年产6万吨尿素合成工艺设计样本.doc

年产6万吨尿素合成工艺设计目 录摘 要1ABSTRACT1第一章 总论21.1 概述21.1.1 尿素性质及用途21.1.2 市场需求31.2 文件综述41.3 设计任务起源6第二章 尿素生产工艺步骤62.1 生产方法确实定62.2 工艺步骤叙述72.3 工艺步骤简图8第三章 工艺计算83.1物料衡算83.1.1产量及产品质量和消耗定额83.1.2 计算条件确实定93.1.3 CO2压缩系统103.1.4 尿素合成塔113.1.5 预分离器133.1.6 一段分解系统143.1.7 二段分解系统153.1.8 闪蒸槽163.1.9 一段蒸发器163.1.10 二段蒸发器173.2 热量平衡计算183.2.1 尿素合成塔183.2.2 一段分解系统233.2.3 二段分解系统273.2.4 闪蒸槽293.2.5 一段蒸发器323.2.6 二段蒸发器36第四章 关键设备工艺计算384.1 尿素合成塔384.2 一段分解加热器384.2.1 计算依据384.2.2 传热温差394.2.3 传热面积394.3 一段分解塔分离器414.3.1 计算依据414.4 二段蒸发加热器424.4.1 计算依据424.4.2 传热温差42第五章 车间部署设计44第六章 成本估算456.1尿素生产成本费用456.2全体工人工资及附加费用456.3车间经费456.4企业管理费466.5销售费用466.6工厂成本46第七章 环境保护及安全生产46参考文件48致 谢49摘 要尿素是一个高浓度氮肥，是多种农作物关键营养起源，在国民经济中相关键作用。现在尿素生产方法关键有二氧化碳气提法，水溶液全循环法。本设计采取是水溶液全循环法。本设计进行了物料衡算和能量衡算，同时也进行了部分关键设备工艺计算，车间平面立面部署设计，成本估算，提出了安全环境保护方法，并绘制了带控制点工艺步骤图、厂区部署图、车间平面立面部署图及关键设备图。 关键词：尿素 水溶液全循环法 物料衡算 热量衡算 设备工艺计算 车间部署设计 ABSTRACTUrea is a high concentration of nitrogen fertilizer ,and urea is the major source of nutrition of crops, in the national economy have an important role. Urea production is currently the main method gas formulation of the reference gas, full-cycle method in aqueous solution. This design is used in full-cycle method in aqueous solution. Design tasks in accordance with the requirements for the material balance and energy balance, as well as a number of major process equipment, the layout design workshop elevation plane, cost estimates and to take security environmental protection measures, and draw a flow chart of control point band, factory layout, plant layout flat facade and main equipment plan.Key words: Urea; full-circulation with water solution; material balance; heat balance ; calculation of the process equipment; equipment layout design第一章 总论1.1 概述1.1.1 尿素性质及用途尿素别名碳酰二胺、碳酰胺、脲 。