【《尿素合成工艺中的物料衡算计算过程案例》1200字】

尿素合成工艺中的物料衡算计算过程案例1.1物料流程简图此次设计只做尿素合成工段与分离工段的相关模拟设计,未计算循环工段以及蒸发造粒工段,则物料流程简图如下:预混器预混器二段分解塔一段分离器尿素合成塔NH3CO2去蒸发段去低压吸收去中压吸收(注:CO2中含循环水)图2-1物料流程简图1.2合成塔1.1.1反应框图及数据计算查《氮肥工艺设计手册》[9](尿素)有:尿素成品中含N2量为:46%(折含尿素98.7%,其中不包括缩二脲含N量)则一段分解塔出口溶液中尿素的质量百分比[1]为:二段分解塔出口溶液中尿素的质量百分比[1]为:设一、二段分解塔出口的尿素溶液量分别为,(106t)/a,由尿素质量守恒有:对二段分解塔:对一段分解塔:查[1]知CO2转化率为64%,NH3/CO2=4.1,H2O/CO2=0.7又得知由合成塔生成的尿素量为:(忽略损失)故转化为尿素的CO2的量为:则未转化为尿素的CO2的量为:因此需进合成塔的CO2的总量为:NH3的进料量为:H2O的量为:反应过程反应过程NH39.42CO21.203H2O4.464NH2CONH21.138单位:107kmol/aNH313.70CO23.341H2O1.339图2-2合成塔物料方框图1.1.2物料计算计算基准:130万吨成品尿素由上有输入的各组分:则输出的各组分:由质量守恒定律:又合成塔里的反应为:那么生成的甲铵量消耗的液氨量则过量的氨量1.1.3合成塔物料平衡数据表表2-1合成塔的物料平衡表输入输出组分105t/a107kmol/a组分105t/a107kmol/aNH323.2913.70CO214.73.341H2O4.211.339NH316.019.42CO25.2931.203H2O8.0674.464CO(NH2)211.831.14总计41.219.38总计41.217.229（说明:进出物料差:,此量为合成反应因生成尿素从而减少的摩尔数.）因二氧化碳还以甲铵液形式出料则合成塔输出物料还可表示为:单位:(105t/a)CO(NH2)2:11.83CO(NH2)2:11.8330.5%CO2:5.293或NH4COONH2:9.38321.2%NH3:16.01氨水:19.98747.3%H2O:8.067其中:NH311.92H2O8.067总计41.2总计41.21.3一段分离器1.3.1反应框图及已知数据查[9]知一段分解塔出口溶液中各物料组分所占的百分数为:CO2:0.032NH3:0.082H2O:0.272CO(NH2)2:0.614一段分离器一段分离器A(104t)/a溶液CO2?NH3?H2O?41.2×105t/a溶液1.09×106t/a溶液CO2?NH3?H2O?CO(NH2)2?图2-3一段分离器物料方框简图1.3.2物料计算计算基准:130万吨成品尿素由质量守恒定律有:A=(4.22-1.09)×106=1.13×106t/a一段分解塔出口溶液中各物质组分含量为:则一段分塔出口气体中各物质组分含量为:由质量守恒有:与CO2形成甲铵消耗的液氨量为:生成的甲铵量:溶于水的氨量:1.3.3一段分离器物料平衡数据表表2-2一段分离器物料平衡表输入输出组分105t/a107kmol/a组分105t/a107kmol/aNH316.019.42CO25.2931.2H2O8.0674.48CO(NH2)211.81.13一段分解出口气体21.310.79NH314.38.4CO24.631.05H2O1.3871.326一段分解出口液体20.96.448NH31.711.006CO20.670.152H2O5.683.16CO(NH2)211.81.13总计41.217.23总计41.217.23一段分离器出口物质物料组成还可以表示为:单位(105t/a)CO(NH2)2:11.8CO(NH2)2:11.830.5%CO2:0.671或NH4COONH2:1.19321.2%NH3:1.71氨水:6.90747.3%H2O:5.68其中:NH31.227H2O5.68总计20.9总计20.91.4二段分解塔1.4.1反应框图及已知数据二段分解塔物料出入方框图,如图2-4:BB(105t)/a溶液CO2?NH3?H2O?20.9×105t/a溶液14.21×105t/a溶液CO2?NH3?H2O?CO(NH2)2?缩二脲?二段分解塔图2-4二段分解塔物料出入方框简图查[9]得二段分解塔出口溶液中各物质组分的质量百分数为:CO2:0.0055NH3:0.0083H2O:0.28CO(NH2)2:0.702缩二脲:0.00421.4.2物料计算计算基准:130万吨成品尿素二段分解塔出口液中各物质组分的质量为:则二段分塔出口气体中各物质组分的质量为:由质量守恒有:生成的甲铵量:消耗的液氨量:过量的液氨量:1.4.3二段分解塔物料平衡数据表表2-3二段分解塔物料平衡表输入输出组分105t/a106kmol/a组分105t/a106kmol/aNH31.7110.01CO20.671.53H2O5.6831.5CO(NH2)211.821.3一段分解出口气体3.88420.15NH31.5929.36CO20.5921.35H2O1.79.44一段分解出口液体14.2139.66NH30.1180.69CO20.0780.18H2O3.9821.1CO(NH2)29.9816.63缩二脲:0.060.06总计20.964.34总计18.09459.81(注:表中忽略该反应生成的氨气量)四川理工学院毕业设计(论文)热量衡算第三章二段分解塔出口物质物料组成还可表示为:单位:(105t/a)CO(NH2)2:9.98CO(NH2)2:9.98CO2:0.078或NH4COONH2:0.138