【《二氧化碳与氨生产尿素工艺的物料衡算计算过程案例》3400字】

二氧化碳与氨生产尿素工艺的物料衡算计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u17103二氧化碳与氨生产尿素工艺的物料衡算计算过程案例 1302331.1确定设计的工艺条件 1237241.2二氧化碳压缩系统 291661.3CH4N2O合成塔 4105641.4一段分解系统 5261101.5第二工段所设计的分解系统 5285211.6闪蒸槽 6244621.7第一工段所涉及的蒸发器 6185291.8第二工段蒸发操作器 717471.9产品的熔解及封装操作系统 7129711.10第一工段所涉及的蒸发器 8173551.11第二工段涉及的蒸汽冷凝器 8132781.12中间工段冷凝操作器 953721.13操作系统中的用水平衡及用水分配 9190881.14第二工段第一循环冷凝器 1362051.15第二工段第二循环冷凝器 13144391.16液氨冷凝器 14325181.17不可反应气体洗涤塔 14117151.18废气处理与回收塔 15291701.19相分离单元操作系统 16275521.20第一工段相溶解系统 161.1确定设计的工艺条件1.选用CH4N2O的基准量：把CH4N2O的基准值设定为110万吨。1.一般选用N的含量小于等于50%，约等于CH4N2O的含量为96.8%，原料当中不包括缩二脲所含的N的含量。3.消耗的定额/基准值：其中二氧化碳的消耗量设定为80万吨，氨的消耗量设定为50万吨千克，以此设定的进料量进行工艺计算。4.根据设定值求取氨的消耗值：消耗的值为：5.根据设定值可求取CO2的消耗值：消耗的值为：6.查相关手册确定参数可以求得吨CH4N2O的具体消耗与分配的量：造粒过程中以固体粉尘的状态损失的量为：2200kg在第一工段中甲铵通过泵传输时泄漏的量：40kg在封装工段、仓库储存及运输中的损失：1500.0kg在分离、处理废液中产品的消耗损失量：4000kg共计：77.4kg7.产品在两段蒸发系统中损失的量：蒸发循环系统第一工段消耗量：6000kg蒸发循环系统第二工段消耗量：4000kg总计：10000kg8.产品在循环过程中损失的量：蒸发循环系统第一工段夹带产品的量：6700kg蒸发循环系统第一工段夹带产品的量：3000kg循环系统中产品的量：9.反应过程中产生的缩二尿具体的分布情况：在第二工段过程中产生的量为蒸发循环系统第一工段消耗量蒸发循环系统第二工段消耗量：产品在高温高压输送过程中的产量：总共：1.2二氧化碳压缩系统1.查找CH4N2O设计手册从而确定工艺设计条件其中二氧化碳大约占97.72%，氮气占CH4N2O组分的1.45%，氧气占CH4N2O组分的0.83%，其它组分中产生的惰性气体以及非金属气体可以不做计算。1.具体生产工艺的计算(1)经过蒸发干燥后进入压缩系统的主要二氧化碳生成量所以产生的二氧化碳干气量为：(2)C2O气体带入水量H2O:(3)C2O气体在压缩系统中主要反应的损失量C02：5000kg或113.63kmol(4)经过蒸发干燥以后的二氧化碳气体C02：800000-49876=750124kg或N2：或11.96kmolO2：或851.87kmol计：或(5)经过压缩后CO2气体中含水量[：时，H2O压力故气相中含水量：(6)CO2压缩机各段排出水量H2O：或1.3CH4N2O合成塔1.条件(1)产品合成塔中的初始物质组成：二氧化碳/氨气=0.25；二氧化碳/水=1.43(2)塔内的工作压力及工作温度根据相关手册确定(3)根据相关操作手册查物性参数使二氧化碳的转化率为：68%(4)经过第一工段循环吸收系统使返回产品合成塔的水洗溶液二氧化碳/氨气=0.32，其中含有循环的产品4608吨。1.产品与其他物质计算(1)生成的产品计算:110万吨产品中含产品的质量99.7万吨；各种途径中损失的产品总质量为649.11吨；在各工段中被水解掉的产品的总质量为1.04万吨。当生成缩二脲时产品的消耗量为1100000*2*60/103=1281.55吨产品的合成塔中生成产品的总量：(2)入塔原料二氧化碳气体H2O：(3)进入合成塔的液氨总量循环液氨：(4)出塔气液混合物CH4N2O：C02：H2O：NH3：NH3：N2：1.4一段分解系统1.入塔气体的工艺性质(2)第一工段工艺气体的分离效率(3)第一工段分离后气体的总含水量(4)加入的经过防腐处理的空气总量1.加入各项气体的总量计算(1)加入的经过防腐处理的空气总量(2)一段分解气：02：N2：166.236+1.98=168.22kg(3)第一工段塔体出口CH4N2O溶液总量CH4N2O：C02：4139.59-3628.76=510.83kgNH3：H2O：1.5第二工段所设计的分解系统1.第二工段所涉及分解系统工艺参数根据相关物性及操作手册可查1.计算(2)第二工段经过分离所排出气体总量(式1.1)（式1.2）（式1.3）联立得：(3)二段分解排出尿液CH4N2O：C02：NH3：H2O：1.6闪蒸槽1.