4.3.1 Các số liệu ban đầu
Nhiệt độ dung dịch nóng lỏng vào: 204oC Lượng nước bốc hơi: 9864,6 kg/h
Nhiệt độ pha khí ra: 145oC
Áp suất pha khí ra khỏi thiết bị: 20,5.105 N/m2
Nhiệt độ dịch nóng lỏng ra khỏi thiết bị đun nóng: 165oC Áp suất dịch nóng lỏng ra: 20,5.105 N/m2
4.3.2 Tính toán
4.3.2.1 Lượng nhiệt vào
Nhiệt theo dịch nóng lỏng vào: Q1 = 162.464.847 kJ/h Nhiệt theo hơi đốt nóng:
Q2 = a kJ/h
Vậy tổng lượng nhiệt vào: QV = Q1 + Q2
4.3.2.2 Lượng nhiệt ra
Nhiệt theo dịch nóng lỏng của urê:
Gọi: mu, mc, ma, và mn lần lượt là lượng urê, carbamate, amoniac và nước nhập vào;
cu, cc lần lượt là nhiệt dung riêng của urê, carbamate và nước; ia, in là entanpi của amoniac và nước ở 204oC và 148.105 N/m2 Q1 = mucut + mccct + mnin + maia
= 99809,3 x 2,243 x 165 + 5791,43 x 1,954 x 204 + 6503,7 x 1624,8 + 41047,4 x 697,6 = 78.008.015,83kJ/h.
Nhiệt tiêu hao để phân hủy amoni carbamate:
Ta có: Lượng amoni carbamate phân hủy được: 21257,8 kg/h Nhiệt nóng chảy amoni carbamate: 25140 kJ/kmol
Nhiệt tạo thành amoni carbamate rắn: 159320 kJ/kmol Q2 = 39.851.288 78 ) 25140 159320 ( 9 , 23165 x − = kJ/h
Nhiệt tiêu hao để tách amoniac khỏi amoni hidroxit Ta có:
Lượng amoniac trong amoni hidroxit vào hệ thống: 44932,7 kg/h Lượng amoniac ra khỏi hệ thống: 6503,7 kg/h
Nhiệt hòa tan tích phân 1 kmol amoniac khí vào 1 kg nước lỏng: 29540 kJ/kmol.
Nhiệt hòa tan tích phân 1 kmol amoniac khí vào 4,2 kmol nước lỏng: 33330 kJ/kmol. Q3 = 65.326.096,3 17 33330 7 , 6503 29540 7 , 44932 x − x = kJ/h
Nhiệt ra theo pha khí:
Gọi ma, mc và mhn lần lượt là lượng amoniac, CO2 và hơi nước ra ở pha khí của thiết bị, kg/h
ia, ic, ihn: entanpi của amoniac, CO2 và hơi nước ở 190oC và 148.105N/m2 Q4 = maia + mcic + mhnihn
= 47529 x 1574,5 + 13068 x 412 + 9864,6 x 611 = 86.245.697,1 kJ/h
Trong quá trình phân hủy và thu hồi trung áp xem như không so sự tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh.
Vậy tổng lượng nhiệt ra của quá trình: QR = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
= 269.431.097,2 kJ/h. Ta có phương trình cân bằng nhiêt: QV = QR
161464847 + x = 269.431.097,2 => x = 107.966.250,2 kJ/h
Vậy lượng nhiệt do thiết bị đun nóng cung cấp: 107.966.250,2 kJ/h Bảng 4.4 Nhiệt vào và nhiệt ra tại cụm phân hủy và thu hồi trung áp
Nhiệt vào Nhiệt ra
Nhiệt theo dịch nóng lỏng vào
161.464.847 Nhiệt ra theo dịch nóng lỏng của urê
78.008.015,83
Nhiệt theo hơi đốt nóng
107.966.250 Nhiệt tiêu hao để phân hủy amoni carbamate
39.851.288
Nhiệt tiêu hao để tách NH3 khỏi NH4OH
65.326.096,3
Nhiệt ra theo pha khí 86.245.697,1
Tổng 269.431.097,2 Tổng 269.431.097,2