【文章內(nèi)容簡介】 3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 （ 2）合成塔出口氣組分 設(shè) 1000kmol 入塔氣 作為基準求出塔氣組分 由下式計算 合成 塔內(nèi)生成氨 的 含量 MNH3=M5(X8NH3X5NH3)/(1+X8NH3) =1000( )/(1+)= 出塔氣量 M8=入塔氣量 — 生成氨含量 == 出塔氣中氨的含量 X8NH3=％ 出塔氣中甲烷的含量 X8CH4=(M5/M8)179。 X5CH4=(1000/)179。 ％ =％ 出塔氣中氨的含量 X8Ar=(M5/M8)179。 X5Ar=1000/179。 ％ =％ 出塔氣中氫的含量 X8H2=3/4(1Y8NH3Y8CH4Y8Ar)179。 100％ =3/4()179。 100％ =％ 出塔氣中氮的含量 X8N2=1/4()179。 100％ =％ 表 23 出塔氣體組成 （ V%） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 則得 出合成率 合成率 =2MNH3/［ M5(1X5NH3X5CH4X5Ar)］179。 100％ =2179。 ［ 1000179。 ()］179。 100％ =％ 氨分離器氣液平衡計算 氨分離器操作條件35176。圖 2 1F n(i )X(i)Y(i)F進 口企業(yè)混合物n(i) 組分 含量X(i) 分離 氣相組分Y(i) 分離 液相組分設(shè)氨分離器進口氣液混合物 F， 8 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 進口物料組分 n(i)；分離氣相組分 X(i)，氣量 V；分離液相組分 Y(i)，液量 L，其中進口物料組分 n(i)等于合成塔出口氣體組分。根據(jù)氣液平衡原理，以 1Kmol進口物料為計算基準，即 F=1Kmol。 表 24 已知氨分離器入口混合物組分 n(i)(V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 t=35℃， P= 時 查《無機化工工藝學（ 1）》 P346～ 349 各組分平衡常數(shù) 表 25 各組分平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 假設(shè)（ V/L） =15 時，帶入 L179。 (i)=n(i)/［ 1+(V/L)179。 K(i)］ : LNH3=mNH3/［ 1+(V/L)179。 KNH3］ =(1+15179。 )= LCH4=mCH4/［ 1+(V/L)179。 KCH4］ =(1+15179。 )= LAr=mAr/［ 1+(V/L)179。 KAr］ =(1+15179。 )= Kmol LH2=mH2/［ 1+(V/L)179。 KH2］ =(1+15179。 )= LH2=mN2/［ 1+(V/L)179。 KN2］ =(1+15179。 )= Kmol 計算 分離液體量 L= LNH3+ LCH4+ LAr+ LH2+ LH2= Kmol 計算 分離氣體量 V=1L== Kmol 計算氣液比 （ V/L） ＇ = 誤差［（ V/L） （ V/L）＇］ /（ V/L） =（ ） /15179。 100％ =％，假定正確 則分離液體組分含量 液體中氨的含量 YNH3=LNH3/L=179。 100％ =％ 液體中氬的含量 YAr=LAr/L=179。 IOO％ =％ 液體中甲烷的含量 YCH4=LCH4/L=179。 100％ =％ 液體中氫的含量 YH2=LH2/L=179。 100％ =％ 液體中氮的含量 YN2=LH2/L=179。 100％ =％ 9 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 表 26 氨分離器出口液體含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 分離氣體組分含量 氣體中氨的含量 XNH3=［ nNH3LNH3］ /V=()/=％ 氣體中甲烷的含量 XCH4=［ nCH4LCH4］ /V=()/=％ 氣體中氬的含量 XAr=［ nArLAr］ /V=()/=％ 氣體中氫的含量 XH2=［ nH2LH2］ /V=()/=％ 氣體中氮的含量 XN2=［ nN2LN2］ /V=()/=％ 表 27 氨分離器出口氣體含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 冷交換器氣液平衡計算 根據(jù)氣液平衡原理 Y(i)=X(i)/K(i),由于 冷交換器第二次出口氣體含量等于合成塔進口氣體含量 X(i)和操作 條件下的分離溫度可查出 K(i)，可解出Y(i)。 