【正文】 (2)聯(lián)立解出 或 式中：nNH3合成塔中生成的氨，kmol n3入口氣總物質(zhì)的量，kmol n6出口氣總物質(zhì)的量，kmol y3,NH3合成塔入口氨摩爾分?jǐn)?shù) y6,NH3合成塔出口氨摩爾分?jǐn)?shù)將已知數(shù)據(jù)代入，則 出塔氣總物質(zhì)的量 所以出塔氣組成(6點)NH3: (已知)H2: CH4: N2: Ar: 出塔氣組成列入下表(包括6,7,8,9,10點)組成NH3H2N2CH4Ar合計摩爾分?jǐn)?shù)/%100 合成率計算反應(yīng)掉的N2，H2與入塔氣中的N2，H2氣之比。總液量 (4)液體組分的摩爾分?jǐn)?shù) (5)氣體總量 (6)氣體組分含量，按(2)式 (7)對以上各式求解，需用試差法，現(xiàn)采用直接迭代法進行計算。因此在冷交換器中的氨分離器分離出的液氨，應(yīng)與出口氣成平衡，由氣液平衡關(guān)系可以求出。(假定入槽液量)則液氨中各組分的物質(zhì)的量： 誤差以代入式(3)計算，計算結(jié)果如下：計算得 誤差在允許范圍之內(nèi)，假定值可以認(rèn)定。b. 出塔總物料量，其中各組分量按照計算。(6)循環(huán)機入口V13和出口V14：由流程圖上表明進入循環(huán)機之前，有放空氣放出。其中分組分的量按計算。 合成塔能量衡算計算基準(zhǔn)：以小時產(chǎn)量(單位為kmol/h)為基準(zhǔn)。 合成塔能量平衡匯總表收入項支出項項目熱量/KJh1項目熱量/kJK)由物料衡算知氨分離器，液體排出量每小時為，算得液體帶出熱： 而溶解氣帶出熱： 總帶出熱： (4)液氨冷凝放出熱由手冊查得，算得： (5)冷卻水移出熱Q水 (6)需要冷卻水量W 取冷卻水溫度為25℃，升高到35℃。 (1)熱氣體(循環(huán)機來)帶入熱Q14經(jīng)計算和查圖，摩爾定壓熱容 ．， 算得(2)新鮮補充氣帶入熱Q1 經(jīng)查圖，摩爾定壓熱容計算得： (3)氣體(去合成塔)帶出熱Q3 由合成塔熱衡算知 (4)氨的冷凝熱Q液 ℃下。包括了弛放氣和產(chǎn)品氨的熱量。4點： 根據(jù)化肥用高壓無縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為。114點： 根據(jù)化肥用高壓無縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為。這是一個理論聯(lián)系實際，發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程，鍛煉了自己獨立工作能力的過程。最后，非常感謝徐超老師在設(shè)計中給我我們小組的寶貴意見和指導(dǎo)，也感謝本組成員的全力合作，使得我能順利完成本次設(shè)計。最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)。通過課程設(shè)計，我分析問題解決問題以及工程設(shè)計能力都得到了鍛煉。各種工具書是設(shè)計工作者的得力助手，學(xué)會了熟練查找手冊在這次設(shè)計中是一個很大的收獲，同時加強了對資料數(shù)據(jù)篩選和處理的能力。10點： 根據(jù)化肥用高壓無縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為。2點： 根據(jù)化肥用高壓無縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為。 (2)放空氣帶出熱Q12，由氨分后與入循環(huán)機的氣體的熱量之差確定。 摩爾定壓熱容與氨分出口的相同計算得 (3)出口氣帶出熱Ql4 經(jīng)計算： 則(4)絕熱壓縮提供能(5)絕熱功校核按下述公式計算壓縮功率： 已知： 查得： 進口氣體實際狀態(tài)的流量應(yīng)為所以 折成每小時的熱量： 結(jié)果 此誤差不大，可以認(rèn)為計算是平衡的，實際壓縮功率應(yīng)為715984/3600= 冷交換器與氨冷器能量衡算現(xiàn)將兩個設(shè)備作為一個系統(tǒng)進行能量衡算對象。 