【正文】 H2N2∑（16）冷交換器出口液體（17）冷交換器熱氣出口氣體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3CH4ArH2N2∑（17）冷交換器熱氣出口液體（18）氨冷器Ⅰ進(jìn)口氣體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3100CH4ArH2N2∑（18）氨冷器Ⅰ進(jìn)口液體（22）氨冷器Ⅱ進(jìn)口氣體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3100CH4ArH2N2∑（22）氨冷器Ⅱ進(jìn)口液體（19）液氨貯槽出口液體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3100CH4ArH2N2∑100（20）弛放氣（21）液氨貯槽進(jìn)口液體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3CH4ArH2N2∑（1）補(bǔ)充新鮮氣（2）氨冷器Ⅱ出口氣體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3CH4ArH2N2∑（22）氨冷器Ⅰ出口液體（2）氨冷器Ⅱ出口液體％m3/tNH3m3/hKmol/h％m3/tNH3m3/hKmol/hNH3100100CH4ArH2N2∑100100:冷交換器熱量計(jì)算示意圖如下：（1）熱氣進(jìn)口溫度，冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器體出口溫度，由題意知t14=35℃。pm=Tcm=++++= KPcm=++++= atm=Trm= T/Tc= (15+)/=,Prm=P/Pc=查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附表158 ⊿Cpm=由壓力校正法：Ｃp2= C186。pm +⊿Cpm=+=℃查20 ℃時(shí)《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》 CpL=℃帶入上式 t18=( +)≈20 ℃ 計(jì)算合理即 混合后氨冷器入口熱氣溫度為20 ℃（6）氣體帶出熱量 Q180。22L）=（9）需冷凍量 查25℃液氨INH3=，15℃液氨INH3=，⊿INH3= KJ/Kg，W1= Q吸/⊿INH3=氨冷器Ⅰ熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）氣體帶入熱量氣體帶出熱量0氣體中氨冷凝熱液氨帶出熱量0冷凍量小 計(jì)小 計(jì)Ⅱ熱量計(jì)算（1）氣體帶入熱量 Q2∵ 溫度為0 Q2=0KJ（2）氣體中液氨帶入熱量 QL∵ 溫度為0 QL=0KJ（3）氨冷器Ⅱ中氣氨冷凝熱查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》在0 ℃, INH3=Q冷=LⅡNH3x17xINH3/=氨冷器Ⅱ收入總熱量 Q= （4）氣體帶出熱量 由冷交換器熱量計(jì)算得 Q180。ⅡL）=++=（7）需冷凍量 查25℃液氨INH3=，15℃液氨INH3=，⊿INH3= KJ/Kg，W1= Q吸/⊿INH3=氨冷器Ⅱ熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）氣體帶入熱量0氣體帶出熱量氣體中氨冷凝熱0液氨帶出熱量冷凍量小 計(jì)小 計(jì)：（1）由《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》表111查的絕熱指數(shù)如下表：組分H2N2ArCH4NH3Ki.由公式1/（K1）==（）+（）+（）+（）+（）=∴K=T出=T入（P出/P入）（h1）/h由前已知 T入≈22+=P出= P入= MPa 帶入上式得：T出=（）（）/==℃（2）氣體帶出熱量 Q′3=（3）壓縮功 N=[K/（K1）] x[（P2/P1）（K1/K）1]x又P1 = MPa P2= MPa K= Z（2）= Z（1）=式中 V1=V0P0T/（P1T0）=()=將上述數(shù)據(jù)帶入壓縮功的計(jì)算式得：N=(()x[（）（）1]x=壓縮功 QN=3600N==(4) 氣體帶出熱量由熱平衡得： Q4=Q3+QN=+=∵ Q4=V4Cp4t4 Cp4=Q4/(V4t4)=()= KJ/Kmol℃由t4=22℃ P= MPa 查常壓下各組分氣體比熱容并計(jì)算得：⊿Cpm=Ｃp= C186?！?合成塔氣體二次入口帶入熱量Q7=（++）（+）=（9）合成塔絕熱溫升核算由 ⊿t=1/=[⊿yNH3(HR)/(1+y5NH3)Q損/NT]式中 =Cp7+Cp8)/2=(+)/2= KJ/Kmol.℃∴ ⊿t=1/=[(1+)]=∴ t6=t7+=160+=℃假設(shè)值與實(shí)際值基本相符計(jì)算有效。11）/Q11=（）/﹪=﹪假設(shè)值與實(shí)際值基本相符計(jì)算有效氨分離器帶入熱量等于液氨帶出熱量 Q11L=Q15L=第三部分 設(shè)備的選型與計(jì)算：： WWWWW選用三段絕熱冷激間冷式內(nèi)件，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合成塔的催化劑層設(shè)計(jì)，依據(jù)已給定參數(shù)設(shè)計(jì)確定催化劑用量及幾何尺寸等工藝參數(shù)，然后再按照一定的操作條件計(jì)算催化劑層溫度、濃度和產(chǎn)量。NH3,0)其中 ⊿Vk表示第n1段至n段催化劑用量 V01為入塔氨分解基無惰性氣體體積流量 Ef為催化劑活性系數(shù)y186。NH3,1)=⊿M1/ V01+ y186。NH3,0）=+ y186。NH3,0/（1+ y186。