【正文】 % = CH4 V3CH4= %= Ar V3Ar = % = H2 V3H2= %= N2 V3N2= %= 計(jì)算誤差 =（ V3V5） /V5 100％ =% 校核氨分離器液氨百分?jǐn)?shù) 氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)： G 分 ％ =L15x15/(L15+L16x16)100％ =( +)100 =％ 冷交換器分離液氨百分?jǐn)?shù)： G 冷 ％ =1G 分％ =％ 計(jì)算誤差 =（ G′G 分 ） /G′=％ 液氨貯槽物料計(jì)算 進(jìn)槽物料：氨分離器入槽液體 L15= m3 其中 NH3 L15NH3= = CH4 L15CH4= = Ar L15Ar= = H2 L15H2= = N2 L15N2= = 冷交換器入槽液體 L16= m3 其中 NH3 L16NH3= = CH4 L16CH4= = Ar L16Ar= = H2 L16H2= = N2 L16N2= =.482m3 入槽混合物料 L21=L15+L16= + = m3 各組分物料含量： L21i=L15i+L16i 其中 NH3 L21NH3= + = CH4 L21CH4= + = Ar L21Ar= + = H2 L21H2= += N2 L21N2= + = 百分含量 x21i=L21i/L21 其中 NH3 x21NH3= 100％ =％ CH4 x21CH4=100％ =% Ar x21Ar= 100％ =% H2 x21H2= 100％ =% N2 x21N2=100％ =% 出槽物料：液氨貯槽出口弛放氣 V20= m3 其中 NH3 V20NH3= = CH4 V20CH4= = Ar V20Ar= = H2 V20H2== N2 V20N2= = 出口液氨總物料 L19=L21L20= = m3 其中 NH3 L19NH3= L21NH3V20NH3= = CH4 L19CH4= L21CH4V20CH4= = Ar L19NH3= L21NH3V20NH3= = H2 L19H2= L21H2V20H2== N2 L19N2= L21N2V20N2= = 各組分百分含量： x19i=L19i/L19 其中 NH3 x19NH3= 1320..575/100％ =％ CH4 x19CH4=100％ =％ Ar x19Ar= 100％ =％ H2 x19H2= 100％ =％ N2 x19N2=100％ =％ 液氨產(chǎn)量核算 : mNH3=17=≈1000Kg 物料衡算結(jié)果匯總 將以上的計(jì)算結(jié)果匯總與下表： 表 416 物料計(jì)算匯總表： 裝置 單位 N2 H2 CH4 Ar NH3 總計(jì) 氨冷器出口 (氣體 )2 摩爾分?jǐn)?shù) % 1 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 冷交器冷氣出口 3\4\5 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 合成塔一次入口 5\6\7 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 6 kmol/h 合成塔二次出口8\9\10 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 水冷器出口 (氣體 )11 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 水冷器出口 (液體 )11 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 8540 kmol/h 氨分離器出口氣 12 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 53679 kmol/h 放空氣13 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 冷交換器熱氣進(jìn)口 14 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 氨分離器出口液氨 15 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH 3) m3/h 154 kmol/h 冷交換器出口液氨 16 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 冷交換器熱氣出口 (氣體 )17 摩爾分?jǐn)?shù) % 1 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 4225 冷交換器熱氣出口 (液體 )17 摩爾分?jǐn)?shù) % 0 0 0 0 1 1 m3/T(NH3) 0 0 0 0 m3/h 0 0 0 0 kmol/h 0 0 0 0 氨冷器進(jìn)口 (氣體 )18 摩爾分?jǐn)?shù) % 20 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 氨冷器進(jìn)口 (液體 )18 摩爾分?jǐn)?shù) % 0 0 0 0 1 1 m3/T(NH3) 0 0 0 0 m3/h 0 0 0 0 kmol/h 0 0 0 0 氨冷器出口 (液體 )2 摩爾分?jǐn)?shù) % 0 0 0 1 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 新鮮補(bǔ)充氣 ⑴ 摩爾分?jǐn)?shù) % 0 0 m3/T(NH3) 0 0 m3/h 0 0 kmol/h 0 0 馳放氣組成 20 摩爾分?jǐn)?shù) % m3/T(NH3) m3/h 875 kmol/h 液氨貯槽進(jìn)口液體 21 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 177 kmol/h 產(chǎn)品液氨 19 摩爾分?jǐn)?shù) % 0 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 熱量衡算 冷交換器熱量衡算 （ 1） 熱氣進(jìn)口溫度 冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器氣體出口溫度，由題意知 t1=35℃ （ 2） 冷氣進(jìn)口溫度 為了保證合成塔入口氨含量在 %，出氨冷器氣體的氨含量必須小于或等于 %，設(shè)過(guò)飽和度為 10%，則在該冷凝溫度下的平衡氨含量為 yNH3=100%=% 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖平衡氨含量為 %時(shí)的冷凝溫度 t2=10℃ ，故冷氣進(jìn)口溫度等于 10℃ （ 3） 熱氣體帶入熱量 熱氣體在器內(nèi)處與氨飽和區(qū)內(nèi)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的辦法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容。 