CO2—XKg,NH3—YKg，H2O—ZKg據(jù)氣液相組成列出算式： = = =聯(lián)立解得： X(CO2) Y(NH3) Z(H2O) （3）二段分解排出尿液尿素 =CO2 =NH3 +=H2O =縮二脲 6Kg（1）閃蒸槽操作條件壓力M= 溫度t=106℃（2）累計分解效率甲銨分解率 ％ 過量氨蒸出率 ％（3）閃蒸槽出口溶液組成 尿素：水=75:24(重量比) ，總過剩氨量：=（1）閃蒸槽排出尿液尿素 CO2 （）=NH3 ()+=H2O =縮二脲6Kg （1） 閃蒸槽排出氣體CO2 =NH3 =H2O =（1）一段蒸發(fā)器操作條件壓力 P= 溫度 t=130℃（2）一段蒸發(fā)器出口尿液組成溶液中所含的氨與二氧化碳經(jīng)一段蒸發(fā)后全部氣化進入氣相，溶液中尿素：水=95:4(重量比)（3），（1）水解尿素計算消耗尿素 消耗水 =生成 CO2 =生成NH3 2=(2)生成縮二脲計算生成縮二脲 1Kg 生成NH3 1= 消耗尿素 12=（3）一段蒸發(fā)器出口尿液尿素 = 水 =縮二脲 6+1=7Kg（2） 一段蒸發(fā)器出口氣體尿素 CO2 += NH3 ++=H2O =將一頓尿素換算成25t／h可得物料衡算表1 物料組份閃蒸槽出口尿液一段蒸發(fā)后尿液一段蒸發(fā)蒸汽閃蒸槽出口氣體Kg/hW％Kg/hW％Kg/hW％Kg/hW％UrBiCO2NH3H2OO2N2總計溫度（℃）106130130106壓力（Kpa）（1）二段蒸發(fā)器操作條件壓力 P= 溫度 t=140℃（2），生成縮二脲2Kg。（1）水解尿素計算消耗尿素 消耗H2O =生成CO2 =生成NH3 2=(2)生成縮二脲計算生成縮二脲 2Kg 生成NH3 2= 消耗尿素 22=（3）二段蒸發(fā)器出口熔融尿素造粒、包裝過程隨空氣及泄露尿素帶走的水忽略不計，則熔融尿素含水量3Kg，尿素 = 縮二脲 7+2=9Kg(4)二段蒸發(fā)器出口氣體尿素 CO2 NH3 += H2O =（1）（2）（3）（4）隨漏損尿素帶走的水、縮二脲忽略不計。（5）進出造粒塔的空氣數(shù)量不變，不作計算。（1）生成縮二脲計算消耗尿素 12= 生成縮二脲 1Kg 放出氨 1=（2）成品尿素 尿素 =987Kg 水 3Kg 縮二脲 9+1=10Kg（3）系統(tǒng)排放物料氨 Kg尿素 +=將一頓尿素換算成25t／h可得物料衡算表2 物料組份二段噴射泵B用蒸汽二段蒸發(fā)后尿液二段蒸發(fā)蒸汽入二表冷氣體Kg/hW％Kg/hW％Kg/hW％Kg/hW％UrBiCO2NH3H2O O2N2總計溫度（℃）45140壓力（Kpa）（1）一段蒸發(fā)冷凝器操作條件壓力 P= 溫度 t=45℃（2）尾氣帶走物料 NH3 CO2 （3）冷凝過程的不平衡程度按90％考慮，即各組分的平衡壓力為氣相實際分壓的90％。（4）因未冷凝氣量很少，冷凝液中各組分的平衡分壓按氣相物料全冷凝時計算。（1）未冷凝氣計算45℃，冷凝液中NHCO尿素含量不高，故符合稀溶液的依數(shù)性。冷凝液中水的摩爾數(shù)約為96％，則水蒸汽實際分壓P水==據(jù)測定值，,。故P氨==P二氧化碳==漏入系統(tǒng)空氣的分壓為：P空氣==未冷凝氣中水蒸汽 H2O：(＋ )=進入一段蒸發(fā)冷凝器的空氣量相等，不作計算。（2）一段蒸發(fā)冷凝液CO2 += NH3 += H2O += 尿素 將一頓尿素換算成25t／h可得物料衡算表3 物料組份二段噴射泵B用蒸汽二段蒸發(fā)后尿液二段蒸發(fā)蒸汽入二表冷氣體Kg/hW％Kg/hW％Kg/hW％Kg/hW％UrBi