二氧化碳與氨生產(chǎn)尿素工藝的物料衡算計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u17103二氧化碳與氨生產(chǎn)尿素工藝的物料衡算計算過程案例 1302331.1確定設(shè)計的工藝條件 1237241.2二氧化碳壓縮系統(tǒng) 291661.3CH4N2O合成塔 4105641.4一段分解系統(tǒng) 5261101.5第二工段所設(shè)計的分解系統(tǒng) 5285211.6閃蒸槽 6244621.7第一工段所涉及的蒸發(fā)器 6185291.8第二工段蒸發(fā)操作器 717471.9產(chǎn)品的熔解及封裝操作系統(tǒng) 7129711.10第一工段所涉及的蒸發(fā)器 8173551.11第二工段涉及的蒸汽冷凝器 8132781.12中間工段冷凝操作器 953721.13操作系統(tǒng)中的用水平衡及用水分配 9190881.14第二工段第一循環(huán)冷凝器 1362051.15第二工段第二循環(huán)冷凝器 13144391.16液氨冷凝器 14325181.17不可反應(yīng)氣體洗滌塔 14117151.18廢氣處理與回收塔 15291701.19相分離單元操作系統(tǒng) 16275521.20第一工段相溶解系統(tǒng) 161.1確定設(shè)計的工藝條件1.選用CH4N2O的基準(zhǔn)量：把CH4N2O的基準(zhǔn)值設(shè)定為110萬噸。1.一般選用N的含量小于等于50%，約等于CH4N2O的含量為96.8%，原料當(dāng)中不包括縮二脲所含的N的含量。3.消耗的定額/基準(zhǔn)值：其中二氧化碳的消耗量設(shè)定為80萬噸，氨的消耗量設(shè)定為50萬噸千克，以此設(shè)定的進料量進行工藝計算。4.根據(jù)設(shè)定值求取氨的消耗值：消耗的值為：5.根據(jù)設(shè)定值可求取CO2的消耗值：消耗的值為：6.查相關(guān)手冊確定參數(shù)可以求得噸CH4N2O的具體消耗與分配的量：造粒過程中以固體粉塵的狀態(tài)損失的量為：2200kg在第一工段中甲銨通過泵傳輸時泄漏的量：40kg在封裝工段、倉庫儲存及運輸中的損失：1500.0kg在分離、處理廢液中產(chǎn)品的消耗損失量：4000kg共計：77.4kg7.產(chǎn)品在兩段蒸發(fā)系統(tǒng)中損失的量：蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)第一工段消耗量：6000kg蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)第二工段消耗量：4000kg總計：10000kg8.產(chǎn)品在循環(huán)過程中損失的量：蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)第一工段夾帶產(chǎn)品的量：6700kg蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)第一工段夾帶產(chǎn)品的量：3000kg循環(huán)系統(tǒng)中產(chǎn)品的量：9.反應(yīng)過程中產(chǎn)生的縮二尿具體的分布情況：在第二工段過程中產(chǎn)生的量為蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)第一工段消耗量蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)第二工段消耗量：產(chǎn)品在高溫高壓輸送過程中的產(chǎn)量：總共：1.2二氧化碳壓縮系統(tǒng)1.查找CH4N2O設(shè)計手冊從而確定工藝設(shè)計條件其中二氧化碳大約占97.72%，氮氣占CH4N2O組分的1.45%，氧氣占CH4N2O組分的0.83%，其它組分中產(chǎn)生的惰性氣體以及非金屬氣體可以不做計算。1.具體生產(chǎn)工藝的計算(1)經(jīng)過蒸發(fā)干燥后進入壓縮系統(tǒng)的主要二氧化碳生成量所以產(chǎn)生的二氧化碳干氣量為：(2)C2O氣體帶入水量H2O:(3)C2O氣體在壓縮系統(tǒng)中主要反應(yīng)的損失量C02：5000kg或113.63kmol(4)經(jīng)過蒸發(fā)干燥以后的二氧化碳氣體C02：800000-49876=750124kg或N2：或11.96kmolO2：或851.87kmol計：或(5)經(jīng)過壓縮后CO2氣體中含水量[：時，H2O壓力故氣相中含水量：(6)CO2壓縮機各段排出水量H2O：或1.3CH4N2O合成塔1.