水溶液全循环法尿素蒸发系统工艺设计及优化毕业论文(编辑修改稿)

水溶液全循环法尿素蒸发系统工艺设计及优化毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

转化率有增值，但是 NH3/CO2＞ 时，随着氨 碳比的增中平衡转化率降低。 考虑原料的供给难度及转化率，可设氨碳比为 4。 根据半经验公式可算出水碳比为。 蒸发阶段主要是对尿液进行蒸发提纯，然后造粒，其中有少量的氨基甲酸铵分解生成尿素。 尿素产量为 25t/h，其中包括 Ur=24675Kg/h， Bi=250Kg/h，H2O=75Kg/h 又所设计题目的生产条件与实际生产条件相 近，可以使用生产现场 得到的收率做物料衡算。 可通过由产量反推出闪蒸槽物料组成 喷头尿素 在生成成品尿素中损失 尿素 为 ％固 入喷头熔融尿素为： 24675() = 造粒塔粉尘损失为 ％则 造粒塔粉尘损失量： ％ =则尿素损失为 = 计算基准 以一吨成品尿素为计算基准 成品规格 粒状尿素规格为： 含氮量 ％（折合尿素 ％）重量，（其中未含缩二脲含氮量） 缩二脲 1％ 水 ％ 原料消耗定额 年产 20104t 尿素装置通用设计采用的吨尿素原料消耗定 额为： NH3 600Kg CO2 785Kg 每吨成品尿素氨的损耗及其分配 : 总损失量： 600－ 98521760 － 10317103 = 式中 60—尿素的摩尔质量 17—氨的摩尔质量 103—缩二脲的摩尔质量 3—每摩尔缩二脲中所消耗氨的摩尔数 2—每摩尔尿素中所消耗氨的摩尔数 其中；解吸废液以尿素形式排出 造粒粉尘以尿素形式排出 熔融尿素生成缩二脲排出氨 成品包装储运 以尿素形式排出 一段甲铵泵泄露损失 一段蒸发冷凝器尾气损失 中间冷凝器尾气损失 尾吸塔尾气损失 解吸塔废液损失 液氨泵漏损 计 每吨成品尿素 CO2的损失及其分配 总损失量： 785－ 9854460 － 10244103 = 式中 44—CO2的摩尔质量 2—每摩尔缩二脲中所消耗 CO2的摩尔数 其中：解吸废液以尿素形式排出 造粒粉尘以尿素形式排出 成品包装储运以尿素形式排出 一段甲铵泵泄露损失 一段蒸发冷凝器尾气损失 尾吸塔尾气损失 解吸废液损失 CO2压缩机损失（包括系统泄露） 计 每吨成品尿素的损失及其分配 以造粒粉尘形式损失 成品包装储运损失 解吸废液损失 计 水解消耗的尿素量及其分配 一段蒸发系统 二段蒸发系统 计 循环尿素量 一段蒸发气体夹带尿素 二段蒸发气体夹带尿素 循环尿素量 += 缩二脲生成量及其分配 二段分解系统生成 熔融尿素输送生成 一段蒸发系统生成 二段蒸发系统生成 计 条件 （ 1） CO2气体组成 加防腐空气后，干基，体积％，惰气除氧气外全部按氮计。 CO2 ％ N2 ％ O2 ％ （ 2）进入 CO2压缩系统的干 CO2气体量 CO2： 785Kg O2： 78544 32= Kg N2: 78544 28= 干 CO2气体量： 785++= （ 3） CO2气体带入水量 H2O： （ ） 18= （ 4） CO2气体在压缩系统的损失量（干基） CO2： O2： 32= N2： 4844 28= （ 5）压缩后的 CO2气体量 (干基 ) CO2： =737Kg O2： = N2： = 计 (6)压缩后的 CO2气体含水量 CO2压缩机未设置五段水冷器，故压缩后的 CO2气体含水量为五段入口 CO2气体的饱和水蒸汽含量。 四段水分离器后泄露的水蒸汽忽略不计。 40℃ 时，水蒸汽压力 故气相含水量 : （ ） 180= (7)CO2压缩机各段排出水量 H2O = 条件 （ 1）尿 素合成塔原始物料组成 NH3∕CO2=4:1(摩尔比 ) H2O=（摩尔比） （ 2）操作条件 压力 P=195177。 温度 =188177。 2℃ (3)CO2转化率 根据以上条件可查表得 CO2转化率 63％ （ 4）原料液氨带入系统的水量忽略不计。 （ 5）由一段吸收系统返回尿素合成塔的氨基甲酸铵溶液中的 NH3/CO2=（摩尔比） ,含循环尿素 计算 （ 1）生成尿素的计算 每吨成品尿素含尿素 987Kg 损失尿素 水解尿素 生成缩二脲消耗尿素 10260103 = 式中 2—生成 1 摩尔缩二脲消耗尿素的摩尔数。 尿素合成塔应生成尿素量： 尿素 985+++= 消耗氨 217= 消耗二氧化碳 44= 生成水 18= （ 2）入塔原料 CO2气体 由 CO2压缩系统物料平衡可知： CO2 737Kg O2 N2 H2O （ 3）入塔一段甲铵溶液 CO2: 4460 737= NH3: 1744 = H2O: 1860 = 尿素： （ 4） 入塔液氨 NH3: 41760 = 原料氨消耗定额 600Kg 液氨泵泄露氨 30Kg 故入塔原料液氨 60030=570Kg 循环液氨 = （ 5）出塔气液混合物 尿素 += CO2 737+= NH3 += H2O ++= O2 N2 条件 （ 1）一段分解操作条件 压力 P= 温度 t=155～ 160℃ （ 2） 一段分解效率 甲铵分解率 ％ 总氨蒸出率 ％ （ 3）一段分解气含水量 ％ （ 4） 加入防腐空气 （标）。 