【正文】 氣體各組分： NH3 V17NH3/V17= 100％ =％ CH4 V17CH4/V17= 100％ =％ Ar V17Ar/V17=100％ =％ H2 V17H2/V17= 100％ =％ N2 V17N2/V17= 100％ =％ 氨冷器物料計算 進器物料：氨冷器進器物料等于冷交換器出器物料加上補充新鮮氣物料V1= m3 其中， CH4 V1CH4= = m3 Ar V1Ar= = m3 H2 V1H2= = N2 V1N2= = V18（ 進器氣體物料 ） =V1+V17= + = 進器氣體組分含量 V18i=V1i+V17i NH3 V18NH3= V17NH3= CH4 V18CH4= + = Ar V18Ar= + = H2 V18H2= += N2 V18N2= + = 寧夏理工學院畢業(yè)設計 21 各組分百分含量 y18i=V18i/V18 NH3 y18NH3= 100％ =％ CH4 y18CH4=100％ =％ Ar y18Ar=100％ =％ H2 y18H2= 100％ =％ 3 N2 y18N2= 100％ =％ 進器液體等于冷交換器冷凝液氨量 L18=L18NH3=L17NH3= m3 進器總物料 ＝ V18+L18=+ = m3 出器物料：已知出器氣體中氨含量為 ％，設出器氣體中氨含量為 b m3 b/()=％ 解得 b= m3 則氨冷器 中冷凝液氨量： L′18NH3=V18NH3b== m3 氨冷器出口總液氨量 :L2NH3=L18NH3+L′18NH3=+= 氨冷器出口氣量 :V2=V18b= = m3 其中， NH3 V2NH3= CH4 V2CH4= V18CH4= m3 Ar V2Ar= V18Ar= H2 V2H2= V18H2= N2 V2N2= V18N2= 各組分百分含量 y2i=V2i/V2 NH3 y2NH3=100％ =% CH4 y2CH4=100％ =% Ar y2Ar=100％ =% H2 y2H2=100％ =% N2 y2N2=100％ =% 出器總物料 =V2+L2NH3=11420787 + = m3 冷交換器物料計算 進口物料 ： 冷交換器進口總物料等于氨冷器出口總物料 ， 其 氣體入口V2= m3； 液體入口 L2NH3= m3 圖 23 冷交換器物料示意圖 寧夏理工學院畢業(yè)設計 22 由氣液平衡計算得，以 1kmol進口物料為計算基準：即 F=1 L+V=F ┉┉┉┉┉┉① LxNH3+VyNH3=FmNH3 ┉┉┉┉┉┉② 將 yNH3=， xNH3= 代入上式： V=（ xNH3 mNH3） /（ xNH3 yNH3） = mNH3/┉┉③ ③ 式中 mNH3 可由物料平衡和氨平衡計算 mNH3=V2NH3/V2 V2′=V1+V17′ ┉┉┉┉┉┉④ V17′=V8V13L15 ┉┉┉┉┉┉⑤ V2NH3′=V2NH3+L17NH3+L18NH3′ ┉┉┉┉┉┉⑥ 式中 V2′ ———冷交換器入口總物料； V17′———冷交換器熱氣出口總物料 V′2NH3 ———冷交換器入口總氨物料 將 V8= m3， V13= m3， L15= m3 代入上式解得：V17= ∴ V2′= += m3； V2NH3′=+ + = m3 ∴ mNH3= V2NH3′/ V2′=③ 得： V=； L=1V=；（ L/V） = 由（ L/V）可求出冷交換器冷凝液體量（ L16/V3） =（ L/V） = 冷凝液體量 L16=== m3 出器物料：冷交換器（冷氣）出口氣體物料等于進口總物料減去冷激液體量 V3= = m3 其中 NH3 V3NH3= % = CH4 V3CH4= %= Ar V3Ar = % = H2 V3H2= %= N2 V3N2= %= 計算誤差 =（ V3V5） /V5 100％ =% 校核氨分離器液氨百分數(shù) 氨分離器液氨百分數(shù)： 寧夏理工學院畢業(yè)設計 23 G 分 ％ =L15x15/(L15+L16x16)100％ =( +)100 =％ 冷交換器分離液氨百分數(shù)： G 冷 ％ =1G 分％ =％ 計算誤差 =（ G′G 分 ） /G′=％ 液氨貯槽物料計算 進槽物料：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％ =% 寧夏理工學院畢業(yè)設計 24 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％ =％ 液氨產量核算 : mNH3=17=≈1000kg 物料衡算結果匯總 將以上的計算結果匯總與下表： 裝置 單位 N2 H2 CH4 Ar NH3 總計 氨冷器出口 (氣體 )2 摩爾分數(shù) % 1 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 寧夏理工學院畢業(yè)設計 25 冷交器冷氣出口 3\4\5 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 合成塔一次入口 5\6\7 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 合成塔二次出口 8\9\10 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 水冷器出口 (氣體 )11 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 水冷器出口 (液體 )11 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h 8540 kmol/h 氨分離器出口氣 12 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h 53679 寧夏理工學院畢業(yè)設計 26 kmol/h 放空氣13 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 冷交換器熱氣進口 14 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 氨分離器出口液氨 15 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h 154 kmol/h 冷交換器出口液氨 16 摩爾分數(shù) % 100 m3/TNH3 m3/h kmol/h 冷交換器熱氣出口 (氣體 )17 摩爾分數(shù) % 1 m3/TNH3 m3/h kmol/h 4225 冷交換器熱氣出口 (液摩爾分數(shù) % 0 0 0 0 1 1 m3/TNH3 0 0 0 0 寧夏理工學院畢業(yè)設計 27 體 )17 m3/h 0 0 0 0 kmol/h 0 0 0 0 氨冷器進口 (氣體 )18 摩爾分數(shù) % 20 100 m3/TNH3 m3/h km。(0N2)= 100﹪ =% 入口液體中組分含量 m180。 液氨貯槽入口 1Kmol 液體計算為準，即 L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量： m0i=L15X15i+L16X16i= G％ L0X15i+(1 G％ )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=+= m0NH3 m0CH4 m0Ar m0H2 m0N2 小計 表 211 液氨貯槽入口液體含量 當 t=17℃ ， P= 時，計算得熱平衡常數(shù)： KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 表 212 各組分的平衡常數(shù) 根據(jù)氣液平衡 Li=m0i/[1+(V/L)ki],設 (V/L)=， 代入上式得 ： 出口液體氨含量： LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)kNH3] =(1+)= Kmol 出口液體甲烷含量： LCH4=m0CH4/[ 1+(V/L)kCH4] =(1+170)= Kmol 出口液體氬含量： LAr=m0Ar/[ 1+(V/L)kAr] =(1+540)= Kmol 出口液體氫氣含量： LH2=m0H2/[ 1+(V/L)kH2] =(1+575)= Kmol 出口液體氮氣含量： LN2=m0N2/[ 1+(V/L)kN2] 寧夏理工學院畢業(yè)設計 15 =(1+620)= Kmol L 總 =， V==， (V/L) 180。 （ 3）電力優(yōu)勢 寧夏目前無拉閘限電之虞， 20xx 年寧夏電網(wǎng)統(tǒng)調裝機容量達到 366 萬千瓦，而且基地規(guī)劃建設的八大電廠將形成千萬千瓦級的火電基地，寧夏理工學院畢業(yè)設計 9 這些都將為基地提供充足的電力供應。改變水蒸汽比例是工業(yè)變換反應中最主要的調節(jié)手段。從能量消耗上看，加壓也是有利。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物（ CO+CO2）