【正文】 章 物料衡算 13 H2O H2O 尿素 二段后熔融物 尿素 縮二脲 H2O 總計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第三章 熱量衡算 14 第三章 熱量衡算 閃蒸槽熱量衡算 計算依據(jù) 基準(zhǔn)溫度 25℃ ，考慮熱損失。 103 = kg/h 或 kmol/h 放出 NH3： 17 247。 60 = kg/h 或 kmol/h （ 2— 1） （ 2— 2） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 10 3). 一段蒸發(fā)器蒸汽組成： 蒸發(fā)蒸汽由夾帶的尿素在冷凝后進入尾氣吸收塔并在解吸塔廢液中排出，根據(jù)物料平衡條件知該部分物料量如下： 尿素： kg/t t/h = kg/h 或 kmol/h 蒸發(fā)蒸汽中的 CO2 為 ： 進入量 + 生成量 = + = kmol/h 或 kg/h 蒸發(fā)蒸汽中的 NH3 為 ： 進入量 + 生成量 = + + = kmol/h 或 kg/h 4). 一段蒸發(fā)后尿液組成： ①．尿液中的尿素：進入量 － 反應(yīng)量 － 出量 = － － － = kg/h 或 kmol/h ②．尿液中的縮二尿：進入量 ＋ 生成量 = ＋ = kg/h 或 kmol/h ③．尿液中的 H2O：濃度為 96 ％： 4 247。 60 = kg/h 或 kmol/h ②．生成 CO2 ： y = 44 247。 103 = kg/h 或 kmol/h 放出 NH3 ： y = 17 247。 a. 溶液中的 CO2 進 – 出 = – = kmol/h 或 kg/h b. 溶液中的 NH3 進 – 出 = – = kmol/h 或 kg/h c. 溶液中的尿素： kmol/h 或 kg/h d. 溶液中的縮二脲： kmol/h 或 kg/h e. 溶液中的水： （ 濃度 76 ％ ） 24 ％ 247。 9. 未轉(zhuǎn)化成尿素的 CO2 均以氨基甲酸銨形式出塔。 7. 出一段蒸發(fā)器尿液濃度： 96％（重）。 尿素 ： kg/t kmol/t ％ CO2 ： kg/t kmol/t ％ H2O ： kg/t kmol/t ％ NH3 ： kg/t kmol/t ％ 縮二脲 ： 6 kg/t kmol/t ％ 總計 ： kg/t 100 ％ 3．進料表 閃蒸槽 一段蒸發(fā)器 二段蒸發(fā)器 造粒塔 產(chǎn)品 氣體 氣體 氣體 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 7 表 2. 1 5625 kg/h 物料進料表 基準(zhǔn)： 5625kg/h 尿素生產(chǎn) 物料 分子量 kg/h kmol/h 質(zhì)量百分?jǐn)?shù)％ 尿素 60 CO2 44 H2O 18 NH3 17 縮二脲 103 總計 100 一段蒸發(fā)系統(tǒng) 條件 1. 操作壓力： 閃 蒸 槽： kg/cm2 (絕 ) 一段蒸發(fā)： kg/cm2（絕） 2. 在一，二段分解系統(tǒng)總的氨基甲酸銨的分解率： ％ 3. 在一，二段分解系統(tǒng)及閃蒸槽總的氨基甲酸銨的分解率： ％ 4. 在一 ，二段分解系統(tǒng)總的過量氨蒸出率： ％ 5. 在一，二段分解系統(tǒng)及閃蒸槽總的過量氨蒸出率： ％ 6. 出閃蒸槽尿液濃度 76％（重）。 3， 理論產(chǎn)量： 萬噸 /年 = 5625 kg/h 工藝流程簡圖 圖 21 流程簡圖 工藝指標(biāo) 本設(shè)計工藝參數(shù) [13]如下： 1， 閃 蒸 槽： 操作 壓力： Mpa（絕） 操作溫度： 95 ~ 100 ℃ 2， 一段蒸發(fā)： 操作壓力： Mpa（絕）出口尿液濃度 96 ％（重） 操作溫度： 95 ~ 100 ℃ 3， 二段蒸發(fā)： 操作壓力： Mpa （絕）出口尿液濃度 ％（重） 操作溫度： 140 ℃ 計算基準(zhǔn) 1．以 5625kg/h 尿素生產(chǎn)為計算基準(zhǔn)。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 5 流程簡圖 產(chǎn)品 蒸汽 蒸汽 蒸汽 閃 蒸 槽 一段 蒸發(fā) 器 二段 蒸發(fā) 器 造 粒 塔 二段分解塔來料 圖 12 尿素蒸發(fā)造粒流程簡圖 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第二章 物料衡算 6 第二章 物料衡算 任務(wù) 萬噸 /年尿素蒸發(fā)造粒 計算依據(jù) 工藝計算 1， 規(guī)模： 萬噸 /年。 130℃的蒸發(fā)蒸汽由管道輸送到二段表面冷凝器進行冷卻后，進行循環(huán)。 流程方案說明 說明 本設(shè)計是尿素蒸發(fā)，造粒工段初步設(shè)計，蒸發(fā)段采用二效串聯(lián)蒸發(fā) ，之前用閃蒸槽進行預(yù)蒸。其次，傳熱效果是選用和設(shè)計蒸發(fā)器應(yīng)考慮的重要問題，蒸發(fā)器所需傳熱面積的大小，決定著設(shè)備費用，在相同的額定生產(chǎn)負(fù)荷下，良好的傳熱效果可節(jié)約投資，而在設(shè)各面積一定的條件下又可提高生產(chǎn)能力。熱敏性的溶液易分解、異構(gòu)、縮聚等，應(yīng)選擇儲液量少、停留時間短的膜式蒸發(fā)器 ； 有結(jié)晶或易結(jié)垢的溶液一般應(yīng)選用強制循環(huán)式或外加熱式以避免結(jié)晶物附著管壁或結(jié)垢 :易發(fā)泡的溶液不宜在真空下蒸發(fā)，同 時應(yīng)選用升膜式、強制循環(huán)式或外加熱式等破泡能力強的蒸發(fā)器。