发布时间 : 星期二 文章年产5万吨硝酸铵中和工段设计更新完毕开始阅读
山东轻工业学院2011届本科生毕业设计
泵吸入而排空，捕集中的水珠进入气压冷凝器的下水管，随冷却水一起排走。
3.4工艺流程图
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第四章 物料及热量衡算
4.1 原始条件
（1）年产量80kt，年生产时间扣除检修时间后按320天计，则产量为：6.5104t/h
（2）硝酸的浓度（质量分数）：47% （3）硝酸溶液进料量：1687.24kg/t （4）氨气进料量：217.606kg/t （5）氨气初始温度： 10℃ （6）硝酸初始温度：85℃ (7)一段蒸发器压力：0.021MPa （8）二段蒸发蒸汽压力：0.7MPa
4.2物料衡算 4.2.1物料计算
氨气与硝酸的化学反应式 NH3 + HNO3 = HN4NO3
17 63 80 a b 1000
17a?801000
a=212.5
63b?801000
b=787.5
由以上计算可知每生产1吨纯硝酸铵需要氨气212.5kg，硝酸787.5kg，考虑到物料损失并参考相关资料知每生产1吨硝酸铵有217.606kg氨气经过按预热器进入中和器，有1687.24kg47%的硝酸溶液（即793.002kg的纯硝酸，894.238kg的水）进入中和器。
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可知氨气是过量的，根据氨气与硝酸的化学反应式 NH3 + HNO3 = HN4NO3 17 63 80 217.606 793.002 x
63793.002=
80x
X=1006.986
17y=
63793.002
y=213.984
剩余氨气的量为217.606—213.984=3.622kg
由计算可知，在以上进料条件下生产的硝酸铵的量为1006.984kg，剩余的 氨气的量为3.622kg。
由工艺知经过中和后有0.362kg剩余氨气及540.929kg水随生成的硝酸铵溶液进入再中和器（3号物流），则进入捕集器的氨气是3.622—0.362=3.26kg，进入捕集器的水是894.238—540.929=353.309kg（4号物流）。
由再中和器进入一段蒸发器的物料组成与由中和器进入再中和器的物料组成相同（即3号物流与5号物流组成相同）。
经过一段分离器进入二段蒸发器的溶液中含有0.162kg氨气，251.264kg水，1005.056kg硝酸铵（6号物流），则经一段分离器排出的液体中含有氨气0.362—0.162=0.2kg，水540.929—251.264=289.665kg（7号物流）。
由二段蒸发器进入二段分离器的物料组成与一段分离器进入二段蒸发器的物料组成相同（即8号物流与6号物流组成相同）。
经过二段分离器有87.382kg水，1004.894kg氨气被分离出来进入硝酸铵溶液槽（9号物流）。则经过二段分离器排出氨气0.162kg，水251.264—87.382=163.882kg硝酸铵1005.056—1004.894=0.162kg（10号物流）。
由硝酸铵溶液槽进入结晶机的物流组成与经过二段分离器进入硝酸铵溶液槽的物流组成相同（即11号物流与9号物流组成相同）。
最后经过结晶机最终有5.05kg水以及1000kg硝酸铵的产品生产（12号物流），则经过结晶机排出的废液含水87.382—5.05=82.332kg，硝酸铵1004.894—1000=4.894kg（13号物流）。
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4.2.2 物料衡算结果汇总
物流号 单位 组分 HNO3 NH3 H2O NH4NO3 小计 物流号 单位 组分 HNO3 NH3 H2O 小计
0.162 251.264 87.382 0.162 163.882 87.382 1004.894 1092.276 82.332 4.894 87.226 5.05 1000 1005.05 8 千克/吨 9 千克/吨 10 千克/吨 11 千克/吨 12 千克/吨 13 千克/吨 吨 1 2 吨 793.002 0.362 3.62 0.362 0.1612 251.264 0.2 289.665 0.2 3 4 5 6 千克/吨 7 千克/吨 千克/千克/千克/吨 千克/吨 千克/吨 217.606 894.238 540.929 353.309 540.929 1005.256 1.73 1005.256 1005.056 217.606 1687.24 1546.547 358.299 1546.547 1256.482 290.065 NH4NO3 1005.056 1004.894 0.162 1256.482 1092.276 164.206 4.3热量衡算
4.3.1氨预热器热量衡算
氨气的初始温度是10℃，需要经过氨预热器加热至80℃，查取相关资料得知在该温度范围内氨气的比热容为2.18 KJ/(Kg·℃)，则每生产1吨硝酸铵氨气预热器需要提供的热量Q=217.606×2.18×（80—10）=33206.7 KJ。则每小时铵氨气预热器需要提供的热量Q=6.5104×33206.7=216188.7KJ。
4.3.2中和器热量衡算
由于缺乏实际操作状态下的氨与硝酸的中和反应热、溶解热等数据，所以按实际操作条件进行热量衡算确有一定的困难。因物料的热焓为状态函数，所以可选择某一假定的中和反应状态进行计算。