【正文】 2 （ 3） 冷凝過(guò)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％。 （ 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。 計(jì)算 （ 1）未冷凝氣計(jì)算 45℃ 時(shí)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。 冷凝液中水的摩爾數(shù)約為 96％，則水蒸汽實(shí)際分壓 P 水 = = 據(jù)測(cè)定值，與溶液呈平衡的氨分壓為 ,CO2分壓為 。 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。 （ 2）一段蒸發(fā)冷凝液 CO2 += NH3 += H2O += 尿素 將一頓尿素?fù)Q算成 25t／ h 可得物料衡算表 3 物料 組份 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 Kg/h W％ Kg/h W％ Kg/h W％ Kg/h W％ Ur Bi CO2 NH3 H2O O2 N2 總計(jì) 溫度（ ℃ ） 45 140 壓力（ Kpa） 條件 （ 1） 二段蒸發(fā)冷凝器操作條件 二段蒸發(fā)冷凝器以液氨為冷卻介質(zhì)。 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 ∕L. 15℃ 時(shí)，水的飽和蒸汽壓為 ，溶液水的摩爾濃度約為 94％ . （ 3） 設(shè)各組分與溶液呈平衡的分壓為實(shí)際 氣相分壓的 90％ . 計(jì)算 （ 1）未冷凝氣計(jì)算，據(jù)上述條件及測(cè)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： P 氨 = = P 二氧化碳 = = P 水 = = P 空氣 == 設(shè)氣相中有 CO2:XKg， NH3： YKg 17X44Y = 44()17() = 聯(lián)立解得，未冷凝氣中： X（ CO2） Y（ NH3） H2O ( + ) + = （ 2）二段蒸發(fā)冷凝液 CO2 = NH3 = H2O = 尿素 將一頓尿素?fù)Q算成 25t／ h 可得物料衡算表 5 物料 組份 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 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） 物料 組份 造粒塔粉塵損失 入噴頭熔融尿素 尿素?fù)p失 尿素成品 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） 第四章蒸發(fā)階段熱量衡算 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 計(jì) 支出物料 （ 1）閃蒸槽出口氣體 t℃ NH3 CO2 H2O 計(jì) （ 2）閃蒸槽出口尿素溶液 t℃ 尿素 甲胺 縮二脲 氨 水 計(jì) （ 3）閃蒸槽分解的甲胺與蒸出過(guò)剩氨數(shù)量不大，故對(duì)分解熱的計(jì)算過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。 （ 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。 （ 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)。 計(jì)算 （ 1）尿素溶液帶入熱量 取尿素水溶液平均比熱容 ∕（ Kg?℃ ） ΔH1=（ 14025） =493058KJ (2)尿素水溶液帶出熱量 ΔH2 設(shè)溶出口溫度為 t℃ ，取尿素水溶液平均比熱容 KJ∕（ Kg?℃ ） ΔH2=（ t25） =3984t99593KJ (3)甲胺分解熱 ΔH3 甲胺熔融熱 20306KJ∕Kmol 甲胺生成熱 159350KJ∕Kmol ΔH3=（ ）（ 15935020306） ∕78=10071KJ (4)氨水分解熱 ΔH4 氣氨在水中積分溶解熱為： 入口氨水 ％ 出口氨水 ％ ΔH4==7750KJ (5)閃蒸槽 帶走熱量 ΔH5 設(shè)氣體出口溫度為 100℃ 各組分焓值如下： 、 25℃ 時(shí)， i 氨 =∕Kg 、 100℃ 時(shí)， i 氨 =∕Kg 、 25℃ 時(shí)， i 二氧化碳 =728KJ∕Kg 、 100℃ 時(shí)， i 二氧化碳 =∕Kg 、 25℃ 時(shí)， i 水 =∕Kg ΔH5=（ ） +（ ） +（ ）=171792KJ （ 6）熱損失 ΔH6 閃蒸槽規(guī)格 φ=550， H=2910，保溫厚度 90mm 散熱面積 F=(+2)+2π4 (+2)2= 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(shí)散熱量為： 250=5807KJ∕h 噸尿素?zé)釗p失 ΔH6=580724140 =995KJ (7)閃蒸槽熱量平衡 493059+3984t99593+10071+7750+171792+995=0 解得 t=℃ 與假設(shè)尿素出口溫度基本相符。 