這些性質(zhì)對蒸發(fā)器的造型起著至關(guān)重要的作用。首先，必須考慮的因素是溶液的物化性質(zhì)，確保蒸發(fā)濃縮產(chǎn)品的質(zhì)量。多效蒸發(fā)依然是研究的重點，其最佳化參數(shù)有 :效數(shù)、溫度差、濃度比、年經(jīng)營效用和總傳熱面積等。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 4 蒸發(fā)器的選型與設(shè)計原則 蒸發(fā)器是一個大的熱能消耗裝置，由于能源價格不斷地提高。但由 于沸點低，溶液的粘度也相應(yīng)增大，而且設(shè)置真空發(fā)生系統(tǒng)，也需要增加設(shè)備和動力。對于熱敏性物料，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在較低溫度下濃縮，則需要采用真空操作以降低溶液沸點 。蒸發(fā)操作可在加壓、常壓、真空下進行。機械通風(fēng)有塔底送風(fēng)、塔頂抽風(fēng)以及塔底送風(fēng)和塔頂抽風(fēng)三種型式。風(fēng)速和風(fēng)壓恒定，不受外界氣流的影響，有利于造粒 過程的優(yōu)化。只有當(dāng)塔頂安裝固定噴頭造粒，塔徑小而風(fēng)量要求大或安裝粉塵同收設(shè)備，要求風(fēng)壓較大時或者是地方當(dāng)局限制塔的高度時才采用機械通風(fēng)造粒塔。造粒塔的通風(fēng)方式有自然通風(fēng)和機械通風(fēng)。造粒塔造粒的噴頭可以為旋轉(zhuǎn)型，固定型和振動型三類形式。中國建造的尿素造粒塔大都采用自然通風(fēng)型。利用空氣的熱壓頭進行自然通風(fēng)的尿素造粒塔始建于 20 世紀(jì) 60 年代初期。廣泛使用的是旋轉(zhuǎn)型造粒噴頭。 尿素造粒 到目前為止，直接用于農(nóng)業(yè)肥料的尿素絕大部分是通過造粒塔造粒的，這是最廣泛的使用方法；少數(shù)人顆粒尿素則是采用流化床造粒設(shè)備造粒的。一段分解氣 (160℃ )中含有較高的水蒸四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 3 氣分壓，通過一蒸加熱器熱利用段后進入一吸塔，一甲液返回合成塔，使入塔H2O/CO2 分子比較高 (~) ,合成塔 CO2 轉(zhuǎn)化率在 63％。小尿素裝置發(fā)展迅速，是適合我國國情的，充分發(fā)揮了原小氮肥廠的優(yōu)勢。尤其是中國加入WTO 后，國內(nèi)的化肥行業(yè)將面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，由于受原料、燃料價格等多種因素的影響，國產(chǎn)尿素的成本較高，歐美等國的優(yōu)質(zhì)化肥將陸續(xù)進入我國，迫切需要提高我國尿素工業(yè)的水平。 在工藝流程方面，舊的流程不斷得到改進以求能在激烈的競爭中爭得一席之地。當(dāng)前，尿素工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r已成為衡量一個國家工業(yè)化水平高低的一個重要標(biāo)志[7]?？偟姆较蚴?:閉路循環(huán)、能量綜合利用、單系列、大機組、不斷朝向進一步四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 2 降 低成本、降低能耗、提高質(zhì)量、減少污染的方向發(fā)展。 進入 20 世紀(jì) 60 年代后，隨著合成氨大型化技術(shù)的興起，與之配套的尿素生產(chǎn)也進入了大型化時代，單套裝置的日產(chǎn)能力達到 ~。 到上世紀(jì)初，工業(yè)規(guī)模的合成氨生產(chǎn)開始形成，為合成尿素提供了便宜的氨和二氧化碳原料 [3]。 1773 年化學(xué)家魯埃勒 [1] (Rouelle) 蒸發(fā)尿液時發(fā)現(xiàn)的， 1824 年 Prout 首次進行了精確分析，得出尿素的實驗式， 1824年德國化學(xué)家武勒 [2] (Friedrich Wohler)首次用氰酸合成尿素，這是人類第一次用人工方法由無機物合成了有機物。目前，尿素工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r己成為衡量一個國家工業(yè)化水平高低的一個重要標(biāo)志。 尿素產(chǎn)量的 10%用作工業(yè)原料，主要工業(yè)用途是生產(chǎn)合成高聚物、塑料、漆料， 以及粘合劑。尿素的施用及貯藏性能好，不分解，不吸潮，不結(jié)塊，流動性好，無爆炸性。 尿素含氮量高達 %(質(zhì)量 )[2]，超過任何其它固體氮肥，是一種高效氮肥。另外，在菠菜、胡蘿卜的葉子中及各種植物的幼芽中也有尿素存在。 畢業(yè)（設(shè)計）論文 45kt/a 尿素蒸發(fā)造粒工段工藝初步設(shè)計 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 目 錄 I 目 錄 第一章 緒論 .............................................................................................................. 1 ....................................................................................... 1 尿素 ............................