尿素合成工藝中的熱量衡算計(jì)算案例綜述1閃蒸槽熱量衡算1.1計(jì)算依據(jù)閃蒸槽的收入物料與支出物料如下表：表4.1閃蒸槽的收入物料與支出物料表收入物料支出物料二段分解塔出口尿液0.3MPa125~150℃閃蒸槽出口氣體尿素1010.68kg壓力0.04MPa甲胺10.81kg溫度106℃縮二脲6kgNH34.62kg氨4.60kgCO25.39kg水628.27kgH2O304.86kg合計(jì)1660.36kg合計(jì)314.87kg閃蒸槽出口尿素溶液如下表：表4-2閃蒸槽出口尿素溶液壓力溫度尿素縮二脲.氨甲胺水合計(jì)0.04MPa106℃1010.66kg6.0kg2.27kg5.42kg323.41kg1347.76kg由于甲胺與閃蒸槽中的蒸出殘氨量很小，所以對(duì)分解熱的計(jì)算過程可作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。在計(jì)算尿素溶液中帶入、帶出熱量時(shí)，可以忽略其它成分的存在。尿素溶液濃度在閃蒸槽進(jìn)口和出口之間差異較小，濃縮熱可忽略。1.2計(jì)算尿素溶液帶入熱量Q1：取尿素水溶液平均比熱容[7]；尿素水溶液帶出熱量Q2：熔出口溫度設(shè)為t℃，水溶液尿素的平均比熱容設(shè)為； KJ甲胺分解熱Q3：甲胺熔融熱：20306KJ/Kmol甲胺生成熱：-159350KJ/Kmol； 氨水分解熱Q4：氣氨在水中積分溶解熱為：入口氨水1.08%2048.44KJ；出口氨水0.34%2050.77KJ；KJ閃蒸槽帶走熱量Q5：設(shè)氣體出口溫度為100℃；各組分焓值如下所示：0.101Mpa、25℃時(shí)氨=1766.485KJ/Kg0.004Mpa、100℃時(shí)氨=1933.01KJ/Kg0.101Mpa、25℃時(shí)二氧化碳=728KJ/Kg0.001Mpa、100℃時(shí)二氧化碳=794.96KJ/Kg0.101Mpa、25℃時(shí)水=104.6KJ/Kg熱損失Q6：閃蒸槽規(guī)格φ=550，H=2910，保溫厚度90mm；散熱面積：m3；溫層表面溫度與環(huán)境溫度差值；據(jù)尿素合成塔熱量平衡計(jì)算得散熱量為：每噸尿素?zé)釗p失： 閃蒸槽熱量平衡 解得℃，與假設(shè)尿素出口溫度基本相符。4.2一段蒸發(fā)器熱量衡算1.1計(jì)算依據(jù)收入物料從閃蒸槽來的尿素溶液；溫度；尿素；甲胺；縮二脲；氨；水kg；合計(jì)1347.76kg。出一段蒸發(fā)器尿素溶液壓力；溫度130℃;尿素997.35kg;縮二脲7.0kg；水41.99kg；合計(jì)1046.34kg。一段蒸發(fā)氣體壓力；溫度130℃；尿素6.48kg；NH3：7.77kg；CO2：8.07kg；H2O：279.72kg合計(jì)302.04kg出一段蒸發(fā)器熱能回收段物料一段蒸發(fā)器尿素出口溫度為100℃，壓力為0.04MPa，取尿素溶液含水18%。設(shè)甲胺和過剩的氨氣全部在此分解進(jìn)入氣相，設(shè)縮二脲的生成，尿素的水解全部發(fā)生在加熱段。