條件(1)產(chǎn)品合成塔中的初始物質(zhì)組成：二氧化碳/氨氣=0.25；二氧化碳/水=1.43(2)塔內(nèi)的工作壓力及工作溫度根據(jù)相關(guān)手冊確定(3)根據(jù)相關(guān)操作手冊查物性參數(shù)使二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為：68%(4)經(jīng)過第一工段循環(huán)吸收系統(tǒng)使返回產(chǎn)品合成塔的水洗溶液二氧化碳/氨氣=0.32，其中含有循環(huán)的產(chǎn)品4608噸。1.產(chǎn)品與其他物質(zhì)計算(1)生成的產(chǎn)品計算:110萬噸產(chǎn)品中含產(chǎn)品的質(zhì)量99.7萬噸；各種途徑中損失的產(chǎn)品總質(zhì)量為649.11噸；在各工段中被水解掉的產(chǎn)品的總質(zhì)量為1.04萬噸。當(dāng)生成縮二脲時產(chǎn)品的消耗量為1100000*2*60/103=1281.55噸產(chǎn)品的合成塔中生成產(chǎn)品的總量：(2)入塔原料二氧化碳氣體H2O：(3)進入合成塔的液氨總量循環(huán)液氨：(4)出塔氣液混合物CH4N2O：C02：H2O：NH3：NH3：N2：1.4一段分解系統(tǒng)1.入塔氣體的工藝性質(zhì)(2)第一工段工藝氣體的分離效率(3)第一工段分離后氣體的總含水量(4)加入的經(jīng)過防腐處理的空氣總量1.加入各項氣體的總量計算(1)加入的經(jīng)過防腐處理的空氣總量(2)一段分解氣：02：N2：166.236+1.98=168.22kg(3)第一工段塔體出口CH4N2O溶液總量CH4N2O：C02：4139.59-3628.76=510.83kgNH3：H2O：1.5第二工段所設(shè)計的分解系統(tǒng)1.第二工段所涉及分解系統(tǒng)工藝參數(shù)根據(jù)相關(guān)物性及操作手冊可查1.計算(2)第二工段經(jīng)過分離所排出氣體總量(式1.1)（式1.2）（式1.3）聯(lián)立得：(3)二段分解排出尿液CH4N2O：C02：NH3：H2O：1.6閃蒸槽1.閃蒸槽所涉及的物料工藝條件根據(jù)相關(guān)物性及操作手冊可查得1.閃蒸槽所涉及的物料工藝的計算縮二脲：(2)閃蒸槽排出氣體NH3：H2O：1.7第一工段所涉及的蒸發(fā)器1.第一工段所涉及的蒸發(fā)器工藝操作條件根據(jù)相關(guān)物性及操作手冊可查得1.第一工段所涉及的蒸發(fā)器工藝操作的數(shù)值的計算(1)產(chǎn)物經(jīng)水分解后的計算生成C02：水：縮二脲：(4)一段蒸發(fā)器出口氣體CH4N2O：C02：NH3：H2O：1.8第二工段蒸發(fā)操作器1.第二工段蒸發(fā)操作器工藝操作條件根據(jù)相關(guān)物性參數(shù)及操作手冊可查得1.第二工段蒸發(fā)操作器工藝操作條件的計算（1）第二段蒸發(fā)操作器出口氣體的組成及計算CH4N2O：25.0kgC02：kgNH3：H2O：1.9產(chǎn)品的熔解及封裝操作系統(tǒng)1.產(chǎn)品的熔解及封裝操作系統(tǒng)工藝操作條件根據(jù)相關(guān)物性參數(shù)及操作手冊可查得1.產(chǎn)品的熔解及封裝操作系統(tǒng)工藝操作條件的計算(1)在封裝及熔融操作中產(chǎn)生的縮二脲的總量計算根據(jù)前面的計算可得出所產(chǎn)生的物質(zhì)的總量(2)在封裝及熔融操作中產(chǎn)生的CH4N2O總量的計算水：縮二脲：(3)在封裝及熔融操作中操作系統(tǒng)因分解排放而產(chǎn)生的物質(zhì)根據(jù)前述的計算公式可得出所產(chǎn)生的物質(zhì)的產(chǎn)率1.10第一工段所涉及的蒸發(fā)器1.第一工段所涉及的蒸發(fā)器工藝操作條件根據(jù)相關(guān)物性參數(shù)及操作手冊可查得1.第一工段所涉及的蒸發(fā)器工藝操作條件計算(1)第一工段所涉及的蒸發(fā)器工藝操作中產(chǎn)生的不凝性氣體的計算根據(jù)已給定的值，與溶液呈平衡的NH3分壓為，C02分壓為0.257kpa[20]。