【正文】 一出間的近路管來的另一路氣體（約占入塔總氣量的70%）合并后，進(jìn)入塔外熱交管程，換熱后的氣體進(jìn)入合成塔二進(jìn)。其目的能保護(hù)合成塔外殼不超溫，回收了塔壁的熱損，同時分流后的氣體在進(jìn)入塔外熱交時溫度較低，這樣能較好地提高塔外熱交冷熱端的傳熱推動力，提高熱交的換熱效果，使塔外熱交的熱氣出口溫度下降，則降低了水冷負(fù)荷和冷卻水的消耗。 （2）在該流程中，將水冷卻器出口氣體中被冷凝的液氨和進(jìn)入冷交管外的氣體冷凝下來的液氨一并在冷交中分離掉，分離液氨后的氣體再進(jìn)入氨冷器。這種工藝設(shè)計可大大降低氨冷器的負(fù)荷和減輕了氨分的分離負(fù)擔(dān)，提高了氨分的分離效果，同時降低了系統(tǒng)阻力。（3）塔后放空設(shè)置在冷交的冷氣出口處，此處氣體中惰性氣體含量為流程中最高處，因此放空氣中CH4含量高，氨含量最低，放空氣量小，噸氨耗補(bǔ)充氣量少，氨損失小。 （4）流程中將循環(huán)機(jī)設(shè)置在合成塔的進(jìn)口管路上，使循環(huán)機(jī)壓縮時產(chǎn)生的溫升不僅不消耗冷凍量，而且還能提高進(jìn)合成塔的氣體溫度，回收了循環(huán)機(jī)的壓縮熱，對合成塔反應(yīng)熱平衡有利，同時使合成反應(yīng)處于系統(tǒng)壓力最高處，有利于氨的合成反應(yīng)。第二部分 物料計算和熱量計算（確定衡算體系圖中，進(jìn)出物料要標(biāo)明參數(shù)符號，如右圖：可參考化工計算教材）：（冒號刪掉，下同，凡標(biāo)題后不要打冒號）：入塔氨含量：y5NH3=％。入塔甲烷含量：y5CH4=％（+）x100％=％；入塔氫含量：y5H2=［100（++）］x3/4x100％=％；入塔氬含量：y5Ar=（+）x100％=％；入塔氮含量：y5N2=［100（++）］x1/4x100％=％入塔氣組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100：以1000kmol入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分，由下式計算塔內(nèi)生成氨含量：MNH3=M5(y8NH3y5NH3)/(1+y8NH3)=1000()/(1+)=出塔氣量: M8=入塔氣量—生成氨含量==出塔氨含量： y8NH3=％出塔甲烷含量：y8CH4=(M5/M8)xy5CH4=(1000/)％=％出塔氨含量： y8Ar=(M5/M8)xy5Ar=1000/％=％出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4y8Ar)x100％=3/4()x100％=％出塔氮含量： y8N2=1/4()x100％=％出塔氣體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100：合成率=2MNH3/［M5(1y5NH3y5CH4y5Ar)］x100％=［1000()］x100％=％：（冒號刪掉）已知氨分離器入口混合物組分m(i)MNH3mCH4mH2mArmN2小計查35℃，P=：KNH3KCH4KArKH2KN2設(shè)（V/L）=，帶入Lx(i)=m(i)/［1+(V/L)xK(i)］=L(i):LNH3=mNH3/［1+(V/L)xKNH3］=LCH4= mCH4/［1+(V/L)xK CH4］= KmolLAr=mAr/［1+(V/L)xK Ar］= KmolLH2=mH2/［1+(V/L)xKH2］= KmolLH2=mN2)/［1+(V/L)xKN2］= KmolL總= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= Kmol分離氣體量：V=1L== Kmol；計算氣液比：（V/L）＇=。誤差 ［（V/L）（V/L）＇］/（V/L）=（）/％=％，結(jié)果合理從而可計算出液體中各組分含量：液體中氨含量：xNH3=LNH3/L=％=％液體中氬含量：xAr=LAr/L=％=％液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=％=％液體中氫含量：xH2=LH2/L=％=％液體中氮含量：xN2=LH2/L=％=％氨分離器出口液體含量NH3CH4ArH2N2小計分離氣體組分含量：氣體氨含量 yNH3=［mNH3LNH3］/V=()/ ％=％氣體甲烷含量 yCH4=［mCH4LCH4］/V=()/ ％=％氣體氬含量 yAr=［mArLAr］/V=()/ ％=％氣體氫含量 yH2=［mH2LH2］/V=()/ ％=％氣體氮含量 yN2=［mN2LN2］/V=()/ ％=％氨分離器出口氣體含量（％）NH3CH4ArH2N2小計：（冒號刪掉）查t=15℃,p=KNH3KCH4KArKH2KN2冷交換器出口液體組分含量：出口液體甲烷含量 xCH4=yCH4/ KCH4=％=％出口液體氨含量 xNH3=yNH3/ KNH3=％=％ 出口液體氬含量 xAr=yAr/ KAr=％=％出口液體氫含量 xH2=yH2/ KH2=％=％出口液體氮含量 xN2=yN2/ KN2=％=％冷交換器出口液體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計：（冒號刪掉，衡算圖中未標(biāo)明進(jìn)出物料符號、設(shè)備名稱等）由于氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合后進(jìn)入液氨貯槽經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會解吸，即弛放氣。兩種液體百分比估算值，即水冷后分離液氨占總量的白分?jǐn)?shù).G％=（1+y5NH3）x(y8NH3yNH3分)/(( y8NH3 y5NH3)x(1 yNH3分))=[(1+）x（）]/ [（） x（）]x100％=％％冷交，％.液氨貯槽入口1Kmol液體計算為準(zhǔn)，即L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量：m(0i)=L(15)xX15i+L16xX16i= G％x L0x X15i+(1 G％)xX16i= X15i+ X16i混合后入口氨含量：m0NH3=+=混合后入口甲烷含量:m0CH4=+=混合后入口氬含量:m0Ar= +=混合后入口氫含量：m0H2=+=混合后入口氮含量：m0N2=+=液氨貯槽入口液體含量m0NH3m0CH4m0Arm0H2m0N2小計當(dāng)熱t(yī)=17℃平衡計算得，平衡常數(shù)P=KNH3KCH4KArKH2KN2170540575620根據(jù)氣液平衡L(i)=m(0i)/[1+(V/L)xk(i)],設(shè)(V/L)=,代入上式得:出口液體氨含量：LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)xkNH3]=(1+)= Kmol出口液體甲烷含量：LCH4=m0CH4/ [ 1+(V/L)xkCH4]= (1+)=出口液體氬含量：LAr=m0 Ar/ [ 1+(V/L)xkAr ]=(1+)= Kmol出口液體氫氣含量：LH2=m0H2/[ 1+(V/L)xkH2 ]=(1+)= Kmol出口液體氮?dú)夂浚篖N2=m0N2/ [ 1+(V/L)xkN2 ]=(1+)= KmolL(總)=,V==(V/L) ＇=V/L=,誤差 ()/=％當(dāng) V/L=LNH3=, LCH4=LAr=, LH2= KmolLN2= Kmol V=1L(總)=(V/L)＇=V/L=誤差 ()/％=％出口液體組分含量： 出口液體氨含量：xNH3=LNH3/L=％=％出口液體甲烷含量：xCH4=LCH4/L=％=％出口液體氬含量：xAr=LAr/L=％=％出口液體氫氣含量：xH2=LH2/L=％=％出口液體氮?dú)夂浚簒N2=LN2/L=％=％液氨貯槽出口液氨組分（％）NH3CH4ArH2N2小計出口弛放氣組分含量：弛放氣氨含量：yNH3=(M0NH3LNH3)/V=()/％=％弛放氣甲烷含量：yCH4=(M0CH4LCH4)/V=()/％=％弛放氣氬含量：yAr=(M0 ArLAr)/V=()/％=％弛放氣氫氣含量：yH2=(M0H2LH2)/V=()/％=％弛放氣氮?dú)夂浚簓N2=(M0N2LN2)/V=()/％=％出口弛放氣組分含量NH3CH4ArH2N2小計：（冒號刪掉）以液氨貯槽出口一噸純液氨為基準(zhǔn)折標(biāo)立方米計算液氨貯槽出口液體量L(19)=()=其中 NH3 L(19NH3)=L(19NH3)xX(19NH3)=﹪= m３CH4 L(19CH4)=L(19CH4)xX(19CH4)=﹪= m３Ar L(19Ar)=L(19Ar)xX(19Ar)=﹪= m３H2 L(19H2)=L(19H2)xX(19H2)=﹪= m３N2 L(19N2)=L(19N2)xX(19N2)=﹪= m３液氨貯槽出口弛放氣（V/L）=V(20)=(19)== m３其中　　NH3 V(20NH3)=V(20NH3) y(20NH3)=﹪= m３CH4 V(20CH4)=V(20CH4) y(20CH4)=﹪=Ar V(20Ar)=V(20Ar) y(20Ar)=﹪= m３H2 V(20H2)=V(20H2) y(20H2)=﹪= m３N2 V(20N2)=V(20N2) y(20N2)=﹪= m３液氨貯槽出口總物料=L(19)+ V(20)=+= m３液氨貯槽進(jìn)口液體：由物料平衡，入槽總物料=出槽總物料，L(21)=L(19)+V(20)= m３入口液體各組分含量計算:L(21i)= L(19i) + V(20i)其中 NH3 L(21NH3)=+= m３CH4 L(21CH4)=+= m３Ar L(21Ar)=+= m３H2 L(21H2)=+=N2 L(21N2)=+= m３入口液體中組分含量核算,由 m180。