计算 （ 1） 加入防腐空气 空气的摩尔标准体积按 计算，含氧量取 ，其余按氮计，空气含水量 忽略不计。 O2: 2 = N2： 2（ ） = （ 2）一段分解气 CO2 = NH3 = O2 += N2 += H2O(+++) （ ） = （ 3） 一段分解系统出口尿液 尿素 CO2 = NH3 = H2O = 条件 （ 1）二段分解操作条件 压力 P= 温度 t=125～ 150℃ （ 2）二段分解排出物料组成 查表得 溶液含氨 ％ （重量） 气相含水 26％ 溶液含 CO2 ％ (重量 ) （ 3）二段分解系统生成缩二脲 6Kg 计算 （ 1）生成缩二脲计算 消耗尿素 6260103 = 放出氨 617103 = 生成缩二脲 6Kg （ 2）二段分解排出气体 设气相中含 CO2—XKg,NH3—YKg， H2O—ZKg 据气液相组成列出算式： = + = Z18( X44 + Y17 ) =2674 联立解得： X(CO2) Y(NH3) Z(H2O) （ 3）二段分解排出尿液 尿素 = CO2 = NH3 += H2O = 缩二脲 6Kg 条件 （ 1）闪蒸槽操作条件 压力 M= 温度 t=106℃ （ 2）累计分解效率 甲铵分解率 ％ 过量氨蒸出率 ％ （ 3）闪蒸槽出口溶液组成 尿素：水 =75:24(重量比 ) 计算 尿素合成塔排出溶液总氨量 ， CO2含量 总过剩氨量： 3444 = （ 1） 闪蒸槽排出尿液 尿素 CO2 （ ） = NH3 ()+3444 = H2O 2475 = 缩二脲 6Kg （ 1） 闪蒸槽排出气体 CO2 = NH3 = H2O = 条件 （ 1）一段蒸发器操作条件 压力 P= 温度 t=130℃ （ 2）一段蒸发器出口尿液组成 溶液中所含的氨与二氧化碳经一段蒸发后全部气化进入气相，溶液中尿素：水 =95:4(重量比 ) （ 3） 一段蒸发气夹带尿素 ，蒸发过程生成缩二脲 ，水解尿素 计算 （ 1）水解尿素计算 消 耗尿素 消耗水 1860 = 生成 CO2 4460 = 生成 NH3 21760 = (2)生成缩二脲计算 生成缩二脲 1Kg 生成 NH3 117103 = 消耗尿素 1260103 = （ 3） 一段蒸发器出口尿液 尿素 = 水 495 = 缩二脲 6+1=7Kg （ 2） 一段蒸发器出口气体 尿素 CO2 += NH3 ++= H2O = 将一顿尿素换算成 25t／ h 可得物料衡算表 1 物料 组份 闪蒸槽出口尿液 一段蒸发后尿液 一段蒸发蒸汽 闪蒸槽出口气体 Kg/h W％ Kg/h W％ Kg/h W％ Kg/h W％ Ur Bi CO2 NH3 H2O O2 N2 总计 温度（ ℃ ） 106 130 130 106 压力（ Kpa） 条件 （ 1）二段蒸发器操作条件 压力 P= 温度 t=140℃ （ 2）二段蒸发蒸汽夹带尿素 ，蒸发过程中水解尿素 ，生成缩二脲2Kg。 计算 （ 1）水解尿素计算 消耗尿素 消耗 H2O 1860 = 生成 CO2 4460 = 生成 NH3 21760 = (2)生成缩二脲计算 生成缩二脲 2Kg 生成 NH3 217103 = 消耗尿素 2260103 = （ 3） 二段蒸发器出口熔融尿素 造粒、包装过程随空气及泄露尿素带走的水忽略不计，则熔融尿素含水量3Kg， 尿素 = 缩二脲 7+2=9Kg (4)二段蒸发器出口气体 尿素 CO2 NH3 += H2O = 条件 （ 1）生成缩二脲 （ 2）造粒粉尘损失尿素 （ 3）成品包装储运损失尿素 （ 4）随漏损尿素带走的水、缩二脲忽略不计。 （ 5）进出造粒塔的 空气数量不变，不作计算。 计算 （ 1）生成缩二脲计算 消耗尿素 1260103 = 生成缩二脲 1Kg 放出氨 117103 = （ 2）成品尿素 尿素 =987Kg 水 3Kg 缩二脲 9+1=10Kg （ 3）系统排放物料 氨 Kg 尿素 += 将一顿尿素换算成 25t／ h 可得物料衡算表 2 物料 组 份 二段喷射泵 B用蒸汽 二段蒸发后尿液 二段蒸发蒸汽 入二表冷气体 Kg/h W％ Kg/h W％ Kg/h W％ Kg/h W％ Ur Bi CO2 NH3 H2O O2 N2 总计 温度（ ℃ ） 45 140 压力（ Kpa） 一段蒸发冷凝器 条件 （ 1）一段蒸发冷凝器操作条件 压力 P= 温度 t=45℃ （ 2）尾气带走物料 NH3 CO。