液相：100℃0.04MPa；尿素1010.66kg；縮二脲6.0kg；水180.22kg；合計(jì)1196.88kg；氣相：NH34.63kg0.0009MPa；CO23.06kg0.0003MPa；H2O143.19kg0.0388MPa；合計(jì)150.88kg；1.2計(jì)算尿素溶液帶入熱量Q1據(jù)閃蒸槽熱量平衡計(jì)算： KJ甲胺分解熱Q2甲胺熔融熱20306KJ/Kmol，甲胺生成熱-159350KJ/Kmol則Q2為：5.42氨水分解熱Q3氣氨在水中溶解熱為：氨水濃度：；則溶解熱：490.1447KJ/Kg 出熱能回收段尿素溶液帶出Q4取尿素水溶液平均比熱容2.625KJ/kg，則： 出熱能回收段氣相帶出Q5各組分焓值如下[19]：0.101Mpa，25℃時(shí)氨=1766.485KJ/Kg0.0009Mpa，100℃時(shí)氨=1934.263KJ/Kg0.101Mpa，25℃二氧化碳=728KJ/Kg0.0003Mpa，100℃時(shí)二氧化碳=794.96KJ/Kg0.101Mpa，25℃時(shí)水=104.6KJ/Kg0.0388Mpa，101℃時(shí)水=2661.024KJ/K=48368KJ尿素水解熱Q625℃時(shí)尿素生成熱為28470.2KJ/Kmol;甲胺生成熱159350KJ/Kmol;甲胺熔融熱20306KJ/Kmol;一段蒸發(fā)水解尿素4.5kg;KJ尿素濃縮熱Q7進(jìn)入一段蒸發(fā)器尿素溶液中尿素與水之比：（摩爾比）離開一段蒸發(fā)器尿素溶液中尿素與水之比：（摩爾比）尿素與水之比為1.362時(shí)，尿素溶解熱：;尿素與水之比為0.139時(shí)，尿素溶解熱：;出一段蒸發(fā)器氣體帶出熱量Q8各組分焓值如下[19]：0.0006MPa，130℃時(shí)，i（氨）=1999.952KJ/Kg;0.0003MPa，130℃時(shí)，i（二氧化碳）=800.665KJ/Kg;0.0321MPa，130℃時(shí)，i（水）=2742.612KJ/Kg;夾帶尿素平均比熱容為1.992KJ/(Kg?℃);出一段蒸發(fā)器尿素溶液帶出熱量Q9取尿素平均比熱容：；取水的平均比熱容：；溶液比熱容熱損失Q10a.熱能回收段熱損失Q10-1熱能回收段規(guī)格φ500，H=4500，保溫層厚度100mm，在此保溫條件下，保溫外表溫度與環(huán)境溫度差為16.8℃。散熱面積F：據(jù)尿素合成塔熱平衡計(jì)算：小時(shí)散熱量為：式中：49-傳熱系數(shù)b.加熱段及分離段熱損失Q10-2分離段，保溫層厚度;加熱段，保溫層厚度;在此保溫條件下，分離段保溫層外表溫度與環(huán)境溫度差為15.8℃，m2m2分離段：；加熱段：；小時(shí)散熱量:；;一段分解氣體冷凝放熱Q11熱平衡方程：熱負(fù)荷Q12熱平衡方程：（4-8）4.3二段蒸發(fā)器熱量衡算4.3.1計(jì)算依據(jù)收入物料一段蒸發(fā)器來尿素溶液;壓力；溫度130℃；尿素995.916kg；縮二脲7.0kg；水41.197kg；合計(jì)1044.413kg。二段蒸發(fā)器出口尿素溶液壓力溫度140℃度；尿素988.665kg；水5.0kg；縮二脲9.0kg；合計(jì)1002.665kg二段蒸發(fā)氣壓力溫度140℃度；尿素3.421kg；NH3=1.18kg；CO2=1.1kg；H2O=36.047kg，計(jì)41.748kg?？s二脲生成熱，尿素濃縮熱均忽略不計(jì)。4.3.2計(jì)算尿素溶液帶入熱量Q1據(jù)一段蒸發(fā)器熱量平衡熔融尿素帶出熱Q2取熔融尿素平均比熱容： 二段蒸發(fā)氣帶出熱Q3查組分焓值計(jì)算19-20]：夾帶尿素比熱容取;尿素水解產(chǎn)生熱Q4尿素水解量1.5kg25℃時(shí)，成熱:；甲胺生成熱:;甲胺熔融熱:;熱損失Q5分離段規(guī)格，保溫層厚度，90mm加熱段規(guī)格，保溫層厚度，100mm在此條件下，保溫層外表面溫度與環(huán)境溫度差值分離段為15.8℃，加熱段為16