【正文】 Q ??6 = 15432 )( Q ???? ????? 710) 3 3 7 3( akcal / 7? 由文獻(xiàn) [1]:取進(jìn)熱負(fù)荷的 % ak c a lQ /104 2 % 7 3 777 ????? ak c alQ /)( 778 ????? 解得 akca lQ /103 6 8 8 78 ?? 選用 ， ℃的飽和水蒸汽為加熱介質(zhì)， 查 [1]得 ,水的冷凝潛熱為： kgkcalr /475? 由 rWQ ??8 可得，加熱介質(zhì)的量為： atrQW / 778 ????? 一段分離器熱量平衡數(shù)據(jù)表 一段分離器熱量平衡數(shù)據(jù)表見表 32 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第三章 熱量衡算 16 表 32 一段分解塔熱 量 平衡表 序號(hào) 收入項(xiàng)目 107kcal % 序號(hào) 支出項(xiàng)目 107kcal % 1 反應(yīng) 熔融物帶入 2 加熱蒸汽供給 1 反應(yīng)熔融物帶出 2 氣相 CO2 3 氣相氨 4 氣相水 5 熱損失 總 計(jì) 100 總 計(jì) 100 二段分解塔 工藝條件 尿素溶液溫度 t=160℃ ,壓力 P=4atm t=150℃ t=120℃ : CO2: ?? atm NH3: ?? atm H2O: ?? atm 熱量 計(jì)算 由一段分解塔的熱量計(jì)算有 : akca lQ / 71 ?? 由于尿素溶液中 CO NH 縮二脲的含量甚微 ,故在計(jì)算中不予考慮 ,那么尿素溶液的濃度如下 : H2O 104 t/a % CO(NH2)2 104 t/a % 合計(jì) 104 t/a 100% 查圖 179[1]有 : %的尿液的比 熱 容為 )/( ℃?? kgkcalC p ak c a lQ /107 9 7 9)251 5 0(0 2 9 3 772 ??????? 查文獻(xiàn) [3]有 : 對(duì) CO2: ,120℃ 時(shí) , i =190 kgkcal/ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第三章 熱量衡算 17 1atm ,25℃ 時(shí) , i =174 kgkcal/ ak c alQ CO /)174190( 772 ?????? 對(duì) NH3: ,120℃ 時(shí) , i =473 kgkcal/ 1atm ,25℃ 時(shí) , i =423 kgkcal/ ak c a lQ NH /1030)423473( 773 ?????? 對(duì) H2O: ,120℃ 時(shí) , i =648 kgkcal/ 1atm ,25℃ 時(shí) , i =25 kgkcal/ ak c alQ OH /)25648( 772 ?????? ak c al OHNHCO / 5 810) 2 ( 773 232 ????????? 輸入輸出 Q ??4 = 132 Q ?? ak c al /)( 77 ?????? (查 [1]取熱損失為進(jìn)熱負(fù)荷的 %) ak c a lQ /% 7 3 775 ????? ak c a lQ /4 0 7 610) 2 6 4( 76 ???? 選用 ， ℃的飽和水蒸汽為加熱介質(zhì)， 查 [1]得，水的冷凝潛熱為： kgkcalr /475? 由 WrQ?6 可得，加熱介質(zhì)的量為： atrQW / 776 ????? 二段分解塔熱量平衡數(shù)據(jù)表 表 33 二段分解塔熱量平衡表 序號(hào) 收入項(xiàng)目 107kcal % 序號(hào) 支出項(xiàng)目 107kcal % 1 尿素溶液帶入 2 加熱蒸汽供給 1 尿素溶液帶出 2 氣相帶出熱 3 熱損失 總 計(jì) 100 總 計(jì) 100 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì) 18 第四章 主要設(shè)備 工藝設(shè)計(jì) 合成塔 該 塔是不銹鋼襯里 ,空的高壓容器 。塔的外筒為多層卷焊受壓容器 ,也可以整體鍛造。內(nèi)部襯有一層耐腐蝕的不銹鋼板 ,使筒體和尿素甲銨腐蝕介質(zhì)隔離。外殼保溫 ,防止熱量外散 ,不設(shè)置內(nèi)件 ,塔的高徑比較大。 在 塔內(nèi) ,氨基甲酸銨脫水生成尿素。 設(shè)計(jì)條件 已知 (1) CO2轉(zhuǎn)化率 : %64?? (2) 生產(chǎn)能力 : 小時(shí)噸 / 105 4 ????G (以 330 天 ,24 小時(shí) /天計(jì)算 ) 合成塔的有效容積 先 確定合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度 查圖 41[1]查得為 )/( 3米日噸 ? 生產(chǎn)強(qiáng)度 GV ?? 24 米??? 實(shí)際選取 %30),( 3 裕度為為技改留空間米?V 則實(shí)際生產(chǎn)強(qiáng)度為 : )/( 3米日噸 ??? 選用的尿素合成塔為襯里的高壓容器 [4].合成塔內(nèi)流動(dòng)的自始至終都是氣液二相混合物 .中小型廠的合成塔為空筒 ,不設(shè)置內(nèi)件 ,其高徑比在 20 左右 ,基本呈平推流 . 