是由碳、氮、氧和氢组成有机化合物，又称脲（和尿同音）。分子式为CO(NH2)2， 无色或白色针状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固体颗机无臭无味。密度1335g/cm3。熔点1327。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微碱性。可和酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160分解，产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮(N)46，是固体氮肥中含氮量最高。 尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。尿素对热不稳定，加热至150160将脱氨成缩二脲。若快速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（机理：先脱氨生成异氰酸（HN=C=O），再三聚。）和乙酰氯或乙酸酐作用可生成乙酰脲和二乙酰脲。在乙醇钠作用下和丙二酸二乙酯反应生成丙二酰脲（又称巴比妥酸，因其有一定酸性）。在氨水等碱性催化剂作用下能和甲醛反应，缩聚成脲醛树脂。和水合肼作用生成氨基脲。2NH3+CO2NH2COONH4CO(NH2)2+H2O尿素易溶于水，在20时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径12毫米半透明粒子，外观光洁，吸湿性有显著改善。20时临界吸湿点为相对湿度80，但30时，临界吸湿点降至72.5，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。现在在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。 尿素是一个高浓度氮肥，属中性速效肥料，也可用了生产多个复合肥料。在土壤中不残留任何有害物质，长久施用没有不良影响。畜牧业可用作反刍动物饲料。 但在造粒中温度过高会产生少许缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。中国要求肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5。缩二脲含量超出1时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其它施用期尿素含量也不宜过多或过于集中。尿素是有机态氮肥，经过土壤中脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用。所以，尿素要在作物需肥期前48天施用。它能够大量作为三聚氰胺、脲醛树酯、水合阱、四环素、苯巴比妥、咖啡因、还原棕BR、酞青蓝B、酞青蓝Bx、味精等多个产品生产原料。尿素还有以下很多用途： 一、调整花量 为了克服苹果地大小年，遇小年时，于花后5-6周(苹果花芽分化临界期，新梢生长缓慢或停止，叶片含氮量呈下降趋势)叶面喷施0.5尿素水溶液，连喷2次，能够提升叶片含氮量，加紧新梢生长抑制花芽分化，使大年花量适宜。 二、疏花疏果 桃树花器对尿素较为敏感但嘎面反应较迟钝，所以，国外用尿素对桃和油桃进行了疏花疏果试验，结果表明，桃和油桃疏花疏果，需要较大浓度(7.4)才能显示出良好效果，最适合浓度为8-12，喷后12周内，即能达成疏花疏果目标。不过，在不一样土地条件下，不一样时期及不一样品种反应尚需深入试验。 三、水稻制种 在杂交稻制种技术中，为了提升父母本异交率，以增加杂交稻制种量或不育系繁种量，通常全部采取赤毒素喷施母本以减轻母本包颈程度或使之完全抽出；或喷施父母本，调整二者生长，使其花期同时。因为赤霉素价格较贵，用其制种成本高。大家用尿素替换赤霉素进行试验，在孕穗盛期、始穗期(20抽穗)使用1.5-2尿素，其繁种效果和赤霉素类似，且不会增加株高。 