二氧化碳?xì)馓岱戤a(chǎn)2萬噸尿素化工廠的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)二氧化碳?xì)馓岱戤a(chǎn) 2 萬噸尿素化工廠的設(shè)計(jì)摘 要尿素在工業(yè)上是由 NH3與 CO2直接合成的。本設(shè)計(jì)是二氧化碳?xì)馓岱戤a(chǎn) 2 萬噸尿素化工廠設(shè)計(jì)；其中有二氧化碳?jí)嚎s,液氨升壓,合成和氣提,蒸發(fā)、解析和水解以及造粒等工序。主要進(jìn)行了工藝計(jì)算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、工藝流程圖、三個(gè)車間的立面圖和平面圖。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：尿素，二氧化碳?xì)馓岱?，設(shè)備選型 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)Carbon dioxide gas formulation of The Technological Design of 20,000t Carbami

2、de per YearABSTRACTCarbamide is directly synthesized by NH3 and Carbon dioxide in the industry. This indication is to design for a chemical factory, which is synthesizing 20,000t Carbamide per Year by NH3 and Carbon dioxide.It has the carbon dioxide compression,the liquid ammonia rises the pressure,

3、synthesizes friendly and raises,evaporates, the analysis and the hydrolisis as well as makes the grainand so on.It includes the main equipment computation and the shaping in the technical process of Carbamide, and entire factory floor-plan, and three workshops elevation and horizontal plan.KEY WORDS

4、： Carbamide, Carbon dioxide , Equipment type精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1 總論1.1 項(xiàng)目依據(jù)1.1.1 課題背景課題背景純尿素是白色，無臭的針狀或棱柱狀結(jié)晶體。工業(yè)產(chǎn)品由于含有雜質(zhì)略帶紅色。尿素的熔點(diǎn)為 132.7，比重為 1.335g/cm3,導(dǎo)熱系數(shù)為 79.91W/（mK） 。11尿素易溶于水和液氨，也能溶于醇稍溶于乙醚和酯。尿素是人工合成的第一個(gè)有機(jī)物，廣泛存在于自然界中。尿素是有機(jī)態(tài)氮肥，經(jīng)

5、過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前 48 天施用。因此尿素是一種常用的速效氮肥，但它除作追肥以外，還有其它多種用途：（1）調(diào)節(jié)花量 （2）疏菜瓜果 （3）水稻制種（4）防治蟲害 等。尿素產(chǎn)量約占我國(guó)目前氮肥總產(chǎn)量的40，是僅次于碳銨的主要氮肥品種之一。尿素與其他氮肥相比，尿素含氮(N)46，是固體氮肥中含氮量最高的。且具有肥效高，不易吸潮結(jié)塊，便于儲(chǔ)存，運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。12 1.1.2 我國(guó)尿素產(chǎn)業(yè)概況我國(guó)尿素產(chǎn)業(yè)概況由于受惠于國(guó)家繼續(xù)支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的政策的影響下，農(nóng)民種糧的積極性不斷高漲，購(gòu)買尿素的需要也不斷高漲。據(jù)農(nóng)業(yè)部門的統(tǒng)計(jì)，1

6、980 年至今，農(nóng)業(yè)中化肥的消費(fèi)量一直在增長(zhǎng)，且已保持了二十五年的持續(xù)增長(zhǎng)，遞增率為 7.3%。1980 年，尿素的總消費(fèi)量為 1176 萬噸，到了 2004 年，尿素的總消費(fèi)量上升為 2689 萬噸。而 2004年尿素的總產(chǎn)量才為 1925.3 萬噸。據(jù)農(nóng)業(yè)部門預(yù)測(cè)，今后化肥需求還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。到2010 年，尿素的需求增長(zhǎng)量將 339 萬噸（純?cè)黾拥牟糠郑?。而且據(jù)權(quán)威部門預(yù)計(jì)，到2030 年，我國(guó)人口將達(dá)到 16 億，人均糧食按 400 公斤計(jì)算，糧食的產(chǎn)量就應(yīng)為 6.4 億噸。要達(dá)到此目標(biāo)，單靠提高播種面積是不現(xiàn)實(shí)的（因耕地在減少） ，則化肥尤其是尿素的需求是巨大的，也就迫使我們必須依靠

7、提高尿素的產(chǎn)量來達(dá)到此目標(biāo)，因此可以預(yù)測(cè)尿暫時(shí)只是在國(guó)內(nèi)也都是有良好的市場(chǎng)前景的。121.2 設(shè)計(jì)原則（1）遵守法則，法規(guī)，貫徹黨的基本建設(shè)方針，實(shí)事求是，因地制宜（2）合理利用國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本；（3）采用成熟的先進(jìn)的工藝流程，設(shè)備，學(xué)習(xí)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，努力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?，F(xiàn)代化提高產(chǎn)品的科技含量；精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（4）一輕化工業(yè)產(chǎn)品批量小、品種多的特點(diǎn)，努力做到“一錢多用，一錢多能”，是本廠具有較強(qiáng)的市場(chǎng)適應(yīng)力； 可能創(chuàng)造良好的勞動(dòng)條件，以利于勞動(dòng)工人的身心健康。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)主要進(jìn)行了工藝流程選擇、物料衡

8、算，能量衡算，主要設(shè)備選型畫出工藝流程圖并繪制了全廠平面布置圖、各車間的平面圖和立面圖。1.4 廠制概況1.4.1 工廠組織工廠組織制度制度本廠職工按工作性質(zhì)分為：生產(chǎn)性人員和非生產(chǎn)性人員。生產(chǎn)人員占占全長(zhǎng)職工的 60左右，非生產(chǎn)人員占全廠人員的 40左右，在非生產(chǎn)性人員中：38為科研人員（兼職行政人員） ，6為保安人員，10為勤雜人員。法定假日和星期假日采用輪換倒班制度，采用 4 班倒制，連續(xù)工作制：工作日=365設(shè)備維修日 =36525 =340(天)1.4.2 人員配備人員配備 表 1-1 人員配備序號(hào)崗位名稱每日班次周工作天數(shù)單班人數(shù)在冊(cè)人數(shù)1門衛(wèi)37442勞司26123食堂27364

