【正文】 Cp=Cp0+Δ Cp= KJ/(kmol. ℃ ) Q2= 1 8 4 5 4 . 5 1 2 6 . 0 6 3 5 7 5 1 4 4 4 . 5 82 2 . 4 ? ? ?KJ/kmol。 Q1= 1 0 2 4 7 8 . 2 4 3 3 . 4 1 5 1 . 6 2 3 1 6 4 8 4 0 . 1 62 2 . 4 ? ? ?KJ 2. 出熱 （ 1）氣體帶出 熱 Q2 平均分子熱容 Cp 采用氣體帶入熱中同樣的方法計(jì)算， t=35℃ ,T=,P=時(shí)的平均分子熱容 CP=(Kmol. ℃ ) Q2= 1 0 2 4 7 8 . 2 4 3 5 . 2 3 3 5 5 6 4 1 1 0 6 . 8 6 82 2 . 4 ? ? ?KJ/(Kmol.℃ ) （ 2）冷卻水移走的熱量 Q3 Q3=Q1Q2== 水冷器的冷卻水用量，參見下文設(shè)備工藝計(jì)算中水冷器部分。（標(biāo)） Q1 （ 1）平均分子熱容 Cp 進(jìn)塔氣 體在進(jìn)塔溫度和出塔溫度的平均溫度下的真實(shí)熱容，即為進(jìn)塔氣體在進(jìn)、出塔這段溫度范圍內(nèi)的平均熱容。各純組分氣體的常壓分子熱容0piC ，采用別斯科夫[2]算式： H2 + 103t+ 106t2 《手冊(cè)》附式（ 1510） N2 + 106t2 《手冊(cè)》附式（ 1511） NH3 + 106t2 CH4 + 106t2 Ar 計(jì)算結(jié)果見表 313。有時(shí)，在同一設(shè)備中會(huì)有處于和不處于氨飽和區(qū)的幾種氣體同時(shí)出現(xiàn)，為了避免采用兩種不同的熱容計(jì)算方法而引起誤差，就統(tǒng)一采用壓力校正法。（標(biāo)） N2= + = m179。（標(biāo)） Ar==179。（標(biāo)）。熱交換器將熱氣體溫度由 44℃降至℃；冷氣體溫度有 ℃升至 26℃進(jìn)入氨合成塔。 惰性氣體源于新鮮原料氣，它們不參與反應(yīng)而在系統(tǒng)中積累。 為了使溫度分布合理，按合成反應(yīng)溫度，一般 控制在 400500℃之間。 3. 變換爐用水冷列管式代替高低溫變換爐。使用生產(chǎn)工藝建設(shè)新廠投資可減少 10％。常溫常壓下，與空氣混合時(shí)爆 炸范圍是 ~28 ％ ；與氧氣混 合時(shí)爆炸范 圍是~82％。小型氨廠始建于 50 年代末期 , 全國(guó)有800~ 1000 家 ， 總能力達(dá) 14000~ 15000kt / a, 大部分是以煤為原料。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 模板使用說明 （請(qǐng)?jiān)谑褂们霸敿?xì)閱讀此說明?。? 各部分內(nèi)容可以直接打字輸入，也可使用粘貼功能，但要保證粘貼內(nèi)容格式正確。 其中，華鶴煤化工股份有限公司，是以煤為原料的生產(chǎn)合成氨并合成尿素的大型合成氨廠。 氨能和 CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨，脫水生成尿素。 KRES 的設(shè)備由一臺(tái)換熱式一段轉(zhuǎn)化爐和一臺(tái)絕熱式二段轉(zhuǎn) 化爐組成。用飽和熱水器吸收變換反應(yīng)中的熱量，同時(shí)為天然氣增濕，轉(zhuǎn)化及變換反應(yīng)提供蒸汽。催化劑床層的進(jìn)口溫度比較低，大于或等于催化劑使用溫度下限，依靠反應(yīng)熱升高床層溫度，然后溫度 在逐漸降低。惰性氣體不利于氨的生產(chǎn)，但維持過低的惰性氣體含量又需大量排出循環(huán)氣造成原料氣的浪費(fèi)。熱氣體再經(jīng)兩次氨冷凝后，降至 ℃進(jìn)入儲(chǔ)罐。按相應(yīng)的倍數(shù)放大得到合成塔各部氣體的量及組成。（標(biāo)） NH3==179。（標(biāo)） CH4= + =179。 采用分壓 疊加法時(shí)由真實(shí)分子熱容換算為平均分子熱容有兩種方法： 1. 以某設(shè)備進(jìn)出口溫度下的真實(shí)分子熱容，作為進(jìn)口至出口范圍內(nèi)的平均分子熱容； 2. 以 t℃和 0℃的平均溫度下的真實(shí)分子熱容作為 t℃平均分子熱容。 表 313 冷交換器進(jìn)口各純組分氣體的常壓分子熱容 0piC （ t=44℃ , T=317K, P=氣壓） 組分 yi分子分率 Cpi KJ/mol yi cpi Pci大氣壓力 Pci yi 臨界溫度 Tc yi Tc H2 N2 NH3 CH4 Ar iy ?? 