闪蒸槽所涉及的物料工艺条件根据相关物性及操作手册可查得1.闪蒸槽所涉及的物料工艺的计算缩二脲：(2)闪蒸槽排出气体NH3：H2O：1.7第一工段所涉及的蒸发器1.第一工段所涉及的蒸发器工艺操作条件根据相关物性及操作手册可查得1.第一工段所涉及的蒸发器工艺操作的数值的计算(1)产物经水分解后的计算生成C02：水：缩二脲：(4)一段蒸发器出口气体CH4N2O：C02：NH3：H2O：1.8第二工段蒸发操作器1.第二工段蒸发操作器工艺操作条件根据相关物性参数及操作手册可查得1.第二工段蒸发操作器工艺操作条件的计算（1）第二段蒸发操作器出口气体的组成及计算CH4N2O：25.0kgC02：kgNH3：H2O：1.9产品的熔解及封装操作系统1.产品的熔解及封装操作系统工艺操作条件根据相关物性参数及操作手册可查得1.产品的熔解及封装操作系统工艺操作条件的计算(1)在封装及熔融操作中产生的缩二脲的总量计算根据前面的计算可得出所产生的物质的总量(2)在封装及熔融操作中产生的CH4N2O总量的计算水：缩二脲：(3)在封装及熔融操作中操作系统因分解排放而产生的物质根据前述的计算公式可得出所产生的物质的产率1.10第一工段所涉及的蒸发器1.第一工段所涉及的蒸发器工艺操作条件根据相关物性参数及操作手册可查得1.第一工段所涉及的蒸发器工艺操作条件计算(1)第一工段所涉及的蒸发器工艺操作中产生的不凝性气体的计算根据已给定的值，与溶液呈平衡的NH3分压为，C02分压为0.257kpa[20]。故(2)一段蒸汽冷凝液产品：4779千克1.11第二工段涉及的蒸汽冷凝器1.第二工段涉及的蒸汽冷凝器的工艺操作条件所需工艺操作条件均可由物性参数及操作手册查得1.第二工段涉及的蒸汽冷凝器的工艺操作条件的计算(1)设气相中有，（式1.4）（式1.5）联立解得：二氧化碳= 氨气=水=1.61kg(2)二段蒸汽冷凝液CH4N2O：C02：NH3：H2O：1.12中间工段冷凝操作器1.中间工段冷凝操作器所涉及的工艺操作条件所涉及的相关操作参数均可由相关物性参数及操作手册查得1.中间工段冷凝操作器所涉及的工艺操作条件计算H2O：1.13操作系统中的用水平衡及用水分配1.操作系统中的用水平衡及用水分配系统水平衡(1)分离塔中已经排走的用水量计算进入系统中的用水的量离开系统中的用水的量1.蒸发操作器中的冷流体的分配H2O：(1)分离后的气体总量及组成NH3：分离后的气体组成：NH3：H2O：合计：(2)进入尾气吸收塔的蒸发冷凝液：C02：NH3：H2O：(3)返回吸收系统的蒸发冷凝液：二氧化碳：NH3：H2O：CH4N2O：合计：此溶液与二段蒸发冷凝液混合后加入低压吸收系统，其组成为[20]：C02：NH3：H2O：CH4N2O：合计：(4)加入二循一冷凝器的蒸发冷凝液(重量比)第二工段的分解气有二氧化碳：水：第二工段中经分离的气体有共计为所以有根据方程可得故加入第二工段第一冷凝器的蒸发冷流体为：二氧化碳：氨气：水：CH4N2O：合计：(5)加入二循二冷凝器的蒸发冷凝液二氧化碳：氨：水：CH4N2O：合计：1.14第二工段第一循环冷凝器1.第二工段第一循环冷凝器工艺操作条件数据根据物性参数及操作手册可查得。1.第二工段第一循环冷凝器工艺操作条件计算(1)第二工段物料溶液二氧化碳：氨：水：CH4N2O：(2)二循一冷凝器排出气体1.15第二工段第二循环冷凝器1.第二工段第二循环冷凝器工艺操作条件数据根据物性参数及操作手册可查得2.第二工段第二循环冷凝器工艺操作条件计算排出第二工段第二循环冷凝器的物料组成：二氧化碳：氨：水：kgCH4N2O：1.16液氨冷凝器1.液氨冷凝器工艺操作条件数据根据物性参数及操作手册可查得。1.计算氧气：氮气：共计故液氨冷凝操作器排出的气体中氨气含量为：进入液氨冷凝操作器气体中氨气的含量为：1.17不可反应气体洗涤塔1.不可反应气体洗涤塔工艺操作条件数据根据物性参数及操作手册可查得。1.不可反应气体洗涤塔工艺操作计算(1)不可反应气体洗涤塔工艺操作中所排出气体组分氧气：氮气：(2)不可反应气体洗涤塔工艺操作中所排出浓NH3水二氧化碳：氨：水：CH4N2O：1.18废气处理与回收塔1.废气处理与回收塔工艺操作条件数据根据物性参数及操作手册可查得。1.废气处理与回收塔工艺操作的计算(1)废气处理与回收塔中的尾气成分组成二氧化碳：氨：水：氧气：氮气：(2)尾气吸收塔排出碳铵液二氧化碳：氨：85.51+218.52-16.68=287.65kg水：CH4N2O：1.19相分离单元操作系统1.相分离单元操作系统工艺操作条件数据根据物性参数及操作手册可查得。1.相分离单元操作系统工艺操作的计算(1)相分离单元操作系统废液组成二氧化碳：氨：(3851.24+36.29)×0.07/(100-0.07-0.09)=1.73kg水：CH4N2O：(2)解吸气C02：75.71-3.48=71.23kgNH3：287.65-1.73=284.92kgH2O：1.20第一工段相溶解系统1.第一工段相溶解系统所吸收物料含量(1)第一工段分离工艺气体成分二氧化碳：或NH3：或H2O：或O2：或N2：或(2)二段甲铵溶液C02：