9、成品庫37265鍋爐房37396配電所37137一車間363108二車間363109三車間363910技術(shù)員164611車間管理員1624精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)總計(jì)277129691.5 廠址選擇 1.5.1 建廠依據(jù)建廠依據(jù)根據(jù)各行業(yè)發(fā)展的需求，以及國(guó)際市場(chǎng)的需求，經(jīng)政府有關(guān)部門的批準(zhǔn)，新建廠的廠址擬選在西北地區(qū)。 新建廠的主要原料，主要來自附近的合成氨廠的二氧化碳和氨水，經(jīng)再次處理而達(dá)到生產(chǎn)原料要求。 該地區(qū)全年平均溫度 20，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)向，風(fēng)力變化不大，全年平均 34級(jí)。加上積極響應(yīng)國(guó)家的西部大開發(fā)政策，本廠的所有經(jīng)濟(jì)活動(dòng)必將得到政府的全力支持，并且緩解局部地區(qū)

10、尿素需求緊張的壓力，及降低了尿素在該地區(qū)出現(xiàn)價(jià)格浮動(dòng)的可能性，有促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定性發(fā)展。 1.5.2 指導(dǎo)方針指導(dǎo)方針 （1）遵守國(guó)家的政策規(guī)定；（2）符合城市規(guī)劃和工業(yè)布局；（3）利于生產(chǎn)，便于生活；（4）對(duì)環(huán)境不會(huì)造成威脅；（5）合理利用資源；（6）節(jié)約投資，留有余地。1.5.3 選廠經(jīng)過選廠經(jīng)過廠址選擇工作組（又設(shè)計(jì)部門與工業(yè)局主管組成）依據(jù)省市委指示，經(jīng)過多方磋商，考慮到地勢(shì)、交通、協(xié)作等問題，作為小型尿素生產(chǎn)產(chǎn)地，廠址定在西安市郊外。主要理由如下：（1）工業(yè)布局符合安全環(huán)境保護(hù)要求，地勢(shì)平整，減少了三通一平的工作量，且排水良好；（2）有可靠的供電網(wǎng)，輸、供電系統(tǒng)；（3）廠址附近有充足的

11、勞動(dòng)力資源，有充足的施工力量、建筑材料供應(yīng)，有充足的施工、設(shè)備組裝、堆放場(chǎng)地。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 1.6 環(huán)境保護(hù)及廢物處理 隨著世界特別是我國(guó)環(huán)境的明顯惡化，國(guó)民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐步提高，為了我們生存環(huán)境，為了我們自己，為了我們的子孫后代，必須保護(hù)環(huán)境。對(duì)污染源、廢水、廢氣、廢渣、噪音粉塵煙等的具體防止和處理方法主要依據(jù)環(huán)境保護(hù)法及相應(yīng)的可行性研究、環(huán)保報(bào)告和初審意見來確定。 2 工藝設(shè)計(jì)2.1 工藝流程設(shè)計(jì)2.1.1 工藝流程設(shè)計(jì)的重要性工藝流程設(shè)計(jì)的重要性（1）工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。工藝流程設(shè)計(jì)是工廠設(shè)計(jì)中最主要的內(nèi)容，是工藝設(shè)計(jì)的核心。因?yàn)楣に嚵鞒淘O(shè)計(jì)的

12、質(zhì)量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列根本性問題。（2）工藝流程設(shè)計(jì)是物料衡算、設(shè)備選型的基礎(chǔ)。從哲學(xué)角度來說，工藝流程設(shè)計(jì)是定性分析工作階段，物料衡算是定量計(jì)算階段。一般來說，先定性后定量，所以，工藝流程設(shè)計(jì)是物料衡算的前提和基礎(chǔ)。2.1.2 工藝流程設(shè)計(jì)的原則工藝流程設(shè)計(jì)的原則（1）先進(jìn)性工藝流程的先進(jìn)性從兩個(gè)方面考慮：一方面是技術(shù)的先進(jìn)；一方面是經(jīng)濟(jì)上的合理。兩方面同等重要，缺一不可。（2）可靠性所設(shè)計(jì)的工藝流程必須可靠即經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)小試、中試，證明技術(shù)是成熟的，生產(chǎn)安全可靠，才可以設(shè)計(jì)選用。（3）結(jié)合國(guó)情，因地制宜工藝流程的選擇從技

13、術(shù)角度來說，應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)，單從具體情況考慮，并不必選擇國(guó)外的先進(jìn)的技術(shù)。因?yàn)閲?guó)外的技術(shù)往往價(jià)格較高，技術(shù)保密性強(qiáng)，沒有實(shí)用價(jià)值。所以，結(jié)合實(shí)際，選擇自己易于掌握和改進(jìn)的技術(shù)要方便、實(shí)用。2.1.3 工藝流程選擇工藝流程選擇目前生產(chǎn)尿素的方法有：水溶液全循環(huán)法，水溶液全循環(huán)改良 D 法，及二氧化碳?xì)馓岱ǎ睔馓岱ê妥儞Q氣氣提法等。13由于循環(huán)法生產(chǎn)尿素存在動(dòng)力消耗大，一次通過的尿素合成率低等諸多缺點(diǎn)，目精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)前大多廠家采用汽提法生產(chǎn)尿素。汽提法是水溶液全循環(huán)法的一項(xiàng)重要改進(jìn)類型。其實(shí)質(zhì)是在與合成反應(yīng)相等壓力的條件下，利用一種氣體通過反應(yīng)物系(同時(shí)伴