假定氨分離器無溫度和熱量變化，忽略熱損失，故與水冷器作為一個系統(tǒng)計算，并假定水冷器為套管冷卻囂。(1)冷氣體(即合成一次出塔氣)帶入熱量Q7Q8Q4Q5 熱交換器能量平衡示意圖(2)冷氣體(即合成二次入塔氣)帶出熱量(3)熱氣體(即廢熱鍋爐來氣)帶入熱量(4)熱氣體出口帶出熱量 根據(jù)此值，按顯熱計算，求得出口溫度為115℃。按下速公式進行核算式中：為進出口平均摩爾定壓熱容； ，氨凈值； ,入塔氣量。從回路中任何一個設(shè)備開始計算均可。其他組分的計算結(jié)果如下表(2點)組成NH3H2N2CH4Ar合計摩爾分?jǐn)?shù)e. 冷交換器出口氣體的量V3其中各組分的量按計算。即 (Ll7量暫以氣體體積計)按前面氨分器氣液平衡算得氣液比： 和 由以上兩式可以解得L17換算成質(zhì)量 b. 氨分離器出口氣體組分的體積，按計算。為方便計算，把前已算得已知數(shù)據(jù)列入下表：名稱NH3H2N2CH4Ar氣量/m3補充氣10V1放空氣12V12馳放氣20產(chǎn)品液氨21合成塔入口3V3合成塔出口6V6(2)首先列出以下元素平衡和總物料平衡方程(式中液氨忽略溶解物，以100% NH3計)氫平衡：以體積量計算(下同) (1)氮平衡： (2)惰氣平衡： (3)氨平衡：合成塔內(nèi)生成的氨應(yīng)等于排出的氨 (4)總物料平衡：合成反應(yīng)后進出口氣體體積減少了V3 V6 (5)把式(1)與式(2)合并，將已知數(shù)據(jù)代入式(1)與式(2)式(1)： (1)’式(2)： (2)’式(1)’加式(2)’得： (6)數(shù)據(jù)代入式(3)得： (3)’將式(3)’與式(6)聯(lián)立解得：將已知數(shù)據(jù)V1和V12的值代入式(4)與式(5)?，F(xiàn)按試差最后的V/L值，具體計算如下。 氨分離器出口氣體組成(11,12,13,14,15點)組成NH3H2N2CH4Ar合計摩爾分?jǐn)?shù)/%%%%%% 冷交換器分離出的液體組成(18點) 由于從氨分離器出口氣．經(jīng)循環(huán)機和油分離器后進入冷交換器系統(tǒng)，此前已有部分氣體放空并補充了新鮮氣，因此氣量和其組成均發(fā)生了變化。假定F=1kmol對于每個組分的物料平衡： (1)根據(jù)氣液平衡關(guān)系 (2)式中：mi為各組分的相平衡常數(shù)。因此NH3: (已知)H2: N2: CH4: Ar: 入塔氣組成列入下表(包括3,4,5點)組分NH3H2N2CH4Ar合計摩爾分?jǐn)?shù)/%100 合成塔出口氣組成(6點)假定入塔器為100kmol,列方程求解。在油分離器出口補充了新鮮氮氫氣入冷交換器。(7)其他部位的溫度和壓力，見流程圖。又因操作壓力低，氨的合成效率低，分離較困難，流程復(fù)雜。 中壓法操作壓力為20～60MPa，溫度450～550℃，其優(yōu)缺點介于高壓法與低壓法之間，目前此法技術(shù)比較成熟，經(jīng)濟性比較好。對于合成系統(tǒng)來說，液體氨即是它的產(chǎn)品。在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中, 其焦點主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備, 即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機。 同時研究開發(fā)簡單可行, 又可就地取得原料制取合成氣的潔凈煤氣化技術(shù), 這也是我國目前占氮肥生產(chǎn)總量60% 左右的中小型氮肥廠亟待要解決的問題。可見，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)