【文章內(nèi)容簡介】 ??????， N2: ? ?? ? %%N23 ??????， CH4: % %C H 43 ????， Ar: % %Ar3 ????， 表 (包括 3， 4， 5點 ) 組分 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) /% 100 合成塔出口氣組成 (6 點 ) 假定入塔器為 3n =100kmol 列方程求解。 氨生成量：根據(jù)反應(yīng)式，在合成塔內(nèi)，氣體總物質(zhì)的量的減少，應(yīng)等于生成氨的物質(zhì)的量。因此可寫成聯(lián)立方程： 生成的氨的物質(zhì)的量 錯誤 !未找到引用源。 N H 33N H 366N H 3 nynn ，? (21) 總物質(zhì)的量的減少量 錯誤 !未找到引用源。63NH3 nnn ? (22) 聯(lián)立解出 10 ? ?N H 33N H 33N H 366N H 3 y1 yynn，，?? 或 ? ?N H 36N H 33N H 363N H 3 y1 yynn，，?? 式中： NH3n 合成塔中生成的氨， kmol 3n 入口氣總物質(zhì)的量， kmol 6n 出口氣總物質(zhì)的量， kmol NH33y， 合成塔入口氨摩 爾分數(shù) NH36y， 合成塔出口氨摩爾分數(shù) 將已知數(shù)據(jù)代入，則 ? ? ? ? 96 58,11 yynn N H 36 N H 33N H 363N H 3 ?? ????? ， ，kmol 錯誤 !未找到引用源。 出塔氣總物質(zhì)的量 錯誤 !未找到引用源。 0 3 4 6 5 0 0nnn NH 336 ????? kmol 所以出塔氣組成 (6 點 ) NH3: % NH36 ?， (已知 ) H2: %%100 H26 ???????? ?????， CH4: % %C H 46 ???， N2: %H26N26 ?? ， Ar: 錯誤 !未找到引用源。 % %Ar6 ???， 表 出塔氣組成表 (包括 6， 7， 8， 9， 10點 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分 數(shù) /% 100 11 合成率計算 反應(yīng)掉的 N2， H2與入塔氣中的 N2， H2氣之比。按下式計算。 合成率 ? ?Ar3C H 43N H 333N H 3 yyy1n n2，， ????? ? ? %%10003 ?????? ?? 氨分離器出口氣液組成計算 設(shè)合成反應(yīng)后在水冷卻器內(nèi)部分氨被液化，氣液已達到相平衡。進入氨分離器的物料為氣液混合物，物量為 F，物料組成為 F1；分離器出口氣相組分為 yi，氣量為 V。分離器出口液相組分為 xi，液量為 L。 氣相 氣液混合物 液相 已知進口物料組成 Fi即合成出口氣組成，前已求出。 假定 F=1kmol 對于每個組分的物料平衡： iiii FxLyVFF ?????? (23) 根據(jù)氣液平衡關(guān)系 iii xmy ?? (24) 式中： mi為各組分的相平衡常數(shù)。 把式 (24)代入式 (23)得 F Fi Vy i Lxi 12 1mLVxLF iii ????????? 或 iiii L1mLVFxL ?????????? (25) 式中： Li 為液相中各組分的量。 總液量 iLL ?? (26) 液體組分的摩爾分數(shù) LLx ii? (27) 氣體總量 L1LFV ???? (28) 氣體組分含量，按 (2)式 vLFvvy iiii ??? (29) 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。 表 分離器入口氣液混合物組成 錯誤 !未找到引用源。 i即 6點值 組分 FNH3 FH2 FN2 FCH4 FAr 合計 摩爾分數(shù) 1 表 組分的相平衡常數(shù) (mi)（ t=35℃， p=30Mpa） NH3m H2m N2m CH4m Arm 38 設(shè) 氣液比 R=V/L=12 錯誤 !未找到引用源。 ，假定入口氣液混合物量 F=1kmol 并假定 ?? 。 以 錯誤 !未找到引用源。 代入式 (25)計算，計算結(jié)果如下。 液相中各組分的量： NH3 ? kmol 13 H2 ? kmol N2 ? kmol CH4 ? kmol Ar ? kmol 液相總量： i ??? kmol 分離后氣相總量： 9 2 3 7 6 6 ????? kmol 計算氣液比： 1 ??????????????? 誤差 % LVLVLV1 ??????????????????????? 錯誤 !未找到引用源。 設(shè) 錯誤 !未找到引用源。 ，計算得 LV 1 ??????? 誤差 0 7 3 8 LVLVLV1 ?????????????????????? 錯誤 !未找到引用源。 設(shè) 錯誤 !未找到引用源。 9，計算得 LV 1 ??????? 誤差 LVLVLV1 ?????????????????????? 錯誤 !未找到引用源。 設(shè) 錯誤 !未找到引用源。 ，計算得 LV 1 ??????? 14 誤差 0 1 1 5 LVLVLV1 ?????????????????????? 以 錯誤 !未找到引用源。 代入式 (3)計算，計算結(jié)果如下： NH3 ? kmol 001466LH2 ? kmol N2 ? kmol CH4 ? kmol Ar ? kmol 計算得 LV 1 ??????? 