《物料能量衡算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物料能量衡算书.docx（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、参考的设计条件说明：原料可以依据需要选用，没有给出的设计条件由自己查资料与文献确定。1、产品规格按任务要求进行计算。2、设计规模为5000吨/年。3、年工作日300天。4、每天操作日按24ho5、生产国际标准的缓释肥脉甲醛产品，产品为粉状，含水小于2%,现取 l%o6、文献表示干燥过程物料损失率（以成品量100%计）0.5-0.8%,现取0.6%o7、文献表示筛分，裂开过程物料损失率（以成品前100%计）020.3%,现 取（）.3%。8、文献表示试验室中加成缩合反应的转化率为70%,现取60%。9、其他数据合理选取。3.5设备选型及主要图表热量衡算及设备计算产品脉甲醛：5000吨/年，含水小
2、于2%,含氮量37%。尿素（NH2CONH2）:农用级，含氮46%。外购。甲醛：36%工业甲醛。硝酸：工业硝酸。工艺条件：水：尿素：甲醛=1: 1.5: 1 （摩尔比）；反应温度：4（）度；反应时间：1小时；设计过程按年工作日300天；作业制度:三班倒；实际过程中一天运行24h/d,接受间歇操作，反应时间1小时，帮助时间20min,每天实际生产时间为18小时。年产5000吨，故实际过程中一小时生产量：5000 -4-3004-18 = 0.9259 吨/h=925.9kg/h实际筛分、裂开过程中成品损耗0.3%以及在干燥过程中损耗为0.6%,故实际的过程中每小时生产量为：925.9 4- 0.
3、997 4- 0.994=934.3kg/h。由于筒体加工厚度不小于10mm,故厚壁取l()mm。经校核可知本设计的反应釜是满足要求的。除尘器的选型由于在干燥器中物料与热空气直接接触，冷却器中物料与冷空气也是直接接 触的。所以，从干燥器和冷却器排解的废气中都含有肯定量的物料。为了达到国 家废气排放标准，需要将废气中的绝大部分粉尘出去后，才能排放到大气中。在此，我们选用MC84- D型多管旋风除尘器，该除尘器是一种高效除尘器， 除尘效率可达9+9.5%以上，除尘器本体的阻力低于900 Pa,用现有的锅炉引风 机就能保证锅炉正常进行。本除尘器的负荷适应性好，内部旋风子接受铸铁或陶 瓷制造，厚度大于
4、6 mm,有良好的耐磨性能，它是粉尘治理的良好设备。由前面计算可知，输入的空气量为：输入的空气体积为1.l7Xl05kg/h查询化工原理附录知道40C T的常压空气的密度为1.128kg/m黏度为1.91 X lO Pa s,假设 dm= 10%由此，假设其沉降区处于斯托克区，其沉降速度应为：ut=dm2(eP-e)g/i8p.=(105)2(1150-1.128)X9.81/(18X1.91 X105)=0.00328m/sRep=dput P/u=105X 0.00328 XI.128/(1.91X1 O5)=0.001942,假设合理知道空气体积为1X105 m3/h,由此可以选择除尘器
5、的规格型号，可以选用MC84-II,其技术参数如下:MC-II2J脉冲睁尘卷的技术性能:型号规格过滤面积m2含尘侬度gm3过渤U1mtnin过澹风量m3 n阻力H2omm效率N外S1尺寸长高（皿）MC24-H1S 152-421604320120-15099.51090x1678x3667MC36-H27 152-43240-6480120-15099.51490x1678x3667MC48-II36 15244320-SM0120-15099.51890x1678x3667MC60-U45 15245400-10800120-15099.52290*1678x3667MC72-D54 152
6、-46480-12960120-15099.52690*1678x3667MC84-I163 1524750-15120120-15099.53090x1678x3667MC96-II72 15248640-17280120-15099.53690x1678*3667MC120-II991400X48004801700120SLG-85O4850X3500175-60060SLG-20002000X55009603400140SLG-1OOO1000X400025080080主要设备一览表设备型号规格/容积数量流化床干燥机SLG-1200350-12002（一台备用）斗式提升机D160Q0.6
