I. Cân bằng vật liệu cho tháp tổng hợp:
Tháp tổng hợp
Lượng các cấu tử ban đầu đưa vào tháp (kg/h) mNH3 = 40992,230 (kg/h) mCO2 = 23577,230 (kg/h) mH2O = 6751,661 (kg/h) Lượng CO2 mới: mCO2 - ' 2 CO m = 23577,230 – 9039,848 = 14537,382 (kg/h)
(Đây chính là tổng các lượng khí vào theo CO2 trong đó thành phần CO2 chiếm 98% khối lượng ; khí khác 2%)
Lượng các khí vào theo khí CO2: Tính cho khí ở điều kiện tiêu chuẩn: Vk = 14537,382 .4422×(100,4 2−2)
×
= 151,038 (m3/h)
Khối lượng riêng của các khí khác ρ = 0,76 kg/m3. Lượng các khí khác là: 0,76 . 151,038 = 114,789 kg/h
Phản ứng chính xảy ra ở tháp tổng hợp: 2NH3 + CO2 NH2COONH4
Lượng cacbamat tạo thành theo phản ứng : mcar = mCO2 78
44
× = 23577,230 78
44
× = 41795,998 (kg/h) Trong đó 78 và 44 là khối lượng phân tử của cacbamat và CO2 Lượng NH3 tạo thành cacbamat:
41795,998 2 17
78
×
× = 18218,768 (kg/h)
Lượng NH3 không phản ứng còn lại:
40992,230 – 18218,768 = 22773,462 (kg/h) Lượng Urê được tạo thành từ cacbamat amon:
41795,998 60 65
78 100
× × = 20897,999 (kg/h)
Trong đó 60 và 78 là khối lượng phân tử của Urê và Cacbamat Lượng cacbamat không phản ứng:
41795,998 .
10065 65 100−
= 14628,599 (kg/h)
Lượng nước tách ra khi chuyển hóa cacbamat thành Urê: 41795,998 . 100 78 65 18 × × = 6269,399 (kg/h) Lượng nước tổng cộng trong tháp:
6751,661 + 6269,399 = 13021,06 (kg/h) Nước tác dụng với NH3 dư tạo NH4OH: NH3 + H2O NH4OH
Lượng NH4OH tạo thành: 13021,06 35
18
× = 25318,728 (kg/h)
Trong đó 35 và 18 là khối lượng phân tử của NH4OH và H2O Lượng NH3 đã phản ứng tạo NH4OH:
25318,728 – 13021,06 = 12297,668 (kg/h) Lượng NH3 dư còn lại trong pha khí:
22773,462 – 12297,668 = 10475,794 (kg/h)