14、有加熱)，使未反應(yīng)的氨和二氧化碳通過氣提法合成。本設(shè)計(jì)采用二氧化碳?xì)馓岱蛩厣a(chǎn)合成。二氧化碳?xì)馓岱üに嚵鞒讨饕ǎ憾趸級(jí)嚎s,液氨升壓,合成和氣提,蒸發(fā).解析和水解以及造粒等工序。工藝流程：合成氨來的二氧化碳?xì)怏w,經(jīng)過二氧化碳液滴分離器與來自合成氨裝置的工藝空氣混合進(jìn)入二氧化碳?jí)嚎s機(jī).液氨來自合成氨裝置,壓力 2.3 MPa (絕壓).溫度為20,進(jìn)入高壓氨泵的入口。 液氨經(jīng)高壓氨泵加壓送到高壓噴射器作為噴射原料,將高壓洗滌器來的氨基甲酸銨液帶入高壓冷凝器.合成液從合成塔上升到正常液位,溫度上升到 183左右,在塔內(nèi)停留約 1 小時(shí),二氧化碳轉(zhuǎn)化率約 58%,相當(dāng)于平衡轉(zhuǎn)換率的 90%.

15、合成液從溢流管溢流從塔底排出,經(jīng)液位控制閥流入氣提塔的上部,經(jīng)液體分布器均勻流入每根氣提管,沿管壁形成液膜下降,與氣提塔底進(jìn)入的二氧化碳?xì)庠诠軆?nèi)逆流接觸進(jìn)行氣提,氣提管外用2.1MPa 蒸汽加熱,將大部分氨基甲酸銨分解和過剩氨解吸,氨蒸出約 86%,氨基甲酸銨分解率為 75%,氣提后尿液由塔底引出,這時(shí)合成液中含有 8%的氨和 10%的二氧化碳,經(jīng)自動(dòng)減壓閥的控制,合成液中 41.5%的二氧化碳和 69%的氨得到閃蒸,由于降壓,氨基甲酸銨和過剩氨進(jìn)一步分解。氣化而吸取尿液中的大部分熱量,使溶液溫度從 170降到107,氣液混合物進(jìn)入精餾塔.在塔內(nèi)進(jìn)行氣液分離,分離后的尿液含極少的氨基甲酸銨和過

16、剩氨,主要是水和尿素,從精餾塔底部引出,液體經(jīng)液位控制閥流入閃蒸槽,在閃蒸槽內(nèi),有相當(dāng)部分的水。二氧化碳和氨被閃蒸出來,閃蒸氣進(jìn)入冷凝氣去冷凝,離開閃蒸槽的尿液濃度約 73%,流入尿液貯罐。從氣提塔頂出來的氣體,與新鮮的氨及高壓洗滌器來的氨基甲酸銨在 14.2MPa 下混合進(jìn)入高壓甲銨冷凝器,原料液氨和回收的氨基甲酸銨液反應(yīng),大部分生成氨基甲酸銨,其反應(yīng)熱由管間副產(chǎn)蒸汽帶走。在冷凝器中冷凝反應(yīng)后的氨基甲酸銨及未反應(yīng)的氨、二氧化碳?xì)夥謨陕愤M(jìn)入尿素合成塔底部,在此未反應(yīng)的氨二氧化碳繼續(xù)反應(yīng),同時(shí)氨基甲酸銨液脫水生成尿素,尿素合成塔頂部引出的氣體進(jìn)入高壓洗滌器。由高壓甲氨泵打來的氨基甲酸銨液經(jīng)由洗滌

17、塔頂部中央循環(huán)管,進(jìn)入填料段與上升的氣體逆流相遇,氣體中的氨和二氧化碳被吸收,吸收后的氨基甲酸銨液由填料層下部引入高壓噴射泵循環(huán)使用。未被吸收的氣體進(jìn)入尾氣吸收塔進(jìn)行處理,惰性氣體由塔頂放空.液體進(jìn)入氨水槽循環(huán)使用。由精餾塔頂部出的氣體與解析塔出的氣體混合進(jìn)入低壓甲銨冷凝器,與低壓甲銨冷凝器液位槽來的溶液在管間相遇,冷凝并吸收,后氣液在液位槽內(nèi)進(jìn)行分離,液體經(jīng)高壓甲銨泵升壓到 14.2 MPa 進(jìn)入高壓洗滌器。氣體進(jìn)入中壓吸收器,被吸收的液體進(jìn)入液位槽,未被吸收的進(jìn)入尾氣吸收塔處理。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)尿液貯罐的尿液經(jīng)給料泵進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)。一段蒸發(fā)分離器和二段蒸發(fā)分離器,尿

18、液進(jìn)入造粒塔。分離的氣體均含一定的氨和二氧化碳,冷凝后進(jìn)入氨水槽。蒸發(fā)系統(tǒng)回收的稀氨水進(jìn)入氨水槽大部分經(jīng)解析塔給料泵和解析塔換熱器進(jìn)入解析塔解析.解析后的廢液由塔底排出.分解氣由塔頂引用到低壓甲銨冷凝器回收利用.閃蒸系統(tǒng)來得液體含有氨二氧化碳較多,用工藝泵送低壓吸收塔,吸收后,氣體進(jìn)入尾氣吸收塔處理放空.液體進(jìn)入中壓吸收塔后,進(jìn)入液位槽回收利用。32.1.4 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品（尿素）的規(guī)格：符合 GB2440-81 標(biāo)準(zhǔn)，含氮量0.46，水分1.0，堿度（以 NH3 表示）0.03，粒度（=0.82.5mm）0.91。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)合成塔HGF 3 工藝