故(2)一段蒸汽冷凝液產(chǎn)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藝操作條件所需工藝操作條件均可由物性參數(shù)及操作手冊查得1.第二工段涉及的蒸汽冷凝器的工藝操作條件的計算(1)設(shè)氣相中有，（式1.4）（式1.5）聯(lián)立解得：二氧化碳= 氨氣=水=1.61kg(2)二段蒸汽冷凝液CH4N2O：C02：NH3：H2O：1.12中間工段冷凝操作器1.中間工段冷凝操作器所涉及的工藝操作條件所涉及的相關(guān)操作參數(shù)均可由相關(guān)物性參數(shù)及操作手冊查得1.中間工段冷凝操作器所涉及的工藝操作條件計算H2O：1.13操作系統(tǒng)中的用水平衡及用水分配1.操作系統(tǒng)中的用水平衡及用水分配系統(tǒng)水平衡(1)分離塔中已經(jīng)排走的用水量計算進入系統(tǒng)中的用水的量離開系統(tǒng)中的用水的量1.蒸發(fā)操作器中的冷流體的分配H2O：(1)分離后的氣體總量及組成NH3：分離后的氣體組成：NH3：H2O：合計：(2)進入尾氣吸收塔的蒸發(fā)冷凝液：C02：NH3：H2O：(3)返回吸收系統(tǒng)的蒸發(fā)冷凝液：二氧化碳：NH3：H2O：CH4N2O：合計：此溶液與二段蒸發(fā)冷凝液混合后加入低壓吸收系統(tǒng)，其組成為[20]：C02：NH3：H2O：CH4N2O：合計：(4)加入二循一冷凝器的蒸發(fā)冷凝液(重量比)第二工段的分解氣有二氧化碳：水：第二工段中經(jīng)分離的氣體有共計為所以有根據(jù)方程可得故加入第二工段第一冷凝器的蒸發(fā)冷流體為：二氧化碳：氨氣：水：CH4N2O：合計：(5)加入二循二冷凝器的蒸發(fā)冷凝液二氧化碳：氨：水：CH4N2O：合計：1.14第二工段第一循環(huán)冷凝器1.第二工段第一循環(huán)冷凝器工藝操作條件數(shù)據(jù)根據(jù)物性參數(shù)及操作手冊可查得。1.第二工段第一循環(huán)冷凝器工藝操作條件計算(1)第二工段物料溶液二氧化碳：氨：水：CH4N2O：(2)二循一冷凝器排出氣體1.15第二工段第二循環(huán)冷凝器1.第二工段第二循環(huán)冷凝器工藝操作條件數(shù)據(jù)根據(jù)物性參數(shù)及操作手冊可查得2.第二工段第二循環(huán)冷凝器工藝操作條件計算排出第二工段第二循環(huán)冷凝器的物料組成：二氧化碳：氨：水：kgCH4N2O：1.16液氨冷凝器1.液氨冷凝器工藝操作條件數(shù)據(jù)根據(jù)物性參數(shù)及操作手冊可查得。1.計算氧氣：氮氣：共計故液氨冷凝操作器排出的氣體中氨氣含量為：進入液氨冷凝操作器氣體中氨氣的含量為：1.17不可反應(yīng)氣體洗滌塔1.不可反應(yīng)氣體洗滌塔工藝操作條件數(shù)據(jù)根據(jù)物性參數(shù)及操作手冊可查得。1.不可反應(yīng)氣體洗滌塔工藝操作計算(1)不可反應(yīng)氣體洗滌塔工藝操作中所排出氣體組分氧氣：氮氣：(2)不可反應(yīng)氣體洗滌塔工藝操作中所排出濃NH3水二氧化碳：氨：水：CH4N2O：1.18廢氣處理與回收塔1.廢氣處理與回收塔工藝操作條件數(shù)據(jù)根據(jù)物性參數(shù)及操作手冊可查得。1.廢氣處理與回收塔工藝操作的計算(1)廢氣處理與回收塔中的尾氣成分組成二氧化碳：氨：水：氧氣：氮氣：(2)尾氣吸收塔排出碳銨液二氧化碳：氨：85.51+218.52-16.68=287.65kg水：CH4N2O：1.19相分離單元操作系統(tǒng)1.相分離單元操作系統(tǒng)工藝操作條件數(shù)據(jù)根據(jù)物性參數(shù)及操作手冊可查得。1.相分離單元操作系統(tǒng)工藝操作的計算(1)相分離單元操作系統(tǒng)廢液組成二氧化碳：氨：(3851.24+36.29)×0.07/(100-0.07-0.09)=1.73kg水：CH4N2O：(2)解吸氣C02：75.71-3.48=71.23kgNH3：287.65-1.73=284.92kgH2O：1.20第一工段相溶解系統(tǒng)1.第一工段相溶解系統(tǒng)所吸收物料含量(1)第一工段分離工藝氣體成分二氧化碳：或NH3：或H2O：或O2：或N2：或(2)二段甲銨溶液C02：