00 ip i pC y C?? = cm i icP yp?? = cm i icT yT??= 算式來源 別斯科夫【 4】 《手冊(cè)》 附式 1516 《手冊(cè)》第 737頁 對(duì)比壓力 Pr=P/Pcm=對(duì)比溫度 Tr=T/Tcm=317/= 由《手冊(cè)》附圖 1519查得 pTC? ? ? KJ/(kmol. ℃ ) 由《手冊(cè)》附錄， 0p p pC C C? ? ??=+=℃ 上列計(jì)算過程的符號(hào)說明： yi—— 混合氣體中各組分的分子分率； 0ipC —— 常壓下，各純組分的平均分子熱容， KJ/kmol. ℃ 0pC —— 常壓下，混合氣體的平均分子熱容， KJ/kmol. ℃ cip —— 各純組分的臨界壓力，大氣壓； 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 ciT —— 混合氣體的虛擬臨界溫度， K； cmP —— 混合氣體的虛擬臨界壓力，大氣壓； cmT —— 混合氣體的虛擬臨界溫度， K； rP —— 對(duì)比壓力； rT —— 對(duì)比溫度； pC? —— 熱容得壓力校正值， kj/kmol. ℃ pC —— 高壓混合氣體的平均分子熱容， kj/kmol. ℃； 熱氣體帶入熱量 Q1 Q1= 1 0 0 8 3 9 . 9 4 3 8 . 1 8 4 4 . 7 7 6 8 1 7 1 5 . 4 32 2 . 4 ? ? ? KJ （ 2）管外，進(jìn)口冷氣體帶入熱量 Q2 用壓力校正法算得當(dāng) t=℃ ,T=,P= 平均分子熱容 Cp= KJ/kmol. ℃； Q2= 1 1 0 9 0 9 . 8 4 4 4 . 8 7 ( 1 5 . 2 6 ) 3 3 9 0 2 5 7 . 3 32 2 . 4 ? ? ? ? ? KJ （ 3）氨的冷凝熱 Q3 設(shè)：熱氣體出口溫度為 ℃，熱氣體線冷凝到 ℃，氣氨再冷凝出來。 假設(shè) :出塔溫度 ℃ 平均溫度 =（ 26+） /2=℃， T=+273= 采用分壓疊加發(fā)計(jì)算高壓混合氣體的真實(shí)熱容。 一級(jí)氨冷氣熱量衡算 已知條件 : 進(jìn)口氣體：與冷交換器出口熱氣體相同； 出口氣體：壓力 ；溫度 7℃；氣量 179。 （ 3）氨冷凝熱 Q3 由《手冊(cè)》 [1]表 1011，內(nèi)插查得 ℃下， 氨汽化熱 =Q3=?= （ 1）氣體帶出熱 Q4（同冷交換器冷氣體帶入熱 ) Q4= KJ （ 2）液氨帶出熱 Q5 由表 314用內(nèi)插法求得 ℃下，液 氨焓 = Q5=?()= （ 3）液氨蒸發(fā)所移走的熱量 Q6 Q6=(Q1+Q2+Q3)(Q4+Q5)=++ ()= KJ 3. 二級(jí)氨冷器進(jìn)口氣體溫度 t進(jìn) （ 1 ）進(jìn)口氣體量 = 一級(jí)氨冷器出口氣量 + 新鮮氣量 = +=179。 再在《手冊(cè)》附圖 1519外推，查得Δ Cp0=(kmol.℃ )。 表 317 水冷器中混合氣體平均熱容計(jì)算結(jié)果 （ t=℃ , 12 t=℃ , T=,P=） 組分 yi/含量 Pi/atm Cpi/(KJ/Kmol.℃ ) yiCpi/(KJ/Kmol.℃ ) H2 N2 NH3 CH4 Ar 合計(jì) 1 氣體在 ℃下的真實(shí)熱容 , 即 ℃下的真實(shí)熱容。（標(biāo)） /小時(shí) 溫度，℃ 壓力 ， atm 液氨焓 kJ/kg 氣氨焓 kJ/kg 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 放空氣中氨量： 179。先計(jì)算混合氣體的平均分子熱容 0pC ，再進(jìn)行壓力校正而得 Cp。但此兩種方法的計(jì)算結(jié)果是有出入的。（標(biāo)） 出口氣體組成見表 38. 表 38 一級(jí)氨冷器出口氣體組成 二級(jí)氨冷器物料衡算 1. 進(jìn)口 進(jìn)口氣 體量 =一級(jí)氨冷器出口氣體量 +新鮮氣體量 H2 =+= m179。（標(biāo)） CH4==179。 表 35合成塔進(jìn)口氣體的組成 成分 H2 N2 CH4 Ar NH3 總計(jì) 標(biāo)米 分率 1 本設(shè)計(jì)任務(wù)為年產(chǎn) 5萬噸，每小時(shí)氨產(chǎn)量為 6313kg，為 8318m179。濾油后氣體進(jìn)入熱交換器。生產(chǎn)時(shí)間表明最適宜氫氮比應(yīng)控制在 ~ 左右。