四川理工学院毕业设计(论文) 热量衡算
甲铵比热 151.81kJ/kmol 尿素比热 1.99kJ/kg·℃ 35.9%氨水比热4.6002 kJ/kg·℃
Cp=151.81/78×0.254+1.99×0.393+4.6002×0.353=2.9 Q3=2564.49×2.898×(t-25)=7431.892t-185797.3
3.3.4 排出气相带出热
查CO2 T-S图
0.060 MPa 118 ℃ i=811.31kJ/kg 0.0981 MPa 25℃ i=727.67 kJ/kg Qco2=65.08×(811.31-727.67)=5443 kJ NH3气带出显热 查NH3 I-logP[5]图
1.612MPa ，118℃ i=1932.08kJ/kg 0.0981MPa ，25℃ i=1764.80 kJ/kg QNH3=678.3×(1932.08-1764.8)=113466 kJ H2O气带出显热 据H2OT-S图查
0.0833 MPa ，118℃ i=2714.118 kJ/kg 0.098 MPa 25℃ i=104.55kJ/kg QH2O=36.72×(2714.118-104.55)=95823 kJ 惰性气体带出显热（按空气计） 根据空气T-S图
0.011MPa 118℃ i=282.285kJ/kg 0.0981MPa 25℃ i =190.281 kJ/kg Q空气=8.03×（282.285-190.281）=738 kJ Q4= Qco2+ QNH3+ QH2O+ Q空气
=5443+113466+95823+738=215470 kJ
3.3.5 甲铵分解热量
在0.0981MPa时，25℃ 甲铵生成热 159166.92kJ/kmol
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甲铵熔融热 20282.7kJ/kmol
甲铵在1.7058MPa,120℃分解热为q=-133828.182kJ Q5=1.48×（-133828.182）=-198065.71kJ
3.3.6 NH4OH分解热
将NH4OH分解过程解析如下[6]：
NH4OH（液）——→NH4OH（液）——→NH4OH（液）+ 氨水（35.9%） 118℃ 41℃ 41℃ A: 取60.7%氨水比热5.018kJ/kg·℃ QA =1565.47×5.018×(118-41)=604875.69kJ 最初态：60.7%氨水混合热为397.29 kJ/kgNH3 最终态：35.9%氨水混合热为664.938 kJ/kgNH3
QB=323.51×664.938-951.49×397.29=-162903.37 kJ C: NH3在1.612MPa时汽化热为1095.68kJ/kg 分解NH3量为（951.49-323.51）=627.98 kg QC=(-1095.68) ×627.98 =-688065.13 kJ D:升温吸热
QD=qNH3+ q氨水=-（321967.998+139193.688）=-461161.686kJ Q6= QA+ QB+ QC+ QD
=604875.69-162903.37-688065.13-461161.686=-707254.496kJ
3.3.7 热损失
取热量损失约进入热负荷的1.19%
Q7=21140.01kJ
3.3.8 预分离器出口液相温度t℃的求取
因 ?Q1?7?0
11876314.99＋1326.48＝7431.892t-185797.3＋215471.44＋198065.71 ＋707254.496＋21140.01
ｔ＝123.994℃ 出口液相带出热量Q3
Q3=7431.892t-185797.3=7431.892×123.994-185797.3=735712.717kJ
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3.3.9 预分离器热量衡算表
表 3.2 预分离器热量衡算
以每吨成品尿素为基准 序号 1 2
输入热量 反应熔融带入 气相带入
kJ 1876315 1326
% 99.93 0.07
序号 输出热量 1 2 3 4 5
总计
1877641
100
kJ
% 39.18 11.47 10.55 37.67 1.13 100
反应熔融物 735712 排出气相 甲铵分解热 NH4OH分解热 热损失 总计
215470 198065 707254 21140 1877641
3.4 一段分解塔热量衡算
3.4.1 反应熔融物带出热量
反应熔融物比热计算
取17.51%氨水比热 4.6002 kJ/kg·℃ 尿素比热 1.991 kJ/kg·℃ 甲铵比热 151.807kJ/ kmol·℃
cp?4.6002?0.33?
_151.807?0.056?1.991?0.614?2.85kJ/kg?78 Q2=1645.57×2.85×（160-25）=633133.058kJ 反应熔融物带入的热量Q1=735712 kJ
3.4.2 气相中CO2带出的热量
由CO2T-S图查[5]
0.301 MPa 160 ℃ i=848.95 kJ/kg
0.0981 MPa 25 ℃ i=727.67 kJ/kg Q3=316.7×（848.95-727.67）=38409.376 kJ
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3.4.3 气相中NH3带出热量
由NH3 I-logP图查[5]
1.164 MPa 160℃ i=2036.63 kJ/kg 0.0981 MPa 25℃ i=1764.8kJ/kg
Q4=473.16×（2036.63-1764.8）=128619.083kJ/kg
3.4.4 气相中H2O带出热量
根据H2O i-s 图[5]
0.3 MPa 160℃ i=2776.85 kJ/kg 0.0981 MPa 25℃ i=104.55 kJ/kg
Q5=129.06×（2776.85 -104.55）=344887.038 kJ 气相带出热量总和为
Q3+Q4+Q5=38409.376+128619.083+344887.038=511915.497 kJ
3.4.5 甲铵分解吸热
甲铵分解量 653.68-92.18=561.50 kg=7.2 kmol 甲铵分解热 133828.18 kJ/kmol Q6=7.2×133828.18=963562.896 kJ
3.4.6 NH4OH分解热
35.9%氨水降温放热 取比热为4.6 kJ/kg·℃
QA=900.77×4.6×（160-30）=538660.46 kJ NH4OH分解热 查图得:
最初状态氨水浓度为35.9% NH3，混合热为664.94 kJ/kg NH3 最终状态氨水浓度为17.5% NH3，混合热为815.49 kJ/kg NH3 分解热 QB=95.15×815.49-323.51×664.9=-137507.926 kJ 氢汽比热
1.164 MPa 30℃ NH3汽化比热为1144.2kJ/kg
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分解NH3量为323.51-95.15=228.36 kg QC=228.36×（-1144.2）=-261289.512 升温吸热
氨气 1.164 MPa 30℃ i=1703.75kJ/kg 1.164 MPa 160℃ i= 2040.82 kJ/kg QNH3=228.36×（1703.75- 2040.82）=-76973.305 kJ 17.51%氨水，取其比热为4.6 kJ/kg·℃ Q氨水=543.35 ×4.6×（30-160）=-324923.3kJ
QD=Q氨+ Q氨水=-324923.3-76973.305=-401896.605 kJ Q7= QA+ QB+ QC+ QD
=538660.46-137507.926-261289.512-401896.605 =-262033.583 kJ
3.4.7 热损失
Q8=7895.62kJ
一段分解塔热平衡求取加入蒸汽热负荷 Q1+ Q= Q2+ （Q3+ Q4+ Q5）+ Q6+ Q7+ Q8
735712+ Q=633133.058+511915.497+963562.896+262033.583+7895.62
Q=1642827.986kJ
3.4.8一段分解热平衡表
表3.3 一段分解热平衡
以每吨成品尿素为基准 序号 输入热量 1 2
反应熔融物 加热蒸汽供给
kJ
%
序号 输出热量
反应熔融物 气相CO2 气相氨 气相水 甲铵分解 NH4OH分解 热损失 总计
kJ 633133 38409 128619 344887 963563 262033 7896 2378540
% 26.62 1.61 5.41 14.50 40.51 11.02 0.33 100
735712
1642828
30.93 1 69.07 2
3 4 5 6 7
总计 2378540 100
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