四、防治虫害 用尿素、洗衣粉、清水4:1:400份，搅拌混匀后，可预防果树、蔬菜、棉花上蚜虫、红蜘蛛、菜青虫等害虫，杀虫效果达90以上。 五、尿素铁肥 尿素以络合物形式，和Fe2+形成螯合铁。这种有机铁肥造价低，防治缺铁失绿效果很好。另外叶面喷0.3硫酸亚铁时加入0.3尿素，防治失绿效果比单喷0.3硫酸亚铁好。 1.1.2 市场需求用肥期来临，市场整体库存不够。夏季，农用需求备肥旺季不停临近，江苏、安徽、浙江、山东、河南、河北等很多省份立即就要进入用肥期，据国家相关部门统计，仅山东地域土地耕种面积较去年相比增加了300多万亩，用肥量必将大幅提升。因为现在粮食价格有所上调，尤其是绿豆、玉米等价格火爆，加上去年北方地域干旱使得粮食减产，能够估计今年秋季冬麦种植面积将有所增加，用肥量肯定增加。另外，今年开春以来，中国北方大部分地方一度出现了连续低温降雨“倒春寒”天气，严重地影响了夏熟作物生产。最严重是，夏熟作物生育期被推迟了，东北地域、江苏等地域春玉米整个长势也较往年显著偏弱。按理来说，依据以往气候条件部分影响，当地农户没有在玉米苗期施肥习惯。但今年就大不一样了，玉米播种后遭遇连续低温阴雨天气，种子出苗前，在土壤中时间较长，消耗养分较多，出苗后玉米生长势较弱，所以，今年不施肥不行。当地农业部门要求，今年玉米苗肥施用比较关键，忽略不得，每亩最少需要尿素58千克浇施。玉米是中国北方秋季最关键一大经济作物。今年因为气候特殊，反而得用尿素了，平添出来化肥用量，平添出来尿素市场。 中国部分地域尿素价格稳中略升。东北地域淡储市场及出口订单成交对山东、山西、河北 、河南等地域尿素价格带来支撑逐步显现出来 ，现在山西及山东地域部分大厂10月份订单已经基础排满 ，所以出厂报价缓慢上调 ,高端已经重回1500元吨略高水平。不过上调以后价格成交量不多 ，近期厂家 所实施关键全部是前期14701480元吨 上下接订单。西北地域临时没有用肥需求 ，各大厂家全部还在忙着联储，实际出厂成交价格不太明朗。不过从现在新疆地域代理 商批发报价通常在15701620元,甘肃地域代理商批发1640元吨左右，以陕西地域代理商批发l570l580元吨价格推算，实际出厂价格约在l500l550元吨水平。现在中下游市场采购主动性很低，尿素产品基础全部以联储形式积压在了上游代理商仓库里。 综合来看 ，近段时间一直表现平淡市场较开始有所好转，即使在供大于求现实状况下整体行情仍不乐观，但今年中原地域冬小麦播种二铵用量比较大，尿素作为氮肥补充也有少许需求。假如市场行情比较理想话 ，10月下旬秋播结束 以后 ，河北 、河南 、山东 、江苏、安徽等地域经销商很可能也会开始淡储采购，而且1 1月1日关税将再次调回l0近日已经有不少贸易商开始采购货物准备出口。这些原因聚到一起有可能会促成一波涨幅，不过限于整体市场环境不太理想，所以连续上涨可能性较小，而且涨幅也不会太大。1.2 文件综述尿素生产方法关键有不循环法及全循环法。原料液氨和净化后CO2气体，经压缩后进入尿素合成塔，合成反应液经一次减压分解其中未反应氨和CO2，舍氨尾气送往氨加工车间生成铵盐。未反应物不返回合成系统，故叫不循环法。若未反应物经减压加热分解，冷凝后部分返回合成系统，称为部分循环法。此法成本高，技术落后，早已淘汰不用。尿素全循环法关键有水溶液循环法和气提全循环工艺。尿素合成反应后，未转化反应物氨和CO2经过几段减压及加热分解，将其从尿素溶液中分离出来，然后全部返回合成系统，以提升原料氨和CO2利用率。此法称为全循环法。水溶液循环法是60年代起被广泛采取一类全循环工艺，是1932年美国杜邦企业发明水溶液全循环法深入改善。荷兰、日本、意大利、美国、瑞士和法国几家企业全部有各自专利，它们基础工艺相同，但在操作条件选择、热量回收方法和节能手段方面各有特点。经典步骤工艺关键点是：二氧化碳和氨被水吸收生成甲铵水溶液,返回尿素合成系统。水返回降低了转化率,并增加了水蒸发量,所以,用水量必需降到最低程度。合成系统条件是温度190200、压力 19.724.6MPa，氨和二氧化碳摩尔比3.54.5，合成塔内二氧化碳一次转化率为6272。氨总回收率大于99。