選取內(nèi)徑 ?? 1000 mm ,H=20xx0 mm ,V= hr2? = m3,材質(zhì) :0Cr18Ni12Mo2 一段加熱器 起加熱的作用 ,尿素液混合物在此 進(jìn)行加熱分解 ,溫度達(dá)到 160℃ ,使溶液中的氨、二氧化碳和水 汽化 。 設(shè)計(jì) 條件 (1)操作壓力 : P=18atm(絕 ) (2)操作溫度 : 進(jìn)加熱器尿液溫度 t1=124℃ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì) 19 出加熱器尿液溫度 t2=160℃ (3)加熱蒸汽條件 壓力 : P 汽 =(絕 ) 溫度 : t 汽 =℃ 冷凝溫度 : t 凝 =℃ 冷凝潛熱 : r=475 kgkcal/ (4)熱負(fù)荷 akca lQ / 7?? (5)物料濃度 進(jìn)加熱器尿液濃度 : % 出加熱器尿液濃度 : % (6)有效平均溫度 mt? 2121ln)()(tttttttttm???????凝凝凝凝 1 6 8 81 2 8 8ln )1 6 8 8()1 2 8 8(?? ???? ℃? (7) 查 [1]得 )/()/(1 0 1 5 262 ℃℃ ??????? amk c a lhmk c a lk 傳熱面積 A 由已知條件得傳熱量為 akca lQ / 7?? tkQA ?? 6 7?? ?? m? 選用加熱器有 [5]:為浮頭式單殼程換熱器 Dg=400 mm, Pg=40 2/cmkg ,管程數(shù) 2 ,殼程數(shù) 1 , 列管長度 3m ,列管直徑 19mm , 管束圖型號(hào) A , 225 mF ?公 , 224 mF ?計(jì) , 規(guī)格型號(hào) FB 40025402 , 材質(zhì) :Cr18Ni12Mo2Ti 一段分 離器 在 一段 分離 器 內(nèi) 氣液二相分開 ,液相部分送至二段分解塔 ,氣相部分送去中壓四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì) 20 吸收系統(tǒng) 。 設(shè)計(jì) 條件 (1) 操作壓力 P=18 atm(絕 ) (2) 操作溫度 t=160℃ 計(jì)算 v? 查文獻(xiàn) [1]知 : 表 41NH3 ,CO2 ,H2O 的臨界溫度 ,臨界壓力值 組 分 NH3 CO2 H2O 臨界溫度 cT ℃ 臨界壓力 PC atm 混合氣體的假臨界溫度 5 7 41 7 5 3 2 ???????mcT ℃ 混合氣體的假臨界壓力 a t mP mc 2 1 81 7 5 1 1 ??????? 對(duì)比溫度 160273273273 ??????? cr TtT 對(duì)比壓力 ??? cr PPP 查氣體的通用壓縮系數(shù)圖 [1],得壓縮系數(shù)為 Z= PZRTV? k m olm / )160273( 3????? 氣相重度為 357 / mkgv ??? ??? L? 將液相視為尿素溶液 ,查尿素溶液的蒸汽壓力和比重圖 [1],可得濃度為%的尿素溶液重度為 1110 3/mkg ? smvvL / ????? ? ??? 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì) 21 smV S / 0024330 5 ??? ??? mVA S ??? ? mAD ??? 考慮到負(fù)荷變化及壓力波動(dòng) ,選取一段分離器直徑為 mm1000? 那么 mmH 3000? , mV ? , 材質(zhì) :Cr18Ni12Mo2Ti 二段 加熱器 起加熱的作用 ,從一段分離器出來的液相部分 (尿素液、氨、水 等 )在此進(jìn)行加熱分解 , 使各組分 汽化 ,溫度達(dá)到 150℃ 。 設(shè)計(jì) 條件 (1)操作 壓力 : P=4 atm(絕 ) (2)操作溫度 : 進(jìn)加熱器尿液溫度 t1=124℃ 出加熱器尿液溫度 t2=150℃ (3)加熱蒸汽條件 壓力 : 汽p = atm(絕 ) 溫度 : 汽t =℃ 冷凝溫度 : 凝t =℃ 冷凝潛熱 : r=475 kgkcal/ (4)熱負(fù)荷 akca lQ / 7?? (5)物料濃度 進(jìn)加熱器尿液濃度 : % 出加熱器尿液濃度 : % (6)有效平均溫度 mt? ℃凝凝凝凝 )()(ln)()(2121 ??????????????tttttttttm (7) 查 [1]得 )/(()/(400 262 ℃℃ ??????? amk c alhmk c alk 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第四章 主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì) 22 傳熱面積 A (1)由已知條件得傳熱量為 akca lQ / 7?? 26 7 mtkQA ??? ???? 選用加熱器 查 [5]有 :為浮頭式單殼程換熱器 Dg=400 mm, Pg=40 2/cmkg ,管程數(shù) 2 ,殼程數(shù) 1 , 列管長度 3m ,列管直徑 19mm , 管束圖型號(hào) A , 225 mF ?公 , 224 mF ?計(jì) , 規(guī)格型號(hào) FB 40025402 , 材質(zhì) :Cr18Ni12