7、5L2台尿素输送机TD7563m3/h1台除尘器MC84-II7560-15120m3/h2台风机4-72-11991-227500 m3/h2台（1台备用）图2主物料流程图出口中品位产品的含水量为1%；则每小时生产干产品量为:B =934.3 9 99%=943.7kg/h各物料的摩尔质量表留意：NaoH加入量忽视不计，只起到调整碱性环境作用。物料尿素(CO(NH2)2)甲醛(HCHO)水(H2O)N摩尔质量(g/mol)60301814反应过程的物料衡算计算过程:假定尿素到腺甲醛产品的过程中N的转化率为60%o则生成的脉甲醛缓释肥的含氮童为：943.7 X 37% =349.2 kg/h尿
8、素中的含氮量为：349.2+ 60%=582 kg/h设生产所需的尿素为x： x=5824-46%=1265.2kg/h尿素的物质的量为：1265.2 : 60=21,09kmol/h由水：尿素：甲醛=1： 1.5: 1 (摩尔比)得：水的物质的量为：21.091.5=14.06 kmol/h甲醛的物质的量为:21.09的1.5=14.06 kmol/h水的量为：14.06X18=253.1kg/h工业甲醛的量为：14.06 X 30 ： 0.36=1171.7 kg/h工业甲醛出料的质量流量为：1171.7-14.06 X 30=749.9kg/h甲醛出料摩尔流率为：749.9H-30=25
9、.0kmol/h农用尿素的出料量为：1265.2 一 21.09 X0.60 X 60= 506.0kg/h尿素出料流率为：5()6.()：6()=8.43kmol/h依据物料守恒计算出水的质量流量为：1265.2+251.3+1171.7-749.9 一 506.0 一 943.7=488.6kg/h水的摩尔流率为:488.6/18=27.14kmol/h总物料衡算数据(以脉甲醛943.7kg/h计)表组分进料出料质量流量(kg/h)摩尔流量(kmol/h)质量流量(kg/h)摩尔流量(kmol/h)农用尿素1265.221.09506.08.43工业甲醛1171.714.06749.925
10、.0水251.314.06488.627.14脉甲醛943.7合计2688.249.212688.260.57反应过程能量衡算反应釜中有关的化学方程式1）加成反应过程NH2CONH2+HCHO t NH2CONHCH2OH nh2conhch2oh+hcho - HOCH2NHCONHCH2OH2）缩合反应过程H2NCONHCH2OH+H2NCONH2 t H2NCONHCH2NHCONH2 +H20（甲叉二脉）HOCH2NHCONHCH2OH+2H2NCONH2 t H2NCOHNCH2NHCONHCH2NHCONH2+2H2O（二甲叉三腿）所用共价键的键能表利用键能估算反应的恰变共价键键能
11、 E/（kJ/mol）NH389CN305c=o789CH414HO464CO3261）加成反应过程:加成反应过程中，断裂的键有1个N-H键，1个C = O键；形成的键有1 个C 0键，1个O H键，1个C N键。,= E(N - H) + E(C=O) - E(C-O)-E(H-O)-E(C - N)=389+789-326-464-305=22kJ / mol由于反应掉Imol甲醛就发生Imol的旧键断裂和新键生成，假设该过程甲醛 反应完全，以甲醛的量为基准计算，加成反应过程的粉变为：ArH=n 甲 ArHm=14.06 X 103 X 22=3.09 X 105kJ/h2)缩合反应过程：
12、缩合反应过程中，断裂的键有1个CO键，1个N-H键；形成的键有1 个H O键，1个C-N键。ArHm = E(C-0) + 顷 N-H)-E(H - O) - E(C - N)=326+389-464-305=-54kJ / mol该过程生成的水量可以确定，故以水的量为基准计算。(1) 生成的水的摩尔流率为：27.14-14.06 = 13.08S/7缩合反应过程的粉变为：H=n 水*rHm=13.08XlCPx (-54) =-7.06X 105kJ/h(2) 原料预处理阶段热量衡算25C下进料组成物性数据：Cp 局二 1.55Kj/(kbC)Cp 水二 4.2Kj/(kg?C)Cp 怔=3.0Kj /(kg*C)加热进料组成所需的热量：MOQl=(Cp尿素m尿素+Cp水m水+ Cp甲醛m甲醛)dTJ25=(1.55X1265.2+4.2 X 251.3+3.0 X 1171.7) X (40-25)=9.80X104Kj/h(3) 干燥滤饼所需热量衡算滤饼含水50%,而最终的产品含水量为
