【正文】 g 生成水 ?? kg （ 2）入塔原料 CO2 氣體 由 CO2 壓縮系統(tǒng)物料平衡可知： CO2 737kg O2 N2 H2O （ 3） 入塔一段甲銨溶液 CO2： ??? ? kg NH3: 3 044 3 9 ??? kg H2O： ?? ? kg 尿素 ： （ 4） 入塔液氨 NH3： 0 1 1 ??? ?? kg 原料氨消耗定額 600kg 液氨泵泄露氨 30kg 故入塔原料液氨 600? 30 = 570kg 循環(huán)液氨 ? 570 = （ 5） 出塔氣液混合物 尿素 + = CO2 737 + ? = 14 NH3 + ? = H2O + + = O2 N2 一段分解系統(tǒng)物料衡算 1. 條件 （ 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）加入防腐空氣 （標(biāo)）。 O2： ??? kg N2： )2 0 8 (2 ???? kg （ 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 ? = 二段分解系統(tǒng)物料衡算 1. 條件 （ 1） 二段分解操作條件 15 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％ (重量 )、 溶液含 CO2 ％ (重量 ) （ 3）二段分解系統(tǒng)生成縮二脲 6kg 2. 計(jì)算 （ 1）生成縮二脲計(jì)算 消耗尿素 ??? kg 放出氨 ?? kg 生成縮二脲 6kg （ 2）二段分解排出氣體 設(shè)氣相中含 CO2— X kg, NH3— Y kg， H2O— Z kg 據(jù)氣液相組成列出算式： ???? ? ZYX X （ 44） 0 0 8 9 6 4 1 ???? ?? ZYX Y （ 45） 7426)1744(18 ??? YXZ （ 46） 聯(lián)立解得： X (CO2) Y (NH3) Z (H2O) （ 3） 二段分解排出尿液 [18] 尿素 ? = CO2 ? = NH3 + ? = H2O ? = 縮二脲 6kg 閃蒸槽物料衡算 1. 條件 （ 1）閃蒸槽操作條件：壓力 P = ；溫度 t = 106℃ （ 2）累計(jì)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 ) 2. 計(jì)算 16 尿素合成塔排出溶液總氨量 ， CO2 含量 總過剩氨量： ???kg （ 1）閃蒸槽排出尿液 尿素 CO2 )( ??? kg NH3 )9 9 8 ( 0 9 ????? kg H2O ?? kg 縮二脲 6kg （ 2）閃蒸槽排出氣體 CO2 ? = NH3 ? = H2O ? = 一段蒸發(fā)器物料衡算 1. 條件 （ 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(jìn)入氣相，溶液 中尿素：水 =95:4(重量比 ) （ 3）一段蒸發(fā)氣夾帶尿素 ，蒸發(fā)過程生成縮二脲 ，水解尿素 2. 計(jì)算 （ 1）水解尿素計(jì)算 消耗尿素 消耗水 ?? kg 生成 CO2 ?? kg 生成 NH3 ??? kg （ 2）生成縮二脲計(jì)算 生成縮二脲 1kg 生成 NH3 ?? kg 消耗尿素 ??? kg （ 3）一段蒸發(fā)器出口尿液 尿素 ? ? ? = 17 水 ?? kg 縮二脲 6 + 1 = 7kg （ 4）一段蒸發(fā)器出口氣體 尿素 CO2 + = NH3 + + = H2O ? ? = 表 一頓尿素?fù)Q算成 25t／ h 可得物料衡算 物料 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 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（ ℃ ） 106 130 130 106 壓力（ KPa） 二段蒸發(fā)器物料衡算 1. 條件 （ 1）二段蒸發(fā)器操作條件：壓力 P = ；溫度 t = 140℃ （ 2）二段蒸發(fā)蒸汽夾帶尿素 ，蒸發(fā)過程中水解尿素 ，生成縮二脲 2kg。 2. 計(jì)算 （ 1）生成縮二脲計(jì)算 消耗尿素 ??? kg 生成縮二脲 1kg 放出氨 ?? kg （ 2）成品尿素 尿素 ? ? ? = 987kg 水 3kg 縮二脲 19? = 10kg （ 3）系統(tǒng)排放物料 19 氨 尿素 ?? kg 一段蒸發(fā)冷凝器物料衡算 1. 條件 （ 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(shí)際分壓的 90％。 2. 計(jì)算 （ 1）未冷凝氣計(jì)算 45℃ 時水的飽和蒸汽壓為 ，冷凝液中 NH CO尿素含量不高， 故符合稀溶液的依數(shù)性。 