19、計(jì)算和設(shè)備選型3.1 物料衡算 本設(shè)計(jì)衡算是理想化,中間生成的少數(shù)縮二尿,忽略計(jì)算.只進(jìn)行理論計(jì)算。4合成系統(tǒng)： 高壓甲銨冷凝器高壓洗滌器合成塔氣提塔低壓甲銨冷凝器放空氣液氨CO2去精餾塔 3.1.1 合成塔合成塔精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)(1) 操作條件：3 反應(yīng)溫度 183,操作壓力 14.2 MPa, 轉(zhuǎn)化率 58.0；2CO 入塔混合物 H 中： n()：n()=2.89 n()：n()=0.343NH2COOH22CO 氣相量 n()液相量 n()=0.31vHlH 氣相物料中： 占總的 13(體積) 2CO n()：n()=5.55 惰性氣體 0.2(體積)3NH2

20、CO出塔氣 G 物料組成：(體積) 22 7.4惰性氣體 70.6；2CO3NH(2) 計(jì)算：a 進(jìn)塔混合物 H：轉(zhuǎn)化率為 583生產(chǎn) 41.6kmol 的尿素需：2CO2CO OHCONHNHCO222322kmolCOn7 .7158. 06 .412n()：n()=2.89 n()=207.2kmol3NH2CO3NHn()：n()=0.34 n()=24.4kmolOH22COOH2 設(shè)在惰性氣體物質(zhì)的量為 n(x)含量為 0.2,則： %2 . 0%1004 .242 .2077 .71xnxn n(x)=0.6kmol n(H)=71.7+207.2+24.4+0.6 =303.9

21、kmol 又氣相量 n()液相量 n()=0.31vHlH n()=232.0kmol n()=71.9kmollHvH n()中各組分：vH 占總的的 13% n()=9.3kmol2CO2CO2CO 又 n()：n()=5.55 n()=51.2 kmol3NH2CO3NH n()=71.9-51.2-9.3-0.6=10.8kmol OH2 n()各組分：lH n()=71.7-9.3=62.4kmol2CO n()=202.7-51.2=156kmol3NH n()=24.4-10.8=13.6kmolOH2b 出塔氣 G 的組成：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)合成塔F高壓

22、冷凝器ECO2 K去精餾塔D7.4%(體積)惰性氣體 0.6kmol則：0.6/7.4%=8.122% n()=1.8kmol2CO2CO70.6% n()=5.7kmol3NH3NHc 出塔液 F：生成的尿素物質(zhì)的量 41.6kmol2NHCOOHCONHNHCO222322需41.6kmol 83.2kmol 同時(shí)生成 41.6kmol .2CO3NHOH2則 F 的物料中： n()=71.7-5.3-41.6=28.3kmol2COn()=207.2-5.7-83.2=118.3kmol3NHn()=24.4+41.6=66kmolOH2表 3-1 物料平衡表 惰氣 合計(jì) kmol 2C

23、O3NHOH2RUvH輸 入H lHKmol%Kmol% 9.3 51.2 10.8 0.6 71.9 12.9 71.2 15.1 0.8 62.4 156 13.6 23226.9 67.2 5.9G 輸出 FKmol%Kmol% 1.8 5.7 0.6 8.1 22 70.6 7.4 28.3 118.3 66 41.6 254.2 11.1 46.5 22 16.4 3.1.2 氣提塔氣提塔 (1) 操作條件：進(jìn)塔氣 K(體積)98.5%,1.5%惰性氣體2CO進(jìn)塔液 F 254.2 kmol 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)其中： 41.6kmol n() 28.3kmol

24、 )(RUn2COn()118.3kmol n()66kmol 3NHOH2在氣提過程中有(體積)： 73%86%12%從液體中蒸出；2CO3NHOH2(2) 計(jì)算：a 進(jìn)塔氣 K 生產(chǎn) 41.6 kmol 需41.6 kmol,則RU2CO =41.6/0.985=42.2 kmol)(Kn 惰氣含量 1.5% 0.01542.2=0.6 kmol b 去精餾塔 D：合成液中有 73%86%12%從液體中蒸出,2CO3NHOH2則 D 物料中：n()=28.3(1-0.73)=7.6kmol2COn()=118.3(1-0.86)=16.2kmol3NHn()=66(1-0.12)=58km

25、olOH2c 去高壓甲銨冷凝器：n()=41.6+28.3-7.6=62.3kmol2COn()=118.3-16.2=102.1kmol3NHn()=66-58=8kmolOH2n(惰氣)=0.6kmoln(E)=173kmol表 3-2 氣提塔物料平衡表 惰氣 合計(jì)2CO3NHOH2RU原料氣Kmol% 輸入合成塔Kmol %41.6 0.6 42.2 98.5 1.528.3 118.3 66 41.6 254.2 11.1 46.5 26 16.4去精餾塔Kmol%kg%輸出去高壓冷凝器Kmol%kg 7.6 16.2 58 41.6 123.4 6.2 13.1 47 33.7334

26、.4 275.4 1044 2496.5 4150.3 8 6.6 25.2 60.262.3 102.1 8 0.6 173 86 59 4.7 0.32741.2 1735.7 144 17.4 4638.3 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)液氨低壓甲銨冷凝器合成塔氣提塔% 59.1 37.4 3.7 0.4 3.1.3 高壓甲銨冷凝器高壓甲銨冷凝器 (1) 操作條件： 氣提塔物料： n(E)=173kmol 其中： n()=62.3 kmol n()=102.1 kmol2CO3NH n()=8 kmol n(惰氣)=0.6kmolOH2去合成塔 H 物料： n(H)=303.

