【正文】 +Q3+Q損)(QRQ5))/V1Cp1(6) 合成塔一出氣體帶出熱量Q1查t=℃ P= 混合氣體熱容：表427 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp=(Kmol℃)Q1==(7) 合成塔二出氣體帶出熱量Q1當(dāng)t=370℃ P= 混合氣體熱容： 表428 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp1=(Kmol℃)Q1=370=(8) 合成塔熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Q損=awFw(twtb)設(shè)塔壁溫度tw= 62℃,空氣溫度5℃,塔外壁高h(yuǎn)=14m,外徑D=則 aw=+=62+=(m2h℃)∴Q損=(twtb)=14[62(5)]= kJ/tNH3(9)合成塔二入溫度計(jì)算設(shè)t2=190 ℃, P=小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)各組分氣體比熱容并計(jì)算得：表429 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp2=(Kmol℃)t2=℃∴合成塔氣體二次入口帶入熱量 Q2=(++)(+) = kJ/tNH3(10) 合成塔絕熱溫升核算△t==()=(Cp1+Cp2)/2=(Kmol℃)△t=((1+))/ =℃t1=t2+=℃表430 合成塔熱量平衡匯總表入出一次氣體進(jìn)口帶入熱626664一次氣體進(jìn)口帶出熱二次氣體進(jìn)口帶入熱二次氣體進(jìn)口帶出熱反應(yīng)熱熱損失總Q入總Q出 廢熱鍋爐熱量計(jì)算（1）內(nèi)熱氣體帶入熱量Q1由合成塔熱平衡計(jì)算Q1=(2) 管內(nèi)熱平衡氣體帶出熱量Q2設(shè)t2=220 C, P=，得混合氣體比熱容：表431 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp2=(Kmol℃)Q2=220=(3) 廢熱鍋爐熱負(fù)荷ΔQ=Q2Q1=(4) 軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度t=30,壓力P=, 飽和蒸汽，需軟水量為X軟水焓 I1=蒸汽焓 I2=ΔQ=X(I2I1)熱平衡得 X=ΔQ/(I2I1)=廢熱鍋爐帶入熱量 Q軟=XI1==蒸汽帶入熱量 Q蒸=+=表432 廢熱鍋爐熱量匯總表入出管內(nèi)熱氣帶入熱量管內(nèi)熱氣帶出熱量軟水帶入熱量蒸汽帶出熱量總Q進(jìn)總Q出 熱交換器熱量計(jì)算（1）冷氣體帶入熱量Q6由合成塔熱平衡計(jì)算Q1=（2）熱氣體帶入熱量Q9由廢熱鍋爐熱平衡計(jì)算Q4=（3）冷氣體帶出熱量Q7由合成塔熱平衡計(jì)算Q2=（4）熱氣體出口溫度計(jì)算Q1+Q4=Q2+Q5熱平衡得 Q5=Q1+Q4Q2=+=Q5=V5Cp5t5t5=Q5/V5/Cp5=設(shè)t5=℃ P=：表433 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp5=(Kmol℃)T5=℃誤差=()/=% 假設(shè)成立（5）熱交換器熱負(fù)荷ΔQ=Q2Q1=Q5Q4==表434 熱交換器熱量匯總表入冷氣帶入熱量冷氣帶出熱量熱氣帶入熱量熱氣帶出熱量總Q進(jìn)總Q出 水冷器熱量計(jì)算由題知,水冷器出口熱氣體溫度t2=35℃,設(shè)氣體先冷卻至35℃后,氨再冷凝。(0CH4)=100﹪=﹪ 入口液體中氬含量 m180。高壓過熱蒸汽的價(jià)值較高, 當(dāng)然投資要多, 根據(jù)整體流程統(tǒng)一考慮。既在塔內(nèi)設(shè)置換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，又利用余熱副產(chǎn)蒸汽。由于氣體在設(shè)備、管道中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生了壓力損失。當(dāng)使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)，在壓縮過程中氣體夾帶的潤滑油和水蒸汽混合在一起，呈細(xì)霧狀懸浮在氣流中。比如，隔油池中廢水就含有COD。為防止CO和CO2對(duì)催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得多余20ppm[5]。如果略去氫及氨在液氨中溶解損失的少量差異，氨合成反應(yīng)氫與氮總是按3：1消耗，新鮮氣氫氮比應(yīng)控制為3，否則循環(huán)系統(tǒng)中多余的氫或氮就會(huì)積累起來，造成循環(huán)氣中氫氮比的失調(diào)。但功耗決不但取決于壓力一項(xiàng)，還要看其它工藝指標(biāo)和流程的布置情況。今后應(yīng)利用國內(nèi)開發(fā)和消化吸收引進(jìn)的工藝技術(shù),自力更生,立足國內(nèi),走出一條具有中國特色的社會(huì)主義民族工業(yè)的發(fā)展道路。合成氨工業(yè)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)和帶動(dòng)了許多科學(xué)技術(shù)部門的發(fā)展，如高壓技術(shù)、低溫技術(shù)、催化技術(shù)、特殊金屬材料、固體燃料氣化、烴類燃料的合理利用等。氨在高溫下(800℃以上)分解成氮和氫；氨具有易燃易爆和有毒的性質(zhì)。實(shí)施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來合成氨裝置的必然和惟一的選擇。世界合成氨技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)型蒸汽轉(zhuǎn)化制氨工藝、低能耗制氨工藝、裝置單系列產(chǎn)量最大化三個(gè)階段。 6. 撰寫設(shè)計(jì)說明書。還可以將氨加工制成各種含氮復(fù)合肥料。未來我國合成氨氮肥的實(shí)物產(chǎn)量將會(huì)超過石油和鋼鐵。故流程、設(shè)備都比較緊湊。、來源生產(chǎn)合成氨，首先必須制備氫、氮原料氣。對(duì)于冷凍法分離氨，初始氨含量與冷凝溫度和系統(tǒng)壓力有關(guān)。