甲铵分解采取逐层降压多级分解器法，每级中分解出来气体用下一级生成稀甲铵水溶液吸收，最终返回合成系统。此法工艺步骤较多，但其设计全部要求：最大程度地回收热量；甲铵水溶液循环量和水量降低到最低水平；最大程度地降低动力消耗；氨回收达成最好值。 气提全循环工艺出现在60年代中期，和其它全循环工艺不一样点在于用氨、二氧化碳或其它气体作为气提剂，在高压下（或和合成等压）促进甲铵分解。含有代表性二氧化碳气提工艺步骤是：从合成塔出来溶液依靠重力流入气提塔。气提塔结构为列管式降膜塔,温度保持在180190，溶液在列管内壁成膜从塔顶流向塔底；二氧化碳原料气从塔底进入，向上流动。从气提塔出来氨和二氧化碳流入高压甲铵冷凝器顶部，同时还送入稀甲铵循环溶液和一部分由合成塔引出溶液，确保有足够溶剂，使甲铵不致析出。从高压甲铵冷凝器底部流出溶液再返回合成塔，形成循环。从气提塔出来溶液经过阀降压，然后进入低压分解系统（包含精馏塔、加热器和闪蒸罐）。分离出来氨和二氧化碳再凝缩成稀甲铵溶液，返回高压系统。合成塔操作条件;压力约13.8MPa、温度180185、氨和二氧化碳摩尔比约 2.8。设备采取含钼低碳不锈钢（气提塔用高镍铬不锈钢）。 气提法工艺还有多个类型，如意大利斯纳姆企业氨气气提工艺、意大利蒙特爱迪生集团企业氨和二氧化碳双气提工艺、日本东洋工程企业节能型二氧化碳气提工艺、中国上海化工研究院等开发变换气气提和合成氨脱除二氧化碳联合生产工艺等。气提技术采取使甲铵分解和回收能够在较高压力下进行,对应地能够回收压力0.40.5MPa蒸汽供本系统自用，使每吨尿素蒸汽耗量降至1t以下。 中国小型尿素装置时吸收中尿素装置生产运行经验基础上发展起来。小型尿素装置出现了很多公益技术改善和发展。比如，一段分解采取预蒸馏步骤，一段吸收增设一吸冷却器、解吸设置冷凝器等等。使装置生产能力成倍增加，并降低了原料、动力消耗，提升产品质量。1.3 设计任务起源设计课题为年产6万吨尿素合成工艺设计，由老师指定。第二章 尿素生产工艺步骤2.1 生产方法确实定现在，中国大型厂采取多数是二氧化碳气提法和溶液全循环改良C法，小型厂绝大多数采取水溶液全循环法。水溶液全循环工艺即使是上世纪60年代技术，但因为中国对尿素工艺研究和开发，均以此工艺为主，所以在工艺设计、设备制造、操作技术和生产管理方面积累了丰富经验。此工艺在中国从1966年到经历了42年生产和技改，已创出汽耗为1100 Kg水平。深入回收热能，使汽耗降到900 Kg工艺也将出现。所以中国式改良型水溶液全循环法尿素新工艺立即诞生，它大大不一样于60年代传统预分离工艺。1986年中国小型氮肥厂碳铵改产尿素技术改造在山东邹城等三个小型氮肥厂水溶液全循环工艺试验装置上（4万t/年）相继取得成功。国家在“七五”和“八五”期间选择有条件小型氮肥厂，安排上百家企业采取水溶液循环法将碳酸氢铵产品改为尿素，推进了小型氮肥工业产品结构调整。小型尿素装置建成和投产后，技术改造工作不停取得新结果，小型尿素装置生产展现出产量增加、能耗降低，产品质量提升可喜局面，为企业取得了好经济效益，也为小型氮肥厂发展注入了新活力。上世纪90年代后期至今，小尿素厂加大了技改力度，使装置能力大幅度提升，汽耗大幅度下降，在中国是水溶液全循环法工艺装置高产低耗标兵。经过简单增产节能技术改造，汽耗可降至1100 Kg，众多原小氮肥厂新建尿素装置时仍采取此工艺，其投资低于CO2汽提工艺装置二分之一，如813，1220，1830规模厂相继建成。鲁西集团八厂水溶液全循环工艺装置设计为400 Kt/a，最近实产已达成500Kt/a。汽耗可望降至1000 Kg。这是中国现在最大生产规模水溶液全循环工艺装置，从汽耗降低水平来看，能够和大型CO2汽提、氨汽提工艺相媲美。本设计年产6万吨，为小型氨厂。因为改造水溶液全循环工艺装置，技改投资低，增产幅度大，汽耗下降显著，和现在引进NH3汽提装置或用高压圈改造装置相比，水溶液全循环工艺装置尿素因生产成本低更含有市场竞争力。所以本设计采取水溶液全循环法。2.2 工艺步骤叙述 水溶液全循环法工艺步骤为：纯度为98.5CO2气体（要求气体中氧含量保持在0.50.7）进入压缩机，经五段压缩后送入合成塔。 