27、9 kmol 其中： n() n()9.3 kmol n()51.2 kmolvH2CO3NH n()10.8 kmol n(惰氣)=0.6kmolOH2 n() n()62.4 kmol n()=156 kmollH2CO3NH n()13.6 kmolOH2 液氨： 99.5% 0.5%；33NHOH2 (2) 計(jì)算： a 液氨 ： 生成的尿素 41.6 kmol 需 83.2 kmol ,3NH 則 83.2/0.995 =83.6kmol n()=83.60.5%=0.4 kmolOH2 b 高壓洗滌器(液)物料： n()=9.3+62.4-62.3=9.4 kmol2CO精選優(yōu)質(zhì)文檔

28、-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) n()=51.2+156-102.1-83.2=21.9 kmol3NH n(惰氣)=0.6-0.6=0 n()=10.8+21.9+16=16 kmolOH2表 3-3 高壓甲銨冷凝器物料平衡表 惰氣 2CO3NHOH2去高壓洗滌 器Kmol%Kg% 9.4 21.9 16 19.9 46.3 33.8 413.6 372.3 288 38.5 34.7 26.8 氣提 塔Kmol% 62.3 102.1 8 0.6 36 59 4.7 0.3 輸入液氨99.5% 1421.6kg3NHvHKmol%Kg%9.3 51.2 10.8 0.612.9 71.2

29、15.1 0.8409.2 870.4 194.4 17.427.4 58.4 13 1.2 輸(合成塔）出lHKmol%Kg% 62.4 156 3.6 26.9 67.2 5.9 2745.6 2652 244.8 48.7 47 4.33.1.4 高壓洗滌器高壓洗滌器 (1) 操作條件： I 物料： n() 9.4 kmol n() 21.9 kmol n() 16 kmol；2CO3NHOH2 G 物料： n() 1.8 kmol n() 5.7 kmol n(惰氣) 0.6 kmol；2CO3NH a 放空氣體 惰性氣體 0.6 kmol； 合成塔 G放空 A低壓甲胺冷凝器 C去高壓

30、冷凝器精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)(2) 計(jì)算： 低壓甲銨冷凝器 C 物料：n()=9.4-1.8=7.6 kmol2COn()=21.9-5.7=16.2 kmol3NHn()=16 kmolOH2 n(C)=7.6+16.2+16=39.8 kmol表 3-4 物料平衡圖 惰氣 合計(jì)2CO3NHOH2RU合成塔Gkmol%Kg% 1.8 5.7 0.6 18.1 22 70.6 7.4 79.2 96.9 17.4 193.5 40.9 50.1 8.9輸入低壓甲銨冷凝器 Ckmol%Kg% 7.6 16.2 16 39.8 19.1 40.7 40.2 334.4 275.

31、4 288 897.8 37.4 30.7 32.9去高壓冷凝 器kmol%Kg%9.4 21.9 16.0 47.319.9 46.3 33.8413.6 372.3 288 1073.9 38.5 34.7 26.8 輸出放空氣體kmolKg 0.6 17.43.1.5 精餾塔精餾塔(1) 操作條件： 氣提塔來 4150.3Kg 其中： 334.4Kg 275.4Kg 2CO3NH氣提塔來來去低壓甲胺冷凝器去閃蒸槽精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 1044Kg 2496.5KgOH2RU 出液中(質(zhì)量)： 69% 28.6% 1.7% 0.7%；RUOH23NH2CO 考慮尿素在

32、精餾塔中全部轉(zhuǎn)到閃蒸槽中；(2) 計(jì)算： 去閃蒸槽液體： =2496.5Kg 占 69%,則： RU=2496.5/0.69 =3618.1Kg總M =3618.10.7% =25.3Kg2CO =3618.11.7% =61.5Kg3NH =1034.8KgOH2 出塔氣去低壓甲銨冷凝器物料： =334.4-25.3 =309.1Kg2CO =275.4-61.5=213.9Kg3NH =1044- 1034.7=9.2KgOH2表 3-5 物料平衡列表 合計(jì) 2CO3NHOH2RU輸 入從氣提塔來kmolKg% 7.6 16.2 58 41.6 123.4 334.4 275.4 1044

33、 2496.5 4150.3 8 6.6 25.2 60.24150.3出塔液kmolKg% 0.6 3.6 57.4 41.6 103.2 25.3 61.5 1034.7 2496.5 3618.1 0.7 1.7 28.6 69輸出出塔氣kmol%Kg7.0 12.6 0.5 20.134.8 61.2 2.5309.1 213.9 9.2 532.24150.33.1.6 閃蒸槽閃蒸槽(1) 操作條件：去氨水槽精餾塔來去一段蒸發(fā)器精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 從精餾塔來液： 3618.1Kg 其中： 2496.5Kg 25.3Kg RU2CO 61.5Kg 1034.8K

34、g3NHOH2 閃蒸后液中 ：含量 73% 0.2% 0.7% 26.1%；3RU2CO3NHOH2(2) 計(jì)算： 輸出液： =2496.5KgRU =2496.5/0.73 =3416.7Kg總M=3416.70.2% =6.8Kg2CO =3416.70.7% =23.9Kg3NH =3416.726.1%=889.4KgOH2 輸出氣： =25.3-6.8 =18.4Kg2CO =61.5-23.9=37.6Kg3NH =1034.7-889.4=145.4KgOH2表 3-6 物料平衡表： 合計(jì)2CO3NHOH2RUKg輸入從精餾塔來Kgkmol% 25.3 61.5 1034.7 2

