【正文】 散熱面積 。 液相 100℃ 尿素 縮二脲 水 合計(jì) 氣相 100℃ NH3 CO2 H2O 計(jì) （ 5）縮二脲的顯熱并入尿素計(jì)算，縮二脲生成熱忽略不計(jì)，尿素濃縮熱量量不大，并入加熱段計(jì)算。 一段蒸發(fā)器熱量衡算 1. 計(jì)算依據(jù) （ 1）收入物料 閃蒸槽來尿素溶液 100℃ 尿素 甲胺 縮二脲 氨 水 合計(jì) （ 2）出一段蒸發(fā)器尿素溶液 壓力 溫度 130℃ 尿素 縮二脲 水 合計(jì) （ 3）一段蒸發(fā)氣體 壓力 溫度 130℃ 尿素 NH3 CO2 ， H2O 合計(jì) ； （ 4）出一段蒸 發(fā)器熱能回收段物料 取一段蒸發(fā)器熱能回收段尿素出口溫度 100℃ ，壓力 ，取尿素溶液含水 18％ 。 （ 5）閃蒸槽進(jìn)出口尿素水溶液濃 度相差不大，濃縮熱忽略不計(jì)。 2. 計(jì)算 （ 1）未冷凝氣計(jì)算，據(jù)上述條件及測定數(shù)據(jù)可求得各組分平衡分壓為： NH3 CO2 H2O = 各組分氣相實(shí)際分壓為： 21 P 氨 = = P 二氧化碳 = = P 水 = = P 空氣 = ? ? ? = 設(shè)氣相中有 CO2— X kg， NH3— Y kg ?YX )(17 )(44 ??? ?? XY 聯(lián)立解得，未冷凝氣中： X （ CO2） Y （ NH3） H2O )( ????? kg （ 2）二段蒸發(fā)冷凝液 CO2 ? = NH3 ? = H2O ? = 尿素 表 一頓尿素?fù)Q算成 25t／ h 可得物料衡算 物料 二表冷出口液體 二表冷 未冷凝氣體 入二循 一冷冷凝液 入二循 二冷冷凝液 組份 kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ Ur Bi CO2 NH3 H2O O2 N2 總計(jì) 溫度（ ℃ ） 40 40 40 40 壓力（ KPa） 22 表 一頓尿素?fù)Q算成 25t／ h 可得物料衡算表 物料 造粒塔粉塵損失 入噴頭熔融尿素 尿素?fù)p失 尿素成品 組份 kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ Ur 24675 Bi 250 CO2 NH3 H2O 75 O2 N2 總計(jì) 25000 溫度（ ℃ ） 140 ~70 ~70 壓力（ KPa） 熱量衡算 閃蒸槽熱量衡算 1. 計(jì)算依據(jù) 收入物料 二段分解塔出口尿液 125～ 150℃ 尿素 甲胺 縮二脲 6kg 氨 水 合計(jì) 支出物料 （ 1）閃蒸槽出口氣體 壓力 溫度 106℃ NH3 CO2 H2O 合計(jì) （ 2）閃蒸槽出口尿素溶液 壓力 溫度 106℃ 尿素 甲胺 縮二脲 氨 水 23 合計(jì) （ 3）閃蒸槽分解的甲胺與蒸出過剩氨量不大，故對分解熱的計(jì)算過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕? （ 2）一段蒸發(fā)冷凝液 CO2 + ? = NH3 + ? = H2O + ? = 尿素 20 表 一頓尿素?fù)Q算成 25t／ h 可得物料衡算 物料 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 組份 kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ kg/h W％ Ur Bi CO2 NH3 H2O O2 N2 總計(jì) 7 溫度（ ℃ ） 45 140 壓力（ K Pa） 二段蒸發(fā)冷凝器物料衡算 1. 條件 （ 1）二段蒸發(fā)冷凝器操作條件：壓力 P = ；溫度 t = 15℃ ； （ 2）冷凝液 NH3/CO2 = (摩爾比 )； （ 3）因泄露進(jìn)出系統(tǒng)的空氣量不作計(jì)算 ； （ 4）因未冷 凝氣中氨含量很小，故設(shè)其全冷凝時(shí)的濃度與實(shí)際濃度相差不大，溶液中氨的體積摩爾濃度為 。 