来自氨罐新鲜液氨，经过氨过滤进入液氨缓冲槽和回流氨混合进入高压氨泵，再经氨预热器加热进入合成塔。 由二氧化碳压缩机送来CO2气体、高压氨泵送来液氨和高压甲铵泵送来甲铵液同时送入合成塔底部。 出合成塔尿液经合成塔压力调整阀减压后，进入一段分解塔。尿液在一段分解塔闪蒸，液相在精馏段和一段分解分离器来气体进行逆流传热，尿液被深入分离。液相进入一段分解加热器加热，加热后尿液在一段分解分离器中进行气液分离。为预防设备管道被腐蚀，往一段分解加热器液相进口管补入空气。出一段分解器尿液进入二段分解塔顶部。出二段分解塔气体进入二循一冷和二循二冷冷凝吸收，出二段分解塔尿液进入闪蒸槽。 从一段分解塔从出来气体和低压甲铵泵送来稀甲铵液一起进入一段蒸发加热器下部热利用段，然后进入一段吸收塔底部。出一段吸收塔气氨在氨冷器中用水冷凝成液氨后，流至液氨缓冲槽。出氨冷器气体进入惰性气体洗涤塔，其中氨被氨水泵送来氨水吸收，出惰性气体洗涤塔气体送往尾气吸收塔。 来自解吸塔气体和二段分解塔来气体混合后，进入二循一冷底部，气相中大部分氨、二氧化碳和水被冷凝吸收，生成稀甲氨液由低压甲氨泵送入一段吸收塔。出二循一冷气体进入二循二冷底部，被蒸发冷凝液吸收，剩下气体送往尾气塔。 惰性气体洗涤塔出来气体和二循二冷出来气体进入尾气塔经洗涤后，残余气体放空，液体返回碳铵液槽。 碳铵液槽碳铵液经解吸泵送入解吸塔，出解吸塔气体进入二循一冷，出解吸塔废液经解吸换热器换热后排入地沟。 出二段分解塔尿液进入闪蒸槽被闪蒸后流入一段蒸发加热器。尿液经热利用段和加热段加热，在一段蒸发分离段分离出尿液去二段蒸发器，被管间蒸汽加热后进入二段蒸发分离器进行气液分离。液相熔融尿素，经熔融泵送往造粒喷头进行旋转喷洒造粒。 一段蒸发气相和闪蒸气相一道进入一段蒸发表冷器内冷凝为碳铵液。二段蒸发气相经升压器进入二段蒸发表冷凝器内冷凝。2.3 工艺步骤简图液氨尿素合成塔CO2压缩机分解分离吸收蒸发分离干燥造粒冷凝减压尿素冷凝含氨凝液第三章 工艺计算3.1物料衡算 3.1.1产量及产品质量和消耗定额3.1.1.1产量设计产量年产尿素6万吨，年开工时间340天。3.1.1.2产品质量符合GB2440-91国家农用尿素标准。表31 GB2440-91国家农用尿素标准指标名称一等品二等品指标名称一等品二等品含氮46.3046.0含缩二脲1.02.5含水0.61.0粒度 (0.82.6mm)90903.1.2 计算条件确实定3.1.2.1 计算基准以一吨成品尿素为计算基准。3.1.2.2 成品规格粒状尿素规格为：含氮量 46（折合尿素98.5，重量，其中未含缩二脲含氮量） 缩二脲 1.0 水 0.53.1.2.3原料消耗定额年产6104万吨尿素装置通用设计采取吨尿素原料消耗定额为：NH3 630Kg CO2 750Kg3.1.2.4 每吨成品尿素氨损耗及其分配总损失量：630985217/6010317/10366.882 Kg式中 60尿素摩尔质量； 17氨摩尔质量； 103缩二脲摩尔质量； 3每摩尔缩二脲中所消耗氨摩尔数； 2每摩尔尿素中所消耗氨摩尔数。其中：解吸废液以尿素形式排出 0.73Kg液氨泵漏损 47.51Kg尾气吸收塔放空损失 2.64Kg二段蒸发冷凝液排出 3.70Kg一段蒸发喷射器放空损失 4.63Kg造粒塔损失2.76Kg成品包装运输损失 4.27Kg总计 66.882 Kg3.1.2.5 每吨成品尿素CO2损失及分配总损失量：75098544/6010244/10319.123Kg式中 44 CO2摩尔质量；2每摩尔缩二脲中所消耗CO2摩尔数；其中： CO2压缩机损失 17.27Kg 解析塔废液排出 0.20Kg二段蒸发冷凝液排出 0.39Kg造粒塔损失 0.30Kg总共 19.123每吨成品尿素损失 1.49Kg 水解消耗尿素 2.18Kg 缩二脲生成量 3.27Kg 系统中循环尿素量 2.5Kg 3.1.3 CO2压缩系统3.1.3.1条件（1）CO2气体组成加防腐空气后，干基，体积%，惰气除氧外全部按氮计。CO2 95.7% N2 3.8% O2 0.5% 气体含硫量忽略不计。