反之，活性低時(shí)最佳溫度上升。在轉(zhuǎn)化器的管內(nèi)填充轉(zhuǎn)化催化劑，管外利用二段爐加入過量空氣后的高溫轉(zhuǎn)化氣加熱，即可節(jié)省大量耐壓 4MPa 的 NiCr 合金鋼，也省略了傳統(tǒng)工藝中的煙氣回收系統(tǒng)。 KAAP 采用低溫低壓下，采用高活性的催化劑來提高生產(chǎn)能力并降低能耗。 氨與空氣或氧氣的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸。除四川等少數(shù)省有天然氣資源外 ， 其它多以煤或焦炭為原料。 目錄為自動(dòng)生成模式，不要修改目錄，論文完成后請(qǐng)右鍵單擊目錄區(qū)域，選擇“更新域”即可。為熟悉合成氨生產(chǎn)的各段工藝，為以后工作打基礎(chǔ)所以選擇該課 題。 氨的用途 氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中非常重要。絕熱式二段轉(zhuǎn)化爐的出口熱轉(zhuǎn)化器通過換熱為一段轉(zhuǎn)化過程提供全部熱量。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 4. 用分子篩變壓吸附工藝代替常規(guī)的溶液脫碳與深冷分離脫除過量的氮以及二氧化碳、一氧化碳、甲烷及氬。床層中溫度最高點(diǎn)不應(yīng)超過催化劑的使用溫度。循環(huán)氣中惰性氣體含量應(yīng)根據(jù)新鮮氣惰性氣體含量、操作壓力和催化劑活性等條件確定。一級(jí)氨冷器液氨的蒸發(fā)溫度為 5℃，二級(jí)氨冷器液氨的蒸發(fā)溫度為 20℃。 1. 每小時(shí)進(jìn)塔氣量及組成 進(jìn)塔氣量 = 8 3 1 8 6 0 1 3 .5 2 1 1 0 9 0 9 .8 44 5 0 .7 3? ?m179。（標(biāo)） 合計(jì) =179。（標(biāo)） Ar= + = m179。這兩種方法，在本章根據(jù)不同情況都曾采用，在下文有關(guān)設(shè)備中已分別注明。 由《手冊(cè)》表 1011 內(nèi)插查得 ℃下，氨 的汽化熱 = kj/kg. ℃； Q3= = 2. 出熱 （ 1）管內(nèi)出口氣體帶出熱量 Q4 用壓力校正法算得當(dāng) t=℃ , T=,P= 平均分子熱容 pC = kj/kmol. ℃。 計(jì)算式《合成氨原料氣的恒壓比熱》 [3]為： H2 + 103T+ 103pH2 N2 103T+ 106T2+ 106TPN2 NH3 +++ 103TPNH3 CH4 + 103T+ 109T3+ 109T3+ 103TPCH4 Ar 103T+ 109T2+ 106TPAr 計(jì)算結(jié)果見表 316。（標(biāo)） 氣體組成見表 38。（標(biāo)） （ 2）進(jìn)口氣體帶入熱 =Q1+Q2=+= 進(jìn)口氣體溫度 t 進(jìn) 已知：進(jìn)口氣體壓力 P= 大氣壓； 進(jìn)口氣體溫度用試差法計(jì)算 : 設(shè) t 進(jìn) =℃ , T=, 用壓力校正法計(jì)算得， Cp=(Kmol.℃ ) （ 3）校核進(jìn)口氣體帶入熱 KJ 進(jìn)口氣體帶入熱 = 1 1 3 3 4 1 . 1 2 3 2 . 7 7 9 . 6 1 5 9 1 7 9 5 . 0 7 22 2 . 4 ? ? ?KJ 誤差 = 1600849. 18 1591795. 072 1 0 0 0 . 5 71600849. 18? ??％％ 誤差極小，假設(shè)溫度為 t 進(jìn) 為 ，可用。（標(biāo)） 1. 入熱 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 （ 1）一級(jí)氨冷氣來的循環(huán)氣帶入熱 Q1，（同一級(jí)氨冷氣體帶出熱） Q1= （ 2）精煉工段來的新鮮氣帶入熱 Q2 平均分子熱容 Cp 為了與二級(jí)氨冷器內(nèi)其他氣流用同一種方法計(jì)算氣體平均分子熱容，采用壓力校正法，算得當(dāng) t=35℃ , T=308K, P=熱容 Cp0=。 計(jì)算結(jié)果見表 317。 氨產(chǎn)量： 8317m179。（標(biāo)） 1. 入熱 （ 1） 管內(nèi)，進(jìn)口熱氣體帶入熱量 Q1 Ⅰ . 平均分子熱容 Cp 采用壓力校正法，計(jì)算高壓混合氣體平均分子熱容。 高壓混合氣體平均相對(duì)分子熱