尿素各工段工艺数据.docx

一尿（日产 600t）一、解吸塔排走废液量计算： 进入系统水量：喷射蒸汽 ： 127.234kg尿素合成塔生成： 302.626kg计 ： 429.86kg解吸废液的量： 429.86+69.826（蒸汽）+1.2（尿素） +0.21（NH3）+0.35（CO2）=501.446kg/t 尿，12.536t/h；温度 65°C，压力 0.50Mpa二、加热蒸汽用量加热蒸汽用量一览表设备名称蒸汽参数热负荷kJ/tUr用汽量备注温度C压力MpaKg/tUrt/h液氨预热器103359冷凝液供热一段分解加热器190.711.2751707030.96864.3921.61二段分解加热器190.711.275300664.84152.2473.814一段蒸发器190.711.275472529.32239.275.982二段蒸发器190.711.275102551.251.931.30解吸塔190.711.27513789669.8261.746升压器190.711.2751052.625二段蒸发喷射器（A）190.711.27522.2340.556饱和器158.70.6-68.02-1.7005用在一蒸加热器冷凝液膨胀槽142.920.392-59.22-1.4805膨胀蒸汽合计2720672.321436.33735.93一尿蒸汽冷凝液方框流程图见下图：蒸汽来自界区35.93t/h液氨预热器计算： ⑴一段分解系统 ① 计算依据收入物料：A. 尿素合成塔排出气体条件：19.712Mpa, 188 °CNH3 47.622kg, 70.67% （体积），13.93Mpa （分压）CO2 18.049kg, 10.35% （体积），2.04 Mpa （分压）O2 2.8kg, 2.21% （体积），0.436 Mpa （分压）N2 18.621kg, 16.77% （体积），3.306 Mpa （分压）计 87.092kg，100% 19.712 MpaB. 尿素合成塔排出溶液尿素 1013.35kg 31.12%（重量）甲铵 705.654kg 21.67%（重量）氨水 1537.772kg 47.22%（重量） [其中氨 904.149kg 58.8%（重量），水 633.623kg 41.2%（重量） ]计 3256.776kg 100%C. 防腐空气条件：1.765Mpa, 40°CO2 0.595kg, 20.81% （体积），0.367 Mpa （分压）N2 1.98kg, 79.19% （体积），1.398 Mpa （分压）计 2.575kg，100%， 1.765 Mpa支出物料A. 一段分解气体条件： 1.765Mpa 120CNH3 1116.678kg , 81.7% （体积），1.442 Mpa （分压）CO2 364.762kg , 10.31% （体积），0.182 Mpa （分压）O2 3.395kg , 0.13% （体积），0.002 Mpa （分压）N2 20.601kg , 0.92% （体积），0.016 Mpa （分压）H2O 100.534kg , 0.95% （体积），0.123Mpa （分压）计 1605.97kg 100% 1.765 MpaB. 一段分解系统出口溶液条件： 1.765Mpa 160C尿素 1013.35kg 58.22%（重量，甲铵 91.026kg 5.23%（重量，氨水 636.097kg 36.55%(重量) [其中氨 103.008kg 16.19%(重量)，水 533.089kg 83.81%(重量)]计 1740.473kg 100%② 计算A. 尿素合成塔尾气降温降压吸热AH] 由尿素合成塔物料平衡，合成塔尾气焓值为：13.92Mpa, 188°C 时，i NH3=1853.5kJ/kg 2.04Mpa, 188C时，i CO2=882.8kJ/kg 0.436Mpa, 188C时，i O2=460kJ/kg 3.306Mpa, 188C时，i N2=490kJ/kg 一段分解气体焓值为：1.442Mpa，120C时，i NH3=1937.192kJ/kg0.182Mpa，120C时，i Co2=812.8kJ/kg0.002Mpa，120C时，i O2=360kJ/kg0.016Mpa，120C时，iN2=410kJ/kgAH1= 47.622 (1937.192-1853.5) +18.049 (812.951-882.8) +2.8 (360-460)+18.621(410-490) =955kJB. 防腐空气升温吸热 AH20.367Mpa，40C时，i O2=283kJ/kg1.398Mpa，40C时，i N2=317kJ/kgAH2=0.595(360-283) +1.98(410-317) =230kJC. 甲铵分解吸热 AH3分解甲铵量：705.654-91.026=614.628kg焓为状态函数，与过程无关，故甲铵的分解按下列过程进行188C液态甲铵降压降温至0.101Mpa，25C放热q1：查得平均比热容Cp =150.624kJ/(kmol・C) q1=150.624(25-188) = -24552kJ/kmol25 C甲铵凝固放热q2：q2= -20306 kJ/kmolO.lOIMpa, 25°C甲铵分解吸热 q3=15936O kJ/kmolO.lOIMpa, 25°C的气态氨与二氧化碳升温升压至出塔状态吸热为q4：0.101Mpa, 25C, iNH3=1757.28kJ/kg0.101Mpa, 25C, iCO2=728kJ/kg那么 q4=34 (1937.192-1757.28) +44 (812.951-728) =9855 kJ/kmol 千摩尔甲铵自进口至出塔状态分解热为 q：q= q1+ q2+ q3+ q4= -24552 -20306+159360 +9855=124357 kJ/kmol则甲铵分解吸热 AH3=614.628 kgx124357 kJ/kmol/78kg/kmol=979914kJD.氨水分解热AH4氨水分解按下列步骤进行：入口氨水自188 °C降温至25 C放热q1：据尿素合成塔热平衡，58.8%氨水平均比热容Cp =5.111kJ/(kgQq1=1537.772x5.111(25-188)=-1281107 kJ25°C氨水分解吸热q2：58.8%氨水积分溶解热为： -408.258kJ/kg16.19%氨水积分溶解热为： -777.13 kJ/kgq2=904.149kgx408.258-103.08 kgx777.13=289075kJ25°C未分解氨水升温吸热q3：查得16.19%氨水平均比热容Cp =4.519kJ/(kg・°C)q3=636.097x4.519(160-25) =388061kJ分解出的氨与水气化、升温吸热q4：25 C液氨，i=529.276kJ/kg25C水, i=104.6kJ/kg0.123Mpa, 120°C时，iH2O=2706.348kJ/kgq4= ( 904.149-103.008 )( 1937.192-529.276 ) + ( 633.623-533.089 )2706.348-104.6) =1389503kJ所以 AH4= q1+ q2+ q3+ q4= -1281107+289075+38806+1389503=785532 kJE. 未分解甲铵降温放热 AH5：查图，甲铵平均比热容Cp =151.879kJ/(kmol・°C)AH5=91.026x151.879 （160-188） /78= -4963kJF. 尿素降温放热AH6：取尿素平均比热容Cp =1.992kJ/（kg・°C）AH6=1013.35x1.992 （160-188） = -56521kJ6G. 热损失 AH7：查小合成氨设计手册知吨尿素热损失 AH7=1883.96kJ设热负荷为 AH8：根据热量平衡 AH1+AH2+AH3+AH4+AH5+AH6+AH7+AH8=0955+230+979914+785532-4963-56521+1883.96=0所以 AHq= -1707030.96 kJ81.275Mpa、190.71 °C的蒸汽的焓值为2784.8704kJ/kg，相应条件下冷凝液焓 值为 810.0224 kJ/kg。