（2）O2气体进入压缩系统参数压力P=0.1052MPa 温度35C（3）CO2气体湿含量按吸入条件下饱和水蒸气含量计35C时，水蒸气压力为：0.0056MPa（4）CO2气体五段入口压力7.995MPa，40C，五段出口压力为20.595 MPa（绝），温度 125C3.1.3.2 计算（1）进入CO2压缩系统干CO2气体量CO2：750Kg或17.0454KmolO2：17.0454*0.5/95.70.089 Kmol或2.850KgN2：17.0454*4.0/95.70.6768 Kmol或18.9511Kg干CO2气体量：750+2.850+18.951=771.8011Kg或17.0454+0.089+0676817.8112Kmol（2）CO2气体带入水量 17.112*0.0056/（0.1052-0.0056）=1.0014 Kmol或18.026Kg（3）CO2气体在压缩系统损失量（干基）CO2：17.27Kg或0.3925KmolO2：0.3925*0.5/95.70.0020 Kmol或0.0656KgN2：0.3925*4.0/95.70.0156 Kmol或0.4364Kg（4）压缩后CO2气体量（干基）CO2：750-17.27=732.73 Kg或16.6529KmolO2：2.850-0.0656=2.194 Kg或0.06856 KmolN2：18.9510.436418.5146 Kg或0.6612Kmol总共：753.4386Kg或17.3827Kmol（5）压缩后CO2气体含水量CO2气体压缩机未设置五段水冷器，故压缩后CO2气体含水量为五段入口CO2气体饱和水蒸气含量。四段水分离器后泄露珠蒸气忽略不计。40C时，水蒸气压力为0.0074 MPa故气相含水量;17.3827*0.0074/(7.995-0.0074)0.0161 Kmol或0.290Kg（6）CO2压缩机各段排出水量H2O 18.026-0.29017.736 Kg或0.9853 Kmol3.1.4 尿素合成塔3.1.4.1 条件 （1）尿素合成塔原始物料组成NH3 / CO24.3(摩尔比) H2O / CO20.7（摩尔比）（2）操作条件压力：19.712 MPa 温度：1882C （3）CO2转化率维尔64（4）原料液氨带入系统水量忽略不计。（5）由一段吸收系统返回尿素合成塔氨基甲酸铵溶液中NH3 / CO23.2（摩尔比），含循环尿素2.5Kg3.1.4.2 计算（1）生成尿素计算每吨成品尿素含尿素 985Kg损失尿素 1.49 Kg水解尿素2.18Kg生成缩二脲消耗尿素 3.27*2*60/1033.81 Kg尿素合成塔应生成尿素量：985+1.49+2.18+3.81=992.48Kg或16.5413Kmol消耗氨 992.48*2*17/60562.405 Kg或33.0827Kmol消耗CO2：992.48*44/60727.819Kg或16.5413Kmol生成水：992.48*18/60297.744 Kg或16.5413Kmol（2）入塔原料二氧化碳气体由二氧化碳压缩系统物料平衡可知;CO2：16.6529 Kmol或732.73KgO2：0.06856 Kmol或2.194KgN2：0.6612 Kmol或18.5146KgH2O：0.0161Kmol或0.290Kg（3）入塔一段甲胺溶液CO2：992.48*44/(60*0.64)-732.73=404.487 Kg或9.1929KmolNH3：404.487*3.2*17/44=500.093 Kg或29.4172KmolH2O：992.48*18*0.7/(60*0.64)-0.290=325.368 Kg或18.0760Kmol循环尿素;2.5 Kg或0.04167Kmol（4）入塔液氨992.48*4.3*17/(60*0.64)-500.093=1389.237Kg或81.7198Kmol原料氨消耗定额 630 Kg液氨泵泄露 47.51 Kg故入塔原料液氨 630-47.51=582.49 Kg或34.264Kmol循环液氨 1389.237-582.49=806.747 