(0i)=L(21i)/L(21):入口液體中氨含量 m180。(0NH3)=﹪=﹪入口液體中甲烷含量 m180。(0CH4)= ﹪=﹪入口液體中氬含量 m180。(0Ar)= ﹪=﹪入口液體中氫氣含量 m180。(0H2)= ﹪=﹪入口液體中氮?dú)夂? m180。(0N2)= ﹪=﹪入口液體中組分含量 m180。(0i)≈ M180。(0i):（冒號刪掉）將整個合成看著一個系統(tǒng)，進(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新鮮補(bǔ)充 氣補(bǔ)V補(bǔ)， 離開該系統(tǒng)的物料有放空氣V放，液氨貯槽弛放氣V弛，產(chǎn)平液氨L氨由前計算數(shù)據(jù)如下表：名稱NH3CH4ArH2N2氣量補(bǔ)充氣V補(bǔ)放空氣V放弛放氣液氨入塔氣V入出塔氣V出根據(jù)物料平衡和元素組分平衡求V補(bǔ),V放,V入,V出：循環(huán)回路中氫平衡：V補(bǔ)yH2補(bǔ)=V放yH2放＋V弛yH2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2LNH3┉┉┉┉┉┉①循環(huán)回路中氮平衡:V補(bǔ)yN2補(bǔ)=V放yN2放＋V弛yN2弛+1/2V放yNH3放+1/2V弛yNH3弛+1/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉②循環(huán)回路中惰性氣體平衡: V補(bǔ)(yCH4放+yAr放)=Ｖ弛(yCH4放+yAr放)+V弛(yCH4弛+yAr弛)V補(bǔ)(+)=V放(+)+(+) V補(bǔ)= V放+┉┉┉┉┉┉③循環(huán)回路中惰性氣體平衡:V出yNH3V入yNH3入=V放y放+V弛y NH3弛+LNH3= + x + ┉┉┉┉┉┉④循環(huán)回路中總物料體平衡: V入=V出 + V補(bǔ) V放 V弛 LNH3= V出 + V補(bǔ)－┉┉┉┉┉┉⑤聯(lián)立①②③④⑤各式解得：V放= m３。 V補(bǔ)= m３。 V出= m３。 V入= m3：入塔物料：Ｖ5= m3NH3 V5NH3= x ﹪=CH4 V5CH4= x ﹪=Ar V5Ar= x ﹪=H2 V5H2= x ﹪=N2 V5N2= x ﹪=合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　?。?=V6=V7= m3出塔物料　　 V8=NH3 V8NH3= x ﹪=CH4 V8CH4= x ﹪=Ar V8Ar= x ﹪=H2 V8H2= x ﹪=N2 V8N2= x ﹪=合成塔生成氨含量：⊿VNH3=V8NH3V5NH3== m3=沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。即V8=V9=V10= m3：進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器出口物料，即 V10入= m3出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝；由氨分離器氣液平衡計算得氣液比 (V/L)=,有如下方程:V11出/L11出=(V/L)=┉┉┉┉┉┉①V11出+L11出=L10入=┉┉┉┉┉┉②將 V11出=②得:L11出= m3 V11出= m3出口氣體組分由V11i=V11出y11i得:其中， NH3 V11NH3= x ﹪=CH4 V11CH4= x ﹪=Ar V11Ar= x ﹪=H2 V11H2= x ﹪=N2 V11N2= x ﹪=出口液體各組分由L11i=V8iV11i其中， NH3 L11NH3==CH4 L11CH4==Ar L11Ar==H2 L11H2==N2 L11N2==：進(jìn)器物料：氨分離器進(jìn)器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料即　V11=V11出+L11出=+= m3出器物料：氣液混合物在器內(nèi)進(jìn)行分離，分