35、496.5 3618.1 0.6 3.6 57.4 41.6 103.2 0.7 1.7 28.6 693618.1輸出液kmolKg% 0.15 1.4 49.4 41.6 92.55 6.8 23.9 889.4 2496.5 3416.7 0.2 0.7 26.1 73輸出輸出氣Kgkmol%18.4 37.6 145.4 201.40.42 2.2 8.1 10.723.7 20.6 75.73618.13.1.7 一段蒸發(fā)器一段蒸發(fā)器計(jì)算同上可得出以下數(shù)據(jù);表 3-7 物料平衡表 合計(jì)2CO3NHOH2RU輸入從閃蒸槽來kmolKg% 0.15 1.4 49.4 41.6 92.55

36、 6.8 23.9 889.4 2496.5 3416.6 0.2 0.7 26 73輸出輸出液kmolKg 6.7 41.6 47.3 120.4 2496.5 2616.9精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)% 4.6 95.4輸出氣Kgkmol%6.8 23.9 769 799.70.15 1.4 42.7 0.3 3.2 96.53.1.8 低壓甲銨冷凝器低壓甲銨冷凝器(1) 操作條件： 精餾塔頂氣體物料： n() 7.02 kmol n() 12.6 kmol n() 0.51 kmol2CO3NHOH2 去高壓洗滌器物料： n() 7.6 kmol n() 16.2 kmol

37、 n() 16.0 kmol2CO3NHOH2(2) 計(jì)算： 解析液中： n()=7.6-7.02 =0.58 kmol2CO n()=16.2-12.6 =3.6 kmol3NH n()=16-0.51 =15.49 kmolOH2表 3-8 物料平衡表 合計(jì)2CO3NHOH2精餾塔頂氣Kgkmol% 309.1 213.6 9.2 532.2 7.02 12.6 0.51 20.13 34.8 61.2 2.5輸入解析塔液來kmolKg% 0.58 3.6 15.49 19.67 25.5 61.2 278.8 365.5 6.9 16.7 76.4897.7輸出去高壓洗滌器物料kmolK

38、g% 7.6 16.2 16 39.8334.4 275.4 278 365.5 37.4 30.7 32.9 897.83.1.9 解析系統(tǒng)物料衡算解析系統(tǒng)物料衡算精餾塔頂氣解析液塔去高壓洗滌器氨水槽液低壓甲胺冷凝器P精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)(1) 操作條件： 從氨水槽液中(重量) ： 6% 2.95% 91.05% ；3NH2COOH2 廢液中 0.07% 0.7% 99.84%；3NH2COOH2 出塔氣： n()0.58 kmol n() 3.6 kmol n() 15.49 kmol；2CO3NHOH2(2) 計(jì)算： 依物料平衡： 平衡；3NH F= W + P 6

39、%F=0.07%W+61.2 P=365.5 則解之得： F=1027.6Kg W=662.2Kg 從氨水槽中來物料： n()=1027.66%=61.66Kg 3NH n()=1027.62.95%=30.34Kg2CO n()=1027.6-61.66-30.34=935.6KgOH2 排出液物料： n()=662.20.07%=0.46Kg3NH n()=662.20.7%=4.86Kg2CO n()=162.2-0.46-4.86=656.9KgOH2表 3-9 物料平衡表輸 入輸 出 氣輸 出 液Kmol Kg %(重量) Kg kmol %(體積) Kmol Kg %(重量) 2C

40、O0.69 30.34 2.9525.5 0.58 2.950.11 4.86 0.73NH3.63 61.66 6.061.2 3.6 18.300.03 0.46 0.07OH251.98 935.6 91.05278.8 15.49 78.75 36.5 656.9 99.233.2 能量衡算3.2.1.合成塔合成塔(1) 物料及操作條件(183 14.2MPa)塔進(jìn)料 H t=167 P=14.2 MPa氣相vH排出液FW精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) Kmol %(體積) Kg %(重量) P/ MPa 9.3 12.9 409.2 27.4 1.8 2CO 51.2 7

41、1.2 870.4 58.4 10.13NH惰性氣體 0.6 0.8 17.4 1.2 0.2 10.8 15.1 194.4 13.0 2.1OH2合計(jì) 71.9 1491.4 14.2 液相()lH 合計(jì)2CO3NHOH2 Kmol 62.4 156 13.6 232.0 Kg 2745.6 2652 244.8 5642.4 由于生成甲銨24232COONHNHCONH相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2 Kmol 62.4 31.2 13.6 Kg 4867.2 530.4 244.8%(重量) 95.2 4.8(氨水)的濃度： 530.4/(530.4+244.8)100%=68.

42、4%3NH出塔氣 G Kmol %(體積) Kg % (重量) P/ MPa 1.8 2.2 79.2 40.9 3.12CO 5.7 70.6 96.9 50.1 10.03NH惰氣 0.6 7.4 17.4 8.9 1.1合計(jì) 8.1 193.5 14.2出塔液 F： 合計(jì)2CO3NHOH2rU Kmol 28.3 118.3 66 41.6 254.2 Kg 1254.2 2011.1 1188 2496.5 6940.8 相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2rU Kmol 28.3 61.7 66 41.6 Kg 2207.4 1048.9 1188 2496.5 %(重量) 31.