Kg或47.4557Kmol（5）出塔气液混合物尿素 992.48+2.5=994.98 Kg或16.583Kmol二氧化碳 732.73+404.487-727.819=409.398 Kg或9.3045Kmol氨 1389.237+500.093-562.405=1326.925 Kg或78.0544Kmol水 297.744+0.290+325.368=623.402Kg或34.6334Kmol氧气 2.194 Kg或0.06856Kmol氮气 18.5146Kg或0.6612Kmol3.1.5 预分离器3.1.5.1 条件一段分解预分离器甲氨分解率为15%，过量氨蒸出率为66%一段预分离器出口气相水分含量4.65%（分子比）3.1.5.2 计算预分离器物料衡算出口气体组成二氧化碳 409.398*0.15=61.410 Kg或1.396Kmol过量氨：（1389.237+500.093）562.405316.427=1010.498Kg或59.441 Kmol过量氨蒸出 1010.498*0.66=666.929 Kg或39.23Kmol由甲铵分解率9.307*0.15*2=2.792 Kmol 或 47.464 Kg则气体中氨 666.929+47.464=714.393 Kg 或 42.023 Kmol水：（1.396+42.023+0.06856+0.6612）*4.65/(100-4.65)=2.153 Kmol或38.755 Kg氧气 2.194 Kg或0.06856Kmol氮气 18.5146Kg或0.6612Kmol预分离器出口尿液组成尿素 994.98 Kg或16.583Kmol二氧化碳 9.307-1.396=7.911 Kmol或348.084Kg氨 1326.925-714.393=612.532 Kg或36.03Kmol水 623.402-38.755=584.647 Kg或32.48Kmol3.1.6 一段分解系统3.1.6.1 条件（1）一段分解操作条件压力 1.765Mpa 温度t=155-160C （2）一段分解效率甲铵分解率 88% 总氨蒸出率 90%（3）一段分解气含水量 17%（摩尔比）（4）加入防腐空气2.0立方米（标）3.1.6.2 计算（1）加入防腐空气：空气摩尔标准体积按22.4L计，含氧取20.81%，其它按氮计，空气含水量忽略不计。氧气 2*0.2081/22.4=0.0186 Kmol或0.595Kg 氮气 2*（1-0.2081）/22.4=0.0707 Kmol或1.98Kg（2）一段分解气 出口气体组成CO2 9.307*0.88-1.396=6.794Kmol或298.94 KgNH3 59.441*(0.9-0.66)=14.266 Kmol或242.52Kg由甲铵分解得 9.73*0.88*2-2.792=13.588Kmol或231.00Kg则气体中总氨量为14.266+13.588=27.854 Kmol或473.518 KgO2 0.06856+0.0186=0.08716Kmol或2.789KgN2 0.6612+0.0707=0.7319Kmol或20.4932KgH2O （6.794+27.854+0.08716+0.7319）*0.17/（1-0.17）=7.264Kmol或130.758Kg（3）一段分解系统出口尿液尿素 994.98 Kg或16.583KmolCO2 7.911-6.794=1.117 Kmol或49.148 KgNH3 612.532-473.518=139.014Kg或8.177KmolH2O 584.647-130.758=453.889Kg或25.216Kmol3.1.7 二段分解系统3.1.7.1 条件（1）二段分解操作条件压力 0.392 MPa 温度150C（2）二段分解排出物料组成溶液含氮 0.75%（重量） 溶液含二氧化碳0.48%（重量）气相含水 25%（体积）（3）二段分解系统生成缩二脲2.18Kg3.1.7.2 计算（1）生成缩二脲计算消耗尿素 2.18*2*60/103=2.54 Kg或0.042Kmol放出氨 