V 補(bǔ) = m３ 。(0N2)= 100﹪ =% 入口液體中組分含量 m180。(0NH3)=100﹪ =﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。 G％ =（ 1+y5NH3） ( y8NH3yNH3)/(( y8NH3 y5NH3)(1 yNH3)) =[(1+） （ ） ]/ [（ ） （ ） ] =％ 水冷后分離液氨占總量的 ％ 冷交，氨 冷后分離液氨占總量的％。 圖 31 工藝流程圖 4 工藝計(jì)算 原始條件 （ 1）年 產(chǎn)量 80kt，年生產(chǎn)時(shí)間扣除檢修時(shí)間后按 310 天計(jì)，則產(chǎn)量為：（ 2）新鮮補(bǔ)充氣組成 表 41 新鮮補(bǔ)充氣組成 組分 H2 N2 CH4 Ar 總計(jì) 合成塔 水冷器 熱交換器 廢熱鍋爐 放空 油分離器 循環(huán)機(jī) 冷交換器 氨分離器 新鮮氣 弛放 液氨儲(chǔ)槽 氨冷器 含量（ %） 24 100 （ 3）合成塔入口中氨含量： NH3 入 =% （ 4）合成塔出口中氨含量： NH3 出 =% （ 5）合成塔入口惰性氣體含量： CH4 +Ar=17% （ 6）合成塔操作壓力： 32Mpa （ 7）精練氣溫度： 35℃ ？？？？？？？ 物料衡算 合成塔物料衡算 （ 1）合成塔入口氣組分： 入塔氨含量 : y5NH3=％ 。升溫后從冷氣出口出來(lái)分五路進(jìn)入合成塔、其中三路作為冷激線分別調(diào)節(jié)合成塔。除盡可能提高熱回收率 ,多產(chǎn)蒸汽外 , 應(yīng)考慮提高回收熱的位能 , 即提 高回收蒸汽的壓力及過(guò)熱度。中壓法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟(jì)性比較好，在15～ 30Pa 的范圍內(nèi)，功耗的差別是不大的，因此世界上采用此法的很多。用副產(chǎn)蒸汽及預(yù)熱高壓鍋爐給水方式回收反應(yīng)熱時(shí)，生產(chǎn)一噸氨一般可回收 ～ 噸蒸汽。 (3)預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和預(yù)熱高壓鍋爐給水。 (2) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和副產(chǎn)蒸汽。目前回收利用反應(yīng)熱的方法主要有以下幾種： (1) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣。也可采用冷凝法將放空氣中的甲烷分離出來(lái)，得到氫、氮?dú)猓缓髮⒓淄檗D(zhuǎn)化為氫，回收利用，從而降低原料氣的消耗。 (5)惰性氣體的排除 氨合成循環(huán)系統(tǒng)的情性氣體通過(guò)以下三個(gè)途徑帶出： (1)一小部分從系統(tǒng)中漏損； (2)一小部分溶解在液氨中被帶走； (3)大部分采用放空的辦法，即間斷或連續(xù)地從系統(tǒng)中排放。分離氨后剩余的氫氮?dú)?，除為降低情性氣體含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后， 重新返回合成塔，再進(jìn)行氨的合成，從而構(gòu)成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。在水冷器和氨冷器之后設(shè)置氨分離器，把冷凝下來(lái)的液氨從氣相中分離出來(lái)，經(jīng)減壓后送至液氮貯槽。 (3)氨的分離 進(jìn)入氨合成塔催化層的氫氮混合氣，只有少部分起反應(yīng)生成氨，合成塔出口氣體氨含量一般為 10～ 20％，因此需要將氨分離出來(lái)。若采用離心式壓縮機(jī)或采用無(wú)油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)，氣體中不含油水，可以取消濾油設(shè)備，簡(jiǎn)化了流程。 (1)氣體的壓縮和除油 為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設(shè)置壓縮機(jī)。 因此，合成氨生產(chǎn)必須滿足高溫、高壓、高純度要求。 合成氨生產(chǎn)的特點(diǎn)，概括起來(lái)有如下幾方面 [7]： (1)工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備管道多； (2)生產(chǎn)過(guò)程有高度的連續(xù)性； (3)各工序生產(chǎn)操作相互影響； (4)生產(chǎn)是在高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、易灼傷的情況下進(jìn)行的。 2 生產(chǎn)流程及生產(chǎn)方法的確定 合成氨生產(chǎn)的特點(diǎn) 氨的合成工段，其主要任務(wù)是在適宜的溫度、壓力和有觸媒催化的條件下，將經(jīng)過(guò)精制的氫氮混合氣體，在合成塔內(nèi)直接合成為氨。 合成氨廢水 合成氨生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水是 COD 的主要來(lái)源。液氨或氨水濺入眼內(nèi)，可造成眼睛嚴(yán)重?fù)p傷，出現(xiàn)眼瞼水腫，眼結(jié)膜迅速充血水腫，眼劇痛，角膜混濁，甚至因角膜潰瘍、穿孔而失明。中毒嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起肺部腫脹導(dǎo)致死亡 。車間空氣中氨的最高容許濃度為 30 毫克／米 3。以烴類為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法制取原料氣，鎳催化劑對(duì)硫含量限制十分嚴(yán)格，要求烴原料中總硫含量為 (重量 )以下。操作壓力 300atm 時(shí)，一般 進(jìn)塔氨含量控制在 ～ ％； 150atm 時(shí)，為 ～ ％。 當(dāng)其它條件一定時(shí)