43、8 32.2(氨水) 36 氨水濃度： 1048.9/(1048.9+1188) 100% =46.9%(2) 計(jì)算：a 進(jìn)塔氣帶入vH1q t=167 P=1.8 MPa i=850 12CO1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=7281.kgkJ精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)=409.2(728-850)1H =-49922 kJ t=167 P=10.1 MPa i=18533NH1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=17661.kgkJ =870.4(1766-1853)2H =-75724kJ惰氣 t=167 P=0.2 MPa i=4581.kgkJ

44、 t=25 P=0.1 MPa i=3001.kgkJ =17.4(300-458)3H =-2749kJ t=167 P=2.1 MPa i=1527OH21.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=1051.kgkJ =194.4(105-1527)4H =- kJ=+1q1H2H3H4H =-kJb 進(jìn)塔液帶入；lH2q 平均溫度 t=(167+25)/2 =96 則 =1.951232)(NHCOpC11.kgkJ 68.4%氨水 =5.23 pC11.kgkJ =1.950.952+5.230.048=2.1平pC11.kgkJ=5642.42.1(25-167)2q =-kJc

45、 出塔氣帶入的；3q t=183 P=3.1 MPa i=8622CO1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=7281.kgkJ =79.2(862-728)1H =10612kJ t=183 P=10.0 MPa i=19243NH1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=17661.kgkJ =96.9(1766-1924)2H =15310kJ惰氣 t=183 P=1.1 MPa i=4531.kgkJ精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) t=25 P=0.1 MPa i=3001.kgkJ =17.4(453-300) =26623HkJ=+3q1H2H3H =28

46、584kJd 出塔液帶出；4q 平均溫度 t=(183+25)/2 =104 則 =1.95232)(NHCOpC11.kgkJ 46.9%氨水 =4.9pC11.kgkJ =1.84rUpC11.kgkJ =1.950.318+4.90.322+1.840.36=2.1平pC11.kgkJ=6940.82.6(183-25) =4qkJe 生成甲銨放熱；5q生成尿素 41.6 Kmol 需甲銨 41.6Kmol其中進(jìn)塔液中轉(zhuǎn)化尿素的甲銨為： 62.4-28.3=34.1Kmol未轉(zhuǎn)化為尿素物質(zhì)的量： 41.6-34.1=7.5Kmol)()(32gNHgCO 3123232.159243)(

47、)()()(kmolkJsNHCOgNHgCO=7.5(-) =-5qkJf 甲銨(s)熔融吸熱；6q熔融熱 20292；1232)(NHCO1.kmolkJ=7.520292=6qkJg 生成尿素吸收熱7q1222232.28451)()()(kmolkJOHlNHCONHCO=46.128451=7qkJh 熱損失；8q=-185038qkJ表 3-10 合成塔熱量平衡表輸入輸出項(xiàng)目 熱量()kJ進(jìn)塔氣帶入 vH1q進(jìn)塔液帶入 lH2q生成甲銨放熱 5q合計(jì) 項(xiàng)目 熱量()kJ出塔氣帶入的 285843q出塔液帶出 4q甲銨(s)熔融吸熱 6q生成尿素吸收熱 7q精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上

48、專心-專注-專業(yè)熱損失 185038q合計(jì) 3.2.2 氣提塔氣提塔(1) 操作條件及物料： 進(jìn)塔液：t=183 P=14.2 MPa 合計(jì)2CO3NHOH2rU Kmol 28.3 118.3 66 41.6 254.2 Kg 1245.2 2011.1 1188 2496.5 6940.8相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2rU Kmol 28.3 61.7 66 41.6 Kg 2184 1048.9 1188 2496.5 %(重量) 31.5 32.5(氨水) 36氨水濃度 ：1048.9/(1048.9+1188) 100%=46.9%出塔液：t=165 P=14.2 MPa 合

49、計(jì)2CO3NHOH2rU Kmol 7.6 16.2 58 41.6 123.4 Kg 28.3 275.4 1044 2496.5 4150.3相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2rU Kmol 7.6 1.0 58 41.6 Kg 592.8 17 1044 2496.5 %(重量) 14.3 25.5(氨水) 60.2氨水濃度 ：17/(17+1044) 100%=1.6%(2) 計(jì)算：a 進(jìn)塔氣帶入；1q t=100 P=14.0 MPa i=746 2CO1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=7281.kgkJ=1830.4(728-746)1H =-32947 kJ惰氣

50、 t=100 P=0.2 MPa i=3401.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=3001.kgkJ =17.4(300-340)2H =-696kJ=+1q1H2H =-33643kJ精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)b 出塔氣帶入的；2q t=180 P=5.1 MPa i=865 2CO1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=7281.kgkJ=2741.2(865-728)1H = kJ t=180 P=8.3 MPa i=19543NH1.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=17661.kgkJ =1735.7(1954-1766)2H =kJ惰氣

51、t=180 P=0.1 MPa i=4651.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=3001.kgkJ =17.4(465-300)3H =2871kJ t=180 P=0.7 MPa i=2334OH21.kgkJ t=25 P=0.1 MPa i=1051.kgkJ =144(2334-105)4H = kJ=+2q1H2H3H4H =-kJc 進(jìn)塔液帶入；3q=-3qkJd 出塔液帶出；4q 平均溫度 t=(165+25)/2 =104 則 =1.95232)(NHCOpC11.kgkJ 1.6%氨水 =4.26pC11.kgkJ =1.84rUpC11.kgkJ =1.950.1

52、43+4.90.225+1.840.604=2.5平pC11.kgkJ=4150.32.5(165-25)4q =kJe 甲銨凝固放熱；5q甲銨分解后的物質(zhì)的量： 28.3-7.6= Kmol甲銨熔融熱 -20292 1.kmolkJ=20.7(-20292)5q精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) =-kJf 甲銨分解熱；6q=20.7=6qkJg 蒸汽加熱帶入量；7q=7qkJ表 3-11 熱量平衡表輸入輸出項(xiàng)目 熱量()kJ進(jìn)塔氣帶入 336431q進(jìn)塔液帶入 3q甲銨凝固放熱 5q蒸汽加熱帶入量 7q合計(jì) 項(xiàng)目 熱量()kJ出塔氣帶入的 2q出塔液帶出 4q甲銨(s)分解熱 6q