2.18*17/103=0.36 Kg或0.021Kmol生成缩二脲 2.18 Kg或0.021Kmol（2）二段分解排出气体 设气相中含CO2XKg NH3YKg H2OZKg据气液相组成列出算式(49.148X)/（1637.041XYZ）=0.0048(139.014+0.36Y)/(1637.041XYZ)=0.0075Z/18*(X/44+Y/17)=25/75联立解得X（CO2）=40.19 Kg或0.913KmolY（NH3）=130.93Kg或7.702KmolZ（H2O）=51.69Kg或2.872Kmol（3）二段分解排出尿液尿素 994.98-2.54=992.44 Kg或16.5407KmolCO2 49.148-40.19=8.958 Kg或0.2036KmolNH3 139.014+0.36-130.93=8.444 Kg或0.4967KmolH2O 453.889-51.69=402.199 Kg或22.3444Kmol缩二脲 2.18Kg或0.021Kmol3.1.8 闪蒸槽3.1.8.1 条件（1）闪蒸槽操作条件压力 0.0441 MPa 温度 100 C（2）累计分解效率甲铵分解率 99.1% 过量氨蒸出率 99.85%（3）闪蒸槽出口溶液组成 76%（尿素分数）3.1.8.2 计算尿素合成塔排出溶液总氨量1326.925Kg CO2含量409.398Kg总过剩氨量 1326.925-409.398*34/44=1010.498Kg（1） 闪蒸槽排出尿液尿素 992.44Kg或16.5407KmolCO2 409.398*（1-0.991）=3.6846Kg或0.08374KmolNH3 1010.498*（1-0.9985）+3.6846*34/44=4.3629Kg或0.2566KmolH2O 992.44*24/76=313.402Kg或17.411Kmol缩二脲 2.18Kg或0.021Kmol（2） 闪蒸槽排出气体CO2 8.958-3.6846=5.2734Kg或0.1551KmolNH3 8.444-4.3629=4.0811Kg或0.2401KmolH2O 402.199-313.402=88.797Kg或4.933Kmol3.1.9 一段蒸发器3.1.9.1 条件（1）一段蒸发器操作条件 压力 0.0267 MPa 温度 130 C（2）一段蒸发器出口尿液组成溶液中所含氨和二氧化碳经一段蒸发后全部企划进入气相，溶液中尿素/H2O=96：4（重量比）（3）一段蒸发气夹带尿素0.13Kg，蒸发过程中生成缩二脲0.36Kg，水解尿素1.64Kg3.1.9.2 计算（1）水解尿素计算消耗尿素 1.64Kg或0.0273Kmol消耗水 1.64*18/60=0.492Kg或0.0273Kmol 生成CO2 1.64*44/60=1.203Kg或0.0273Kmol生成NH3 1.64*2*17/60=0.929Kg或0.05467Kmol（2）生成缩二脲计算生成缩二脲 0.36Kg或0.0035Kmol生成NH3 0.36*17/103=0.0594Kg或0.0035Kmol消耗尿素 0.36*2*60/103=0.4194Kg或0.007Kmol（3）一段蒸发器出口尿液尿素992.44-0.13-1.64-0.419=990.25061Kg或16.5042Kmol水 990.2506*4/96=41.260Kg或2.2922Kmol缩二脲 2.18+0.36=2.54Kg或0.02466Kmol（4）一段蒸发器出口气体尿素 0.13Kg或0.0022KmolCO2 3.6846+1.2027=4.8873Kg或0.111KmolNH3 4.3629+0.9293+0.0594=5.3516Kg或0.3148KmolH2O 313.402-0.492-41.260=271.65Kg或15.0917Kmol3.1.10 二段蒸发器3.1.10.1 条件压力 3.33 MPa 温度 140 C二段蒸发蒸汽夹带尿素2.94Kg，蒸发过程中水解尿素0.54Kg，生成缩二脲0.73Kg3.1.10.2 计算