誤差 0 0 9 8 9 LVLVLV1 ?????????????????????? 錯誤 !未找到引用源。 在允許范圍之內(nèi)，假定值可以認定 錯誤 !未找到引用源。 。 液體組成 (摩爾分數(shù) )：按 錯誤 !未找到引用源。 計算，計算結(jié)果列入下表： 表 氨分離器出口液體組成 (17點 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) /% % % % % % 分離后氣體組成： VLFy iii ??計算 NH3: %517 %100923 072 LFy iN H 33NH ?????? 同法計算其他組分，結(jié)果列入下表。 表 氨分離器出口氣體組成 (11， 12， 13， 14， 15點 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) /% % % % % % 15 V= kmol L= kmol 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。而冷交換器出口氣即是合成塔入口氣，其組成已在前面算出。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。其關(guān)系式為 iii xmy ?? 表 相平衡常數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 如下表 (t=℃， p=30MPa錯誤 !未找到引用源。 ) NH3m H2m N2m CH4m Arm 70 75 25 40 冷交換器出口液體組成，根據(jù) iii xmy ?? 錯誤 !未找到引用源。 計算。 表 (18點 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) 1 液氨貯槽馳放氣和液相組成的計算 氨分離器出口液氨 (17 點 )與冷交換器的氨分出口液氨 (18 點 )匯合于貯槽 (19 點 ) 由于減壓，溶在液氨中的氣體會解析出來和部分氧的蒸發(fā)氣形成弛放氣。 水冷后的氨分離囂分離的液氨占總量的摩爾分數(shù) G 可由下式計算： ? ?? ?? ?? ? %100y1yy yyy1GN H 311N H 36N H 33N H 311N H 36N H 33 ??? ???，，， 代入已知數(shù)據(jù)： NH33 ?， ， 17,0y NH36 ?， ， N H311 ?， L17x17i 17 L18x18i 18 X19i 19 Vyi 20 Lxi 21 16 ? ?? ?? ?? ? %%% ????? ??? 取 G=% 則氨分離器的分離液氨占 %，冷交換器分離液氨占 %。 根據(jù)物料衡算按下式計算混合后液氨組成。 i18i17i19 ，， ?? 表 計算結(jié)果表 (19點 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) /% % % % % % 表 由氨貯槽的壓力得氣液平衡常數(shù)表（ t=20℃， p= !未找到引用源。 ） NH3m H2m H2m CH4m Arm 575 620 170 540 在液氨貯槽中，類似于閃蒸過程，仍按氨分離器的計算方法，假定一個 V/L 初值，經(jīng)過試差，求得計算結(jié)果，如下表。現(xiàn)按試差最后的 V/L 值，具體計算如下。 設(shè) V/L= 錯誤 !未找到引用源。 代入下式。 (假定入槽液量 F=1kmol) 1mLVFLiii???????? 則液氨中各組分的物質(zhì)的量： 3NH ： NH3 ? kmol 2H ： H2 ? kmol 2N ： N2 ? kmol 4CH ： C H4 ? kmol rA ： Ar ? kmol i ??? kmol V= kmol 17 1 ??????????????? 誤差 ????????????????????LVLVLV1錯誤 !未找到引用源。 以 V/L= 錯誤 !未找到引用源。 代入式 (3)計算，計算結(jié)果 如下： NH3 ? kmol H2 ? kmol 00 008 01 N2 ? kmol C H4 ? kmol Ar ? kmol i ??? kmol 0 7 3 1 2 6 8 ????? kmol 計算得 0788888,0LV 1 ??????? 誤差 0 0 2 5 3 LVLVLV1 ?????????????????????? 錯誤 !未找到引用源。 在允許范圍之內(nèi)，假定值可以認定 V/L=≈ 錯誤 !未找到引用源。 。 液體組成 (摩爾分數(shù) )：按 %100LLx ii ??計算。 NH3: % 925 N H 3N H 3 ??? 表 其它組分計算結(jié)果表 (21點，產(chǎn)品液氨組成 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) /% % % % % % 馳放氣氣體組成： %100V LFy iii ???錯誤 !未找到引用源。 計算 18 NH3: %%100073 925 LFy N H 3N H 3N H 3 ??????錯誤 !未找到引用源。 表 其它組分計算結(jié)果表 (20點，馳放氣組成 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分數(shù) /% % % % % % 液氨貯槽物料衡算 以液氨貯槽出口 1t 純液氨為基準，折成標準狀況下的氣體體積，以 m3為單位計，則 21 ?? ?? m3