53、合計(jì) 3.2.3 高壓甲銨冷凝器高壓甲銨冷凝器a 物料及操作條件(167 14.2MPa)進(jìn)塔氣： t=180 P=14.2 MPa Kmol %(體積) Kg %(重量) P/ MPa 62.3 36 2741.2 59.1 5.1 2CO 102.1 59 1735.7 37.4 8.33NH惰性氣體 0.6 0.3 17.4 0.4 0.1 8 4.7 144 3.1 0.7OH2合計(jì) 173 4638.3 14.2進(jìn)塔液： t=132 P=14.2 MPa 2CO3NHOH2 Kmol 9.4 105.1 16.4 Kg 413.6 1786.7 295.2 相當(dāng)于 合計(jì)232)(NH

54、CO3NHOH2 Kmol 9.4 86.4 16.4 112.2 Kg 733.2 1468.4 295.2 2497.2%(重量) 29.4 70.6(氨水)的濃度： 1468.4/(1468.4+295.2)100%=83.3%3NH(2) 計(jì)算：a 進(jìn)塔氣帶入；1q精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)=-1qkJb 進(jìn)塔液帶入的；2q 平均溫度 t=(132+25)/2 =78.5 則 =1.95232)(NHCOpC11.kgkJ 83.3%氨水 =5.02 pC11.kgkJ =1.950.294+5.230.706=4.1平pC11.kgkJ=2497.24.1(25-13

55、2)2q =-kJc 出塔氣帶入；vH3q=3qkJd 出塔液帶入；lH4q= 4qkJe 生成甲銨(s)放熱；5q62.4-9.4=53 Kmol生成甲銨固體反應(yīng)熱 -1.kmolkJ=53(-)5q =-kJf 甲銨熔融熱；6q=5320292=6q1.kmolkJg 產(chǎn)生蒸汽吸熱；7q=7qkJ表 3-12 熱量平衡表輸入輸出項(xiàng)目 熱量()kJ進(jìn)塔氣帶入 1q出塔液帶入 2q生成甲銨放熱 5q合計(jì) 項(xiàng)目 熱量()kJ出塔氣帶入的 3q出塔液帶出 4q甲銨熔融熱 6q蒸汽吸熱 7q合計(jì) 3.2.4 高壓洗滌器高壓洗滌器(1) 物料及操作條件(14.2MPa)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-

56、專注-專業(yè)放空氣 t=100 P=13.9 MPa 惰氣 0.6 Kmol 17.4 Kg進(jìn)塔氣 t=183 P=14.2 MPa Kmol %(體積) Kg %(重量) P/ MPa 1.8 22 79.2 40.9 3.1 2CO 5.7 70.6 96.9 50.1 10.03NH惰性氣體 0.6 7.4 17.4 8.9 1.1合計(jì) 8.1 193.5 14.2進(jìn)塔液 t=75 P=0.25MPa 合計(jì)2CO3NHOH2 Kmol 7.6 16.2 16 39.8 Kg 334.4 275.4 288 897.8相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2 Kmol 7.6 1 16 Kg

57、592.8 17 288 %(重量) 66 34(氨水)的濃度： 17/( 17+288)100%=5.6%3NH出塔液 t=165 P=13.9 MPa 合計(jì)2CO3NHOH2 Kmol 9.4 21.9 16 47.3 Kg 413.6 372.3 288 1073.9相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2 Kmol 9.4 3.1 16 Kg 733.2 52.7 288 %(重量) 68.3 31.7(氨水)的濃度： 52.7/( 52.7+288)100%=15.5%3NH(2) 計(jì)算：a 放空氣體帶入；1q惰氣 t=100 P=13.8 MPa i=3801.kgkJ t=25 P

58、=0.1 MPa i=3001.kgkJ =17.4(380-300) =13923HkJb 進(jìn)塔氣帶入；2q=-285842qkJc 進(jìn)塔液帶入；3q 平均溫度 t=(75+25)/2 =50精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 則 =1.95232)(NHCOpC11.kgkJ 5.6%氨水 =4.83 pC11.kgkJ =1.950.66+5.230.34=2.93平pC11.kgkJ=897.82.93(25-75) =-.83qkJd 出塔液帶入；4q 平均溫度 t=(105+25)/2 =95 則 =1.95232)(NHCOpC11.kgkJ 15.5%氨水 =4.5 p

59、C11.kgkJ =1.950.683+5.230.317=2.67平pC11.kgkJ=897.82.93(105-25) =.64qkJe 生成甲銨(s)放熱；5q9.4-7.6=1.8 Kmol生成甲銨固體反應(yīng)熱 -1.kmolkJ=53(-) =-5qkJf 甲銨(s)熔融吸熱；6q熔融熱 20292；232)(NHCO1.kmolkJ=1.820292=36525.66qkJg 冷卻水吸熱；7q=17896.67qkJ表 3-13 熱量平衡表輸入輸出項(xiàng)目 熱量()kJ進(jìn)塔氣帶入 285842q出塔液帶入 .83q生成甲銨放熱 .45q合計(jì) .2項(xiàng)目 熱量()kJ出塔氣帶入的 .61q

60、出塔液帶出 13924q甲銨熔融熱 36525.66q冷卻水吸熱 17896.67q合計(jì) .83.2.5 精餾塔精餾塔(1)物料及操作條件(0.3MPa)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)進(jìn)塔液 t=105 P=14.2 MPa 合計(jì)2CO3NHOH2rU Kmol 7.6 16.2 58 41.6 123.4 Kg 28.3 275.4 1044 2496.5 4150.3相當(dāng)于 232)(NHCO3NHOH2rU Kmol 7.6 1.0 58 41.6 Kg 592.8 17 1044 2496.5 %(重量) 14.3 25.5(氨水) 60.2氨水濃度 ：17/(17+104