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(jìn)入一段蒸發(fā)冷凝器的空氣量相等，不作計(jì)算。 15℃ 時，水的飽和蒸汽壓為 ，溶液水的摩爾濃度約為 94％ ； （ 5）設(shè)各組分與溶液呈平衡的分壓為實(shí)際氣相分壓的 90％ 。 （ 4）尿素水溶液帶入、帶出熱量的計(jì)算，不考慮其他組分的存在。 2. 計(jì)算 （ 1）尿素溶液帶入熱量 取尿素水溶液平均比熱容 [7]CP = ∕（ Kg?℃ ） Q1 49 30 5 7)25140( ?????? KJ （ 2）尿素水溶液帶出熱量 Q2 設(shè)溶出口溫度為 t℃ ，取尿素水溶液平均比熱容 KJ∕（ Kg?℃ ） Q2 99 59 339 84)25(78 47 ????? ttJ （ 3）甲胺分解熱 Q3 甲胺熔融熱 20306KJ∕Kmol 甲胺生成熱 ? 159350KJ∕Kmol Q3 10 07178/)20 30615 935 0)(( ??? KJ （ 4）氨水分解熱 Q4 氣氨在水中積分溶解熱為： 入口氨水 ％ ? 出口氨水 ％ ? Q4 = ? = 7750KJ （ 5）閃蒸槽帶走熱量 Q5 設(shè)氣體出口溫度為 100℃ 各組分焓值如下 [19]： 、 25℃ 時， i 氨 = ∕Kg 、 100℃ 時， i 氨 = ∕Kg 、 25℃ 時， i 二氧化碳 = 728KJ∕Kg 、 100℃ 時， i 二氧化碳 = ∕Kg 、 25℃ 時， i 水 =∕Kg Q5 17 17 92)()()( ???????? KJ （ 6）熱損失 Q6 24 閃蒸槽規(guī)格 φ=550， H=2910，保溫厚度 90mm 散熱面積 F )0 0 ()0 0 ( 2 ????????? ??m2 保溫層表面溫度與環(huán) 境溫度差值 ℃ 據(jù)尿素合成塔熱量平衡計(jì)算，小時散熱量為： 250 = 5807KJ∕h 每 噸尿素?zé)釗p失 Q6 = 5807 24140 = 995KJ （ 7）閃蒸槽熱量平衡 ? 493059? 3984t? 99593? 10071? 7750? 171792? 995? 0 解得 t = ℃ （ 47） 與假設(shè)尿素出口溫度基本相符。 設(shè)甲胺、過剩氨全部在此分解進(jìn)入氣相，設(shè)縮二脲的生成，尿素的水解全部發(fā)生在加 25 熱段。 2. 計(jì)算 （ 1）尿素溶液帶入熱量 Q1 據(jù)閃蒸槽熱量平衡計(jì)算： 1Q =? 302452KJ （ 2）甲胺分解熱 Q2 甲胺熔融熱 20306KJ∕Kmol 甲胺生成熱 159350KJ∕Kmol Q2 1183578/)2030615 93 50( ??? KJ （ 3）氨水分解熱 Q3 氣氨在水中溶 解 熱為： 氨水濃度： 100％+ = ％，溶解熱： ? ∕Kg Q3= = 690KJ （ 4）出熱能回收段尿素溶液帶出熱 Q4 取尿素水溶液平均比熱容 ∕Kg Q4 = (100? 25) = 243059KJ （ 5）出熱能回收段氣相帶出熱 Q5 各組分焓值如下 [19]： ， 25℃ 時， i 氨 = ∕Kg ， 100℃ 時， i 氨 = ∕Kg ， 25℃ ， i 二氧化碳 = 728KJ∕Kg 26 ， 100℃ 時， i 二氧化碳 = ∕Kg ， 25℃ 時， i 水 = ∕Kg ， 101℃ 時， i 水 = ∕Kg Q5 48368)()()( ??????? KJ （ 6）尿素水解熱 Q6 25℃ 時尿素生成熱為 ∕K mol 甲胺生成熱 ? 159350KJ∕K mol 甲胺熔融熱 20306KJ∕K mol 一段蒸發(fā)水解尿素 Q6 82 9360)20 30 47 015 93 50( ?????? KJ （ 7）尿素濃縮熱 Q7 進(jìn)入一段蒸發(fā)器尿素溶液水尿比： ??? （摩爾比） 離開一段蒸發(fā)器尿素溶液水尿比： ??? （摩爾比） 水尿比為 時 ，尿素溶解熱： ? 279KJ∕Kg 水尿比為 時，尿素溶解熱： ? 307KJ∕Kg Q7 = 279? 307 =? 12792KJ （ 8）出一段 蒸發(fā)器氣體帶出熱量 Q8 各組分焓值如下 [19]： ， 130℃ 時， i 氨 = ∕Kg ， 130℃ 時， i 二氧化碳 = ∕Kg ， 130℃ 時， i 水 = ∕Kg 夾帶尿素平均比熱容， (Kg?℃ ) Q8 ) 6 9 9()25130( ??????? )()( ?????? = 974468KJ （ 9）出一段蒸發(fā)器尿素溶液帶出熱量 Q9 取尿素平均比熱容 ： ∕Kg?℃ ；取水的平均比熱容 ： ∕Kg?℃ ； 溶液比熱容 Cp 07 )00 ( ????? KJ∕(Kg?℃ ) 27 Q9= (130? 25) = 227990KJ （ 10）熱損失 Q10 熱能回收段熱損失 Q101 熱能回收段規(guī)格 φ500， H=4500，保溫層厚度 100mm，在此保溫條件下，保溫外表溫度與環(huán)境溫度差為