NH3,1=（）=,1(反算tk,1) 由A106催化劑活性曲線查(1/rNH3)1，(1/rNH3)2當(dāng) tk,0=412℃, y186。NH3,0)/ Ef =()/= x105()/m3與假定第一段常數(shù)A1相符，故假定溫度求tk,1=447℃正確本段單位長度反應(yīng)熱 Q1=⊿I1/⊿L1 =()第一段催化劑用量⊿Vk，1= A1,1 V01= = m3②第二絕熱床層的計(jì)算 進(jìn)第二絕熱床層摩爾流量 ：Mk2= Mk1+ Mk0=+=無惰性氣體氨分解基流量：V0,?= V2(1 y0,2)[1+ yNH3,2/(1 y0,2)] ()(1+())=%,則第二絕熱床層無惰性氣體進(jìn)出口氨含量：y0NH3,2=()= y0NH3,1=氨生成量：ΔM2=Vo,2/(yoNH3,2/(1＋yoNH3,2) yoNH3,21/(1＋yoNH3,21))ΔM2=((1+)(1+))=假設(shè)第二段出口溫度為458℃,查得Cpk,2平= KJ/(Kmol. ℃), ΔHT1=55732KJ第二段出口溫度核算：tk,2 =⊿M2x⊿HT2/( Mk1Cpk,2平)+ tk,1=()+447=℃與假定值相同，計(jì)算有效由A106催化劑活性曲線查(1/rNH3)n1, (1/rNH3)n當(dāng)tk,1=447℃時(shí)，y186。NH3,2)：令氣體第三段焓升（反應(yīng)熱）⊿I3⊿I3=Mk,2 C平pk,3 (tk,3 tk,2)=⊿M3 x⊿HT3∴⊿M3 = Mk,2 C平pk,3 (tk,3 tk,2)/⊿HT3=()/65437= Kmol/h⊿I3=⊿M3x⊿HT3==： 由公式y(tǒng)186。NH3,2）= + y186。NH3,2）由公式y(tǒng)186。NH3,3=實(shí)際出口氨含量：yNH3,3= y186。NH3,3= (1/rNH3)3 =()/m3(1/rNH3)平3=[(1/rNH3)2+(1/rNH3)3]/2=()/m3A3,3 = (1/rNH3)平3 x(y186。NH3,3=（）/=V0,3= V3(1 y0,3)[1+ yNH3,3/(1 y0,3)]= ()(1+())= 第三段催化劑用量⊿Vk，3= A3,3 V03= = m3各段計(jì)算結(jié)果如下表段數(shù)n名稱123進(jìn)口溫度tk,n1,℃412出口溫度tk,n, ℃447487進(jìn)口氨含量yNH3,n1,％出口氨含量yNH3,n,％氨產(chǎn)量⊿M3n,Kmol/h催化劑單位反應(yīng)熱，KJ/()：（1）選型 選螺旋板換熱器，外殼216。式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(360+220)=290℃ p平=15Mpa之值 (1) 壓縮系數(shù)Z查《氮肥》（理）表11氣體的臨界常數(shù)NH3CH4ArH2N2YiTci,K151Pci,MpaTcm=ΣyiTci=++++=Pcm=Σyipci=++++=對(duì)比壓力 Pr=15/=, 對(duì)比溫度 Tr=(290+273)/=查《氮肥》（理）普遍化壓縮系數(shù)之四得 Z=(2) 混合氣體平均分子量 M平=ΣyiMi=++++=(3) 氣體熱容 查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ℃Cp=∑yiCpi=++*++= KJ/ C(4) 氣體導(dǎo)熱系數(shù)λ 高溫下含氮混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，用氮的對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)圖進(jìn)行計(jì)算查《氮肥》（理）臨界修正參數(shù)NH3CH4ArH2N2YiTci,K239Pci,Mpa18．030,KJ/(.℃)Tcm`=∑yiTci=++++=Pcm`=∑yipci=++++ =′cm`=∑yiP′ci=++++= KJ/(. ℃)假對(duì)比參數(shù)Pr`=15/= Tr`=(290+273)/=查《氮肥》（理）導(dǎo)熱系數(shù)，r= λ=λrλcm`== KJ/(. ℃)(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2NH3YiCi11μi Kg/()Mi1/24高壓下含氨混合氣體的粘度μ＝∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2∑yiMi1/2=++++=μ=(++++)/=()(6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)重量流量 W＝VM平/=管道截面積，設(shè)管道數(shù)量91根F=**91=則重量流速G=w/F=() Re=doG /μ= =（7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=()= =管內(nèi)給熱系數(shù)0== KJ/(. ℃):i= KJ/(. ℃)式中q=Q/FQ鍋爐熱負(fù)荷，KJ/h, F鍋爐換熱面積，M2, P蒸氣壓力，Mpa設(shè)鍋爐換熱面積F= ，代入上式i=()= KJ/(. ℃ ):設(shè)氣相測污垢系數(shù)R1＝－4(. ℃)/KJ設(shè)液相側(cè)污垢系數(shù)R2=(. ℃)/KJδ= λ鋼= KJ/(. ℃)K=1/(()+()+++)=(. ℃)Δtm=[()(22030)]/ln()/ (22030)=℃F=Q/K△tm=()=實(shí)取換熱面積 F=37 m2，需列管數(shù)n=F/Лdl=37/()≈91:（1）選列管式挽熱器，冷氣走殼程，熱氣走管程（2）列管尺寸Ф14＊2無縫鋼管 d外= d內(nèi)= d平~=（3）熱負(fù)荷Q=（4）產(chǎn)量W= t