【文章內容簡介】 其他雜質 % 四川理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第二章 物料衡算 5 第二章 物料衡算 物料 流程 簡圖 本次設計只做尿素合成分離工段的模擬設計 ,不計算循環(huán)以及蒸發(fā)造粒 工段 ,則物料 流程簡圖如下 : 圖 21 物料流程簡圖 合成塔 反應框圖及已知數(shù)據(jù) 查 氮肥工藝設計手冊》 [1](尿素 )有 :產(chǎn)品中 含 N2量 :46%(折含尿素 %,其中不包括縮二脲含 N 量 ) 則 二段分解塔出口溶液中尿素的質量百分比 [1]為 : %% ?? 一段分解塔出口溶液中尿素的質量百分比 [1]為 : %% ?? 設一 、 二 段分解塔出口的尿素溶液量分別為 y ,x (104t)/a, 由尿素質量守恒有 : 對二段分解塔 : %% 4 ???? x atx / 4??? 對一段分解塔 : %% 4 ???? y atx / 4??? 查 [1]知 CO2轉化率為 64%, NH3/CO2=, H2O/ CO2= 又 知需由合成塔生成的尿素量 為 : at /109 3 % 44 ???? (忽略損失 ) 預混器 二段分解塔 一段分離器 尿素合成塔 NH3 CO2 去蒸發(fā)段 去低壓吸收 去中壓吸收 (注 :CO2中含循環(huán)水 ) 四川理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第二章 物料衡算 6 故轉化為尿素的 CO2的量為 : ak m olk m olkg at /4 ??? 則未轉化為尿素的 CO2的量為 : ak m ol / 55 ???? 因此需進合成塔的 CO2的總量 為 : ak m ol /)( 55 ???? NH3的進料量 為 : ak m o l /106 9 3 5 55 ???? H2O 的量 為 : ak m o l /109 9 6 5 55 ???? 圖 22 合成塔物料方框圖 物料計算 計算基準 :5 萬噸成品尿素 由上有 輸入的 各組分 : atakgm CO /??????? atakgm NH /3 ??????? atakgm OH /??????? 則 輸出的 各組分 : atakgm CO /39。 2 ??????? atakgm NH /39。 3 ??????? atakgm C ON HNH /39。 22 ??????? 由質量守恒定律 : atm OH /)( 4439。 2 ????????? 又 合成塔 里的 反應 為 : QNHCONHCONH ??? 224232 QOHNHCONHCONH ??? 222224 )( 那么 生成的甲銨量 atm / 455 ??????? 消耗的液氨 量 atm / 475 ???????? 則過量的氨 量 atm /)( 44 ????? 反 應 過 程 NH3 CO2 H2O NH2CONH2 單位 :105kmol/a NH3 CO2 H2O 四川理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第二章 物料衡算 7 合成塔物料平衡 數(shù)據(jù) 表 表 21 合成塔的物料平衡表 輸 入 輸 出 組 分 104t/a 105kmol/a 組 分 104t/a 105kmol/a NH3 CO2 H2O NH3 CO2 H2O CO(NH2)2 總 計 總 計 （ 說明 :進出物料差 : ak mol /)( 55 ???? ,為合成反應因生成尿素而減少的摩爾數(shù) .） 因二氧化碳還以甲銨液形式出料則 合成塔輸出物料還可表示為 : 單 位 :(104t/a) CO(NH2)2 : CO(NH2)2 : % CO2: 或 NH4COONH2: % NH3: 氨水 : % H2O: 其中 : NH3 H2O 總計 總計 一段分 離器 反應 框圖 與已知數(shù)據(jù) 查 [1]知 一段分解塔出口溶液中各組分所占的百分數(shù)為 : CO2: NH3: H2O: CO(NH2)2: 圖 23 一段分離器物料方框簡圖 一段分離器 A (104t)/a 溶液 CO2? NH3? H2O? 104 t/a 溶液 104 t/a 溶液 CO2? NH3? H2O? CO(NH2)2? 四川理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第二章 物料衡算 8 物料計算 計算 基準 :5 萬噸成品尿素 由質量守恒定律有 :A=() 104 = 104 t/a 一 段 分解塔出口溶液中各組分含量為 : ak m olatm NH /??????? ak m olatm CO /??????? ak m olatm OH /??????? ak m o latm C ON HNH /??????? 則 一 段 分塔出口氣體中各組分含量為 : 由質量守恒有 : ak m olatm NH /)( 54439。 3 ??????? ak m o latm CO /)( 54439。 2 ??????? ak m olatm OH /)( 54439。 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) 二段分解塔物料方框圖 ,如圖 24: 圖 24 二段分解塔物料方框簡圖 查 [1]得 二段分解塔出口溶液中各組分的質量百分數(shù)為 : CO2: NH3: H2O: CO(NH2)2: 縮二脲 : 物料計算 計算 基準 :5 萬噸成品尿素 二段分解塔出口液中各組分的質量為 : ak m olatm NH /??????? ak m o latm CO /100 8 ??????? ak m olatm OH /???????ak m olatm C ON HNH /??????? ak m olatm /100 2 ???????縮二脲 則二 段 分塔出口氣體中各組分質量為 : 由質量守恒有 : B(104t)/a溶液 CO2? NH3? H2O? 104 t/a 溶液 104 t/a 溶液 CO2? NH3? H2O? CO(NH2)2? 縮二脲 ? 二段分解塔 四川理工學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第二章 物料衡算 10 ak m olatm NH /105 0 )0 5 8 ( 54439。 3 ??????? ak m olatm CO /105 2 )0 3 8 ( 54439。 2 ??????? ak m olatm OH /101 8 )9 6 5 ( 54439。 2 ??????? 生成的甲銨量 : atm /100 6 9 45 ????? 消耗的液氨量 : atm /100 3 0 8 45 ?????? 過量的液氨量 : atm /100 2 7 )0 3 0 5 8 ( 44 ????? 二段分解塔物料平衡數(shù)據(jù)表 表 23 二段分解塔物料平衡 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 縮二脲 : 總 計 總 計