因氨有氣味，故較好預(yù)防。同時(shí)，因生產(chǎn)工藝流程長、連續(xù)性強(qiáng)，設(shè)備長期承受高溫和高壓，還有內(nèi)部介質(zhì)的沖刷、滲透和外部環(huán)境的腐蝕等，各類事故發(fā)生率比較高，尤其是火災(zāi)、爆炸和重大設(shè)備事故經(jīng)常發(fā)生。目前工業(yè)上主要采用冷凝法分離循環(huán)氣中的氨。這樣，提高了放空氣中惰性氣體含量，從而減少了氫氮?dú)鈸p失。氨合成工藝選擇主要考慮合成壓力、合成塔結(jié)構(gòu)型式及熱回收方法。 從而可計(jì)算出液體中各組分含量： 液體中氨含量： xNH3=LNH3/L=100％=％ 液體中氬含量： xAr=LAr/L=IOO％=％ 液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=100％=％ 液體中氫含量: xH2=LH2/L=100％=％ 液體中氮含量： xN2=LH2/L=100％=％表47 氨分離器出口液體含量NH3CH4ArH2N2小計(jì) 分離氣體組分含量： 氣體氨含量： yNH3=［mNH3LNH3］/V=％ 氣體甲烷含量： yCH4=［mCH4LCH4］/V=％ 氣體氬含量： yAr=［mArLAr］/V=％ 氣體氫含量： yH2=［mH2LH2］/V=％ 氣體氮含量： yN2=［mN2LN2］/V=％表48 氨分離器出口氣體含量（％）NH3CH4ArH2N2小計(jì)查t=10℃,p=：表49 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN227517580 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4=％ 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3=％ 出口液體氬含量: xAr=yAr/ KAr=％ 出口液體氫含量: xH2=yH2/ KH2=％ 出口液體氮含量: xN2=yN2/ KN2=％表410 冷交換器出口液體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計(jì) 由于氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合后進(jìn)入液氨貯槽經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會(huì)解吸，即弛放氣。 V入= m3 入塔物料：V5= m3NH3 V5NH3=11422﹪=CH4 V5CH4=﹪=Ar V5Ar=﹪=H2 V5H2=﹪=N2 V5N2=﹪= 合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　　V5=V6=V7= m3 出塔物料　　 V8= m3NH3 V8NH3=﹪= m3CH4 V8CH4=﹪= m3Ar V8Ar=﹪= m3H2 V8H2=﹪= m3N2 V8N2=﹪= m3 合成塔生成氨含量：ΔVNH3=V8NH3V5NH3 = == 沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。取過飽和度10﹪ 故 V17NH3=﹪=﹪設(shè)熱氣出口氨體積為，則： a/( ++a)= a= m3L17NH3=V14NH3a= = m3冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中 NH3 V17NH3= V14NH3L17NH3= = m3CH4 V17CH4= V14CH4 = m3Ar V17Ar=V14Ar= m3H2 V17H2= V14H2 = m3N2 V17N2= V14N2= m3出口總氣量 V17=V14L17NH3= = m3出口氣體各組分：NH3 V17NH3／V17= ／100％=％CH4 V17CH4／V17= ／100％=％Ar V17Ar／V17=／100％=％H2 V17H2／V17= ／100％=％N2 V17N2／V17= ／100％=％ 進(jìn)器物料：氨冷器進(jìn)器物料等于冷交換器出器物料加上補(bǔ)充新鮮氣物料V1= m3 其中， CH4 V1CH4= = m3Ar V1Ar= = m3H2 V1H2= = N2 V1N2= =V18（進(jìn)器氣體物料）=V1+V17= + = 進(jìn)器氣體組分含量　　V18i=V1i+V17i NH3 V18NH3= V17NH3=CH4 V18CH4= + =Ar V18Ar= + =H2 V18H2= += N2 V18N2= + = 各組分百分含量　　y18i=V18i/V18NH3 y18NH3= 100％=％CH4 y18CH4=100％=％Ar y18Ar=100％=％H2 y18H2= 100％=％N2 y18N2= 100％=％ 進(jìn)器液體等于冷交換器冷凝液氨量　L18=L18NH3=L17NH3= m3 進(jìn)器總物料＝V18+L18=+ = m3 出器物料：已知出器氣體中氨含量為 ％，設(shè)出器氣體中氨含量為b m3b/()=％ 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/V2NH3 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(jì)算 進(jìn)口物料：冷交換器進(jìn)口總物料等于氨冷器出口總物料，其中 氣體入口V2= m3；液體入口 L2NH3= m3 由氣液平衡計(jì)算得，以1Kmol進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)：即 F=1 L+V=F┉┉┉┉┉┉① LxNH3+VyNH3=FmNH3┉┉┉┉┉┉②圖43 冷交換器物料 將yNH3=，xNH3=： 示意圖 V=（xNH3 mNH3）/（xNH3 yNH3）= mNH3/┉┉③ ③式中mNH3可由物料平衡和氨平衡計(jì)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(jìn)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(jì)算誤差=（V3V5）/V5 100％=% 校核氨分離器液氨百