四川理工学院毕业设计(论文) 物料衡算
2.2.7 甲氨生成量
设未转化为尿素的CO2均以甲铵的形态出塔即为9.86 kmol或9.86×78=769.08 kg
其中：CO2 ：9.86 kmol或433.84 kg NH3 ：2×9.86=19.72 kmol或355.24 kg
2.2.8 过量NH3
生成尿素耗NH3： 16.79×2=33.58 kmol或570.86 kg 过量NH3为 109.265-33.58-19.72=55.965 kmol或951.405kg
2.2.9 生成H2O量
原料及甲铵带入水分及尿素反应生成水之和： 0.0156+17.3045+16.79=34.111 kmol 或613.998kg N2 和O2 量无变化同入口量
2.2.10 合成系统物料衡算表
表2.1 合成系统物料平衡
以每吨成品尿素为基准 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
输入物料 原料CO2气 其中：CO2
O2 N2 H2O 原料液氨 循环液氨 甲铵溶液 其中：NH3
CO2 H2O 尿素 总计
kg 743.37 735.06 2.89 5.14 0.28 568.31 765.425 1275.50 523.838 437.63 311.508 2.5 3352.6
kmol 17.0003 16.71 0.09 0.1847 0.0156 33.43 40.025 58.0965 30.814 9.94 17.306 0.042 148．5518
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
输出物料 反应后混合物 其中： 尿素 甲铵溶液 ｛CO2 NH3｝｝ NH3 H2O O2 N2 总计
kg 3352.6 1010.04 769.08 443.84 355.24 951.405 613.998 2.89 5.14 3352.6
kmol 136.76 16.832 9.86 9.86 19.72 55.965 34.111 0.09 0.1847 136.76
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2.3 预分离器的物料衡算
2.3.1 衡算条件
总的甲铵分解率为 88% 总的氨过量蒸出率 90% 预分离器的甲氨分解率 15%
预分离器的出口气相水分含量 4.65%（摩尔比） 一段分解分离器出口气相水分含量 17%
2.3.2 预分离器的出口气体组成
CO2： 9.86×0.15=1.479 kmol或65.076 kg 由过量氨蒸出：
NH3： 55.97×0.66=36.94 kmol或627.98 kg
由甲铵分解： NH3 ：1.48×2=2.96kmol或50.32kg 共计 36.94+2.96=39.90 kmol或678.3 kg 气体中的H2O：
除水以外气相中其他组分：1.48+39.90+0.09+0. 18=41.65 kmol 故水量为： 41.65×4.65/（100-4.65）=2.0312 kmol或36.562kg 惰性气体： O2 ：0.09 kmol或2.88 kg N2 ：0. 18 kmol或5.04 kg
2.3.3 预分离器出口溶液组成
溶液中的CO2
9.86-1.48=8.38 kmol或368.72 kg 溶液中的NH3
（55.97+19.72）-39.9=35.79 kmol或608.43kg
溶液中的H2O
34.11-2.04=32.07 kmol或577.26kg 溶液中的尿素为16.832 kmol或1010.04 kg
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2.3.4 预分离器物料衡算表
表2.2 预分离器物料平衡
以每吨成品尿素为基准
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
输入物料
kg
kmol 136.76 16.832 9.86 9.86 19.72 55.965 34.111 0.09 0.18
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
输出物料 出口气体 其中：CO2 NH3 H2O O2 N2
kg 788.858 65.076 678.30 36.562 2.88 5.04
kmol 43.69 1.479 39.90 2.0312 0.09 0.18 93.07 8.38 35.79 32.07 16.832 136.76
反应混合物 3352.6 其中： 尿素 1010.04 甲铵溶液 ｛CO2 NH3｝ NH3 H2O O2 N2
769.08 433.84 335.24 951.405 6013.998 2.89 5.14
出口溶液 2564.45 其中CO2 NH3 H2O 尿素
368.72 608.43 577.26 1010.04 3352.6
总计 3352.6 136.76 总计
2.4 一段分解塔物料衡算
2.4.1 出口气体组成
气体中的CO2
9.859×0.88-1.479=7.197kmol或316.67 kg 气体中的NH3
过量氨蒸出： 55.97×0.9-36.94=13.433kmol或228.361kg 由甲铵分解： 9.86×0.88×2=17.36 kmol或295.12 kg 由一段分解塔分解出的氨：17.36-2.96=14.4kmol或244.8kg 总氨量：
13.433+14.4=27.833kmol或473.161 kg
气体中的H2O： （7.2+27.83）×17/（100-17）=7.175或129.147 kg
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2.4.2 一段分解塔出口溶液组成
溶液中的CO2 ： 8.38-7.2=1.18 kmol或51.92kg 溶液中的NH3 ：35.79-27.83=7.96kmol或135.32 kg 溶液中的水：32.07-7.17=24.9kmol或448.2kg 溶液中的尿素 ： 16.832 kmol或1010.04 kg
2.4.3一段分解塔物料平衡表
表2.3 一段分解塔物料平衡
以每吨成品尿素为基准
序号 1 2 3 4 5
输入物料 出口溶液 其中CO2 NH3 H2O 尿素
kg 2564.45 368.72 608.43 577.26 1010.04
kmol 93.07 8.38 35.79 32.07 16.832
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
总计
2564.45
93.07
输出物料
kg
kmol 42.205
出口气体 918.978
其中：CO2 316.67 7.197 NH3 H2O
473.161 27.833 129.147 7.175
一段分解 塔出口液 其中CO2 NH3 H2O 尿素 总计
1645.48 50.872 51.92
1.18
135.32 7.96 448.2
24.9
1010.04 16.832 2564.45
93.07
2.5 二段分解塔物料衡算
2.5.1 衡算条件
一段及二段分解系统总的甲氨分解率 98.2% 一段及二段分解系统总的过量氨蒸出率 99.4% 二段分解塔出口气体内含水 25% 二段分解系统操作压力 0.3924MPa
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二段分解系统温度 120-150℃
2.5.2 缩二脲的计算
缩二脲的生成反应
2（NH2）2CO → NH2CONHCONH2 + NH3↑ 2×60 103 17 x 6 y 反应消耗的尿素量
x=6×2×60/103=6.99 kg或0.1165 kmol 放出NH3量y
y=6×17/103=0.99 kg或0.058 kmol
2.5.3 出口气体中的CO2
9.86.×(0.982-0.88)=1.0057kmol或44.252kg
气体中的NH3
由甲铵分解得氨
1.×2=2 kmol或34 kg 加入缩合反应放出氨
5.26+2+0.058=7.318 kmol或124.406 kg
2.5.3 出口气体中的H2O
（1+6.801）×25/（100-25）=2.773 kmol或49.914kg
2.5.4 二段分解塔出口溶液组成
溶液中的CO2： 1.18-1=0.18 kmol或7.92 kg
溶液中的NH3 ： 7.96-（5.26+2）=0.7 kmol或11.9kg 溶液中的水分 ： 24.9-2.77=22.13kmol或398.34kg 溶液中的尿素 ： 1010.04-6.99=1003.05 kg或16.718 kmol 溶液中的缩二脲： 6 kg或0.058 kmol
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