冷凝液中水的摩爾數(shù)約為 96％，則水蒸汽實(shí)際分壓 P 水 = ?? KPa 據(jù)測定值，與溶液呈平衡的氨分壓為 ,CO2 分壓為 。 （ 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(shí)計(jì)算。 2. 計(jì)算 （ 1）水解尿素計(jì)算 消耗尿素 消耗 H2O ?? kg 生成 CO2 ?? kg 生成 NH3 ??? kg （ 2）生成縮二脲計(jì)算 18 生成縮二脲 2kg 生成 NH3 ?? kg 消耗尿素 ??? kg （ 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(jì)，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 ? 3? = 熔融尿素輸送及造粒包裝物料衡算 1. 條件 （ 1）生成縮二脲 （ 2）造粒粉塵損失尿素 （ 3）成品包裝儲運(yùn)損失尿素 （ 4）隨漏損尿素帶走的水、縮二脲忽略不計(jì) （ 5）進(jìn)出造粒塔的空氣量不變，不作計(jì)算。 2. 計(jì)算 （ 1）加入防腐空氣 空氣的摩爾標(biāo)準(zhǔn)體積按 ，含氧量取 ，其余按氮計(jì)，空氣含水量忽略不計(jì)。 13 （ 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） ，含循環(huán)尿素 2. 計(jì)算 （ 1）生成尿素的計(jì)算 每噸成品尿素含尿素 987kg 損失尿素 水解尿素 生成縮二脲消耗尿素 ??? kg 式中 2— 生成 1 摩爾縮二脲消耗尿素的摩爾數(shù)。 溫度 = 188 177。四段水分離器后泄露的水蒸汽忽略不計(jì)。 合計(jì) 6. 每噸成品尿素的損失及其分配 以造粒粉塵形式損失 成品包裝儲運(yùn)損失 解吸廢液損失 合計(jì) 7. 水解消耗的尿素量及其分配 一段蒸發(fā)系統(tǒng) 二段蒸發(fā)系統(tǒng) 合計(jì) 8. 循環(huán)尿素量 一段蒸發(fā)氣體夾帶尿素 二段蒸發(fā)氣體夾帶尿素 循環(huán)尿素量 ??? kg 9. 縮二脲生成量及其分配 二段分解系統(tǒng)生成 熔融尿素輸送生成 一段蒸發(fā)系統(tǒng)生成 二段蒸發(fā)系統(tǒng)生成 合計(jì) CO2 輸送系統(tǒng)物料衡算 1. 條件 （ 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(jì)。 計(jì)算條件的確定 1. 計(jì)算基準(zhǔn)：以一噸成品尿素為計(jì)算基準(zhǔn) 2. 成品粒狀尿素規(guī)格為（按國家規(guī)定 [16]）： 含氮量 46％（折合尿素 ％）重量，（其中未含縮二脲含氮量） 縮二脲 ％ 水 ％ 其他雜質(zhì) % 3. 原料消耗定額 年產(chǎn) 20104t 尿素裝置通用設(shè)計(jì)采用的 每 噸尿素原料消耗定額為： NH3 600kg CO2 785kg 4. 每噸成品尿素氨的損耗及其分配 ： 總損失量： 0 3 173960 1729 8 76 0 0 ??????? kg （ 42） 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(yùn)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 。 蒸發(fā)洗滌泵蒸發(fā)洗滌槽閃蒸槽蒸發(fā)洗滌器一蒸加熱器一蒸分離器二蒸加熱器二蒸分離器一表冷二表冷中間冷卻器造粒塔尿素顆粒去包裝地溝二蒸槽CWCW放空二段噴射泵B二段噴射泵STCWCW一段 二段水力雙吸槽水力雙吸泵一段噴射泵升壓器CWCW去膨脹槽去一吸塔外冷器來自精餾塔熔融泵 圖 蒸發(fā)階段工藝流程 簡圖 10 第 4 章 物料衡算和熱量衡算 物料衡算 年生產(chǎn)時(shí)間 8000h計(jì)，尿素的小時(shí)產(chǎn)量為 [15] ： 25800020xx00 ? t/h （ 41）