計(jì)算依據(jù) 收入物料 閃蒸槽來(lái)尿素溶液 100℃ 尿素 甲胺 縮二脲 氨 水 計(jì) 出一段蒸發(fā)器尿素溶液 ， 130℃ 尿素 縮二脲 水 計(jì) 一段蒸發(fā)氣體 ， 130℃ 尿素 NH3 ， CO2 ， H2O , 計(jì) ， 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％ . 設(shè)甲胺、過(guò)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)生在加熱段。 液相 100℃ 尿素 縮二脲 水 計(jì) 氣相 100℃ NH3 CO2 H2O 計(jì) 縮二脲的顯熱并入尿素計(jì)算，縮二脲生成熱忽略不 計(jì) ，尿素濃縮熱量數(shù)量不大，并入加熱段計(jì)算。 計(jì)算 （ 1）尿素溶液帶入熱量 ΔH1 據(jù)閃蒸槽熱量平衡計(jì)算 ΔH1=302452KJ （ 2）甲胺分解熱 ΔH2 甲胺熔融熱 20306KJ∕Kmol 甲胺生成熱 159350KJ∕Kmol ΔH2=（ 15935020306） ／ 78=11835KJ （ 3）氨水分解熱 ΔH3 氣氨在水中積分溶液熱為： 氨水濃度： 100％+ =％，積分溶解熱： ∕Kg ΔH3==690KJ (4)出熱能回收段尿素溶液帶出熱 ΔH4 取尿素水溶液平均比熱容 ∕Kg ΔH4=(10025)=243059KJ (5)出熱能回收段氣相帶出熱 ΔH5 ， 25℃ 時(shí)， i 氨 =∕Kg ， 100℃ 時(shí)， i 氨 =∕Kg ， 25℃ ， i 二氧化碳 =728KJ∕Kg ， 100℃ 時(shí)， i 二氧化碳 =∕Kg ， 25℃ 時(shí)， i 水 = ， 101℃ 時(shí)， i 水 = ΔH5=()+（ ） +（ ） =48368KJ (6)尿素水解熱 ΔH6 25℃ 時(shí)尿素生成熱為 ∕Kmol 甲胺生成熱 159350KJ∕Kmol 甲胺熔融熱 20306KJ∕Kmol 一段蒸發(fā)水解尿素 ΔH6=（ ） 60=8293KJ (7)尿素濃縮熱 ΔH7 進(jìn)入一段蒸發(fā)器尿素溶液水尿比： 18 =（摩爾比） 離開(kāi)一段蒸發(fā)器尿素溶液水尿比： 18 =（摩爾比） 水尿比為 時(shí)，尿素溶解熱： 279KJ∕Kg 水尿比為 時(shí)，尿素溶解熱： 307KJ∕Kg ΔH7=307=12792KJ (8)出一段蒸發(fā)器氣體帶出熱量 ΔH8 ， 130℃ 時(shí)， i 氨 =∕Kg ， 130℃ 時(shí)， i 二氧化碳 =∕Kg ， 130℃ 時(shí)， i 水 =∕Kg 夾帶尿素平均比熱容， ∕（ Kg?℃ ） ΔH8=(13025)+()+()+() =974468KJ (9)出一段蒸發(fā)器尿素溶液帶出熱量 ΔH9 取尿素平均比熱容 ∕Kg?℃ 取水的平均比熱容 ∕Kg?℃ 溶液比熱容 Cp=（ +） +=∕(Kg ?℃ ) ΔH9=(13025)=227990KJ (10)熱損失 ΔH10 熱能回收段熱損失 ΔH1 10 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 ℃ 。 散熱面積 (+2)π+π4 (+2)2= 據(jù)尿素合成塔熱平衡計(jì)算： 小時(shí)散熱量為： 49（ 傳熱系數(shù) ） =8479KJ ΔH1 10=8479KJ 8000202000 =1454KJ 加熱段及分離段熱損失 ΔH11 10 分離段 φ2020， H=4596，保溫層厚度 90mm 加熱段 φ500， H=1500，保溫層厚度 100mm 在此保溫條件下，分離段保溫層外表溫度與環(huán)境溫度差為 ℃ ，加熱段為℃ 。 散熱面積：分離段 (2+2)π+2π4 (2+2)2= 加熱段： (+2)π= 小時(shí)散熱量 49+491638=32833KJ =5629KJ ΔH11 10 =32833 8000202000 =5629KJ ΔH10=1454+5629=7083KJ (11)一段分解氣體 冷凝放熱 ΔH11 熱平衡方程： ΔH11+ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH1 10=0 ΔH11302452+11835+690+243059+483684+1454=0 ΔH11=438270KJ (12)熱負(fù)荷 ΔH12 熱平衡方程： ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH6+ΔH7+ΔH8+ΔH9+ΔH10+ΔH11+ΔH12=0 302452+11835+690+823912792+974468+227990+7083438270+ΔH12=0 ΔH12=476845KJ （ 1） 計(jì)算依據(jù) 收入物料 一段蒸發(fā)器來(lái)尿素溶液 130℃ 尿素 縮二脲 水 計(jì) （ 2）二段蒸發(fā)器出口尿素溶液 103Mpa 140℃ 尿素 縮二脲 水 計(jì) （ 3）二段蒸發(fā)氣 103Mpa 140℃ NH3 CO2 H2O 尿素 計(jì) （ 4）縮二脲生成熱，尿素濃縮熱均忽略不計(jì)。 計(jì)算 （ 1）尿素溶液帶入熱量 ΔH1 據(jù)一段蒸發(fā)器熱量平衡 ΔH1=227990KJ （ 2）熔融尿素帶出熱 ΔH2 取熔融尿素平均比熱容 Cp=／ Kg?℃ ΔH2=(14025)=229690KJ (3)二段蒸發(fā)氣帶出熱 ΔH3 ,25℃ 時(shí)， i 氨 =／ Kg 106Mpa， 140℃ 時(shí)， i 氨 =／ Kg ， 25℃ 時(shí)， i 二氧 化碳 =72