加热蒸汽用量为：1707030.96 kJ/（2784.8704kJ/kg-810.0224 kJ/kg）= 1707030.96kJ/1974.8476=864.39 kg/tUr⑵ 二段分解系统① 计算依据收入物料一段分解出口液条件： 1.765Mpa， 160C尿素 1013.35kg 58.22%（重量）甲铵 91.026kg 5.23%（重量）氨水 636.097kg 36.55%（重量） [其中氨 103.008kg 16.19%（重量），水533.089kg 83.81%（重量） ]计 1740.473kg 100%支出物料A. 二段分解气条件： 0.294Mpa， 120CNH3 133.127kg, 65.55% （体积），0.193 Mpa （分压）CO2 44.416kg, 8.45% （体积），0.025 Mpa （分压）H20 55.91kg, 26% （体积），0.076Mpa （分压）计 233.453kg， 100%， 0.294 MpaB. 二段分解系统出口溶液条件：0.294Mpa, 140°C尿素 1006.36kg 66.78%（重量）甲铵 12.289kg 0.81%（重量）缩二脲 6.0kg 0.4%（重量）氨水 482.371kg 32.01%（重量）其中氨 5.192kg 1.080%（重量），水 477.179kg98.92%（重量） ]计 1507.02kg 100%C. 二段分解过程生成缩二脲6kg,其量甚微，其显热并入尿素计算，其反应 热及放出氨带走热量忽略不计。

D. 尿素溶液浓缩热很小，忽略不计② 计算A. 甲铵分解吸热AH1：分解甲铵量： 91.026-12.289=78.737kg160CM态甲铵降压降温至O.lOIMpa, 25C,查得平均比热容Cp =147.277kJ/（kmol-C）q1=147.277（25-160，= -19882kJ/kmol25 C甲铵凝固放热 q2: q2= -20306 kJ/kmolO.lOIMpa, 25C甲铵分解吸热 q3=159360 kJ/kmolO.lOIMpa, 25C的气态氨与二氧化碳升温升压至出塔状。