t=10℃ ,p= 時 查《無機化工工藝學（ 1）》 P346～ 349 的平衡常數(shù) 得 表 28 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 27 51 75 80 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體中氨的含量 YNH3=XNH3/ KNH3=％ 出口液體中甲烷的含量 YCH4=XCH4/ KCH4=％ 出口液體中氬的含量 YAr=XAr/ KAr=％ 出口液體中氫的含量 YH2=XH2/ KH2=％ 出口液體中氮的含量 10 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 YN2=XN2/ KN2=％ 表 29 冷交換器出口液體組分含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 液氨貯槽氣液平衡計算 L15 X15iL16 X16i L NV Y(i)L X(i)圖 2 2 由于氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合后進入液氨貯槽經(jīng)減壓后 溶解在液氨中的氣體會解吸，即弛放氣。兩種液體百分比估算值即水冷后分離液氨占總量的百分數(shù)。 G％ =（ 1+Y5NH3）179。 (Y8NH3YNH3)/(( Y8NH3 Y5NH3)179。 (1 YNH3)) =[(1+）179。（ ） ]/ [（ ）179。（ ） ] =％ 則水冷后分離液氨占總量的 ％冷交，氨冷后分離液 氨占總量的%。 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 N(0i)=L(15)Y15i+L16Y16i = G％ L0Y15i+(1 G％ )Y16i =+ 混合后入口中氨的含量 N0NH3=179。 +179。 = 混合后入口中甲烷的含量 N0CH4=179。 +179。 = 混合后入口中氬的含量 N0Ar=179。 +179。 = 混合后入口中氫的含量 N0H2=179。 +179。 = 混合后入口中氮的含量 N0N2=179。 +179。 = 11 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 表 210 液氨貯槽入口液體含量 (V%) N0NH3 N0CH4 N0Ar N0H2 N0N2 小計 t=17℃、 P= 查《無機化工工藝學（ 1）》 P346～ 349 平衡常數(shù) 表 211 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根據(jù)氣液平衡 L(i)=N(0i)/[1+(V/L)k(i)] 設(shè) (V/L)=,代入上式有 出口液體中氨的含量 LNH3=N0NH3/[(1+(V/L)179。 kNH3] =(1+179。 )= 出口液體中甲烷的含量 LCH4=N0CH4/[ 1+(V/L)179。 kCH4] 11 =(1+179。 170)= 出口液體中氬的含量 LAr=N0Ar/[ 1+(V/L)179。 kAr] =(1+179。 540)= 出口液體中氫氣的含量 LH2=N0H2/[ 1+(V/L)179。 kH2] =(1+179。 575)= 出口液體中氮氣的含量 LN2=N0N2/[ 1+(V/L)179。 kN2] =(1+179。 620)= L(總 )= LNH3+ LCH4+ LAr+ LH2+ LH2= Kmol 得出 出口氣體總量 V== 計算氣液比 (V/L) ＇ =V/L=誤差 =()/=％，則假定正確。 出口液體組分含量 出口液體氨的含量 YNH3=LNH3/L=179。 100％ =％ 出口液體甲烷的含量 YCH4=LCH4/L=179。 100％ =％ 出口液體氬的含量 YAr=LAr/L=179。 100％ =％ 出口液體氫氣的含量 YH2=LH2/L=179。 100％ =％ 出口液體氮氣的含量 YN2=LN2/L=179。 100％ =％ 12 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 表 212 液氨貯槽出口液氨組分 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 計算出口弛放氣各組分含量 弛放氣中氨的含量 XNH3=(M0NH3LNH3)/V =()/179。 100％ =％ 弛放氣中甲烷的含量 XCH4=(N0CH4LCH4)/V =()/179。 100％ =％ 弛放氣中氬的含量 XAr=(NOArLAr)/V =()/179。 100％ =％ 弛放氣中氫氣的含量 XH2=(N0H2LH2)/V =()/179。 100％ =％ 弛放氣中氮氣的含量 XN2=(N0N2LN2)/V =()/179。 100％ =％ 表 213 出口弛放氣組分含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 液氨貯槽物料計算 以液氨貯槽出口 1噸 純液氨為基準折標米 3計算液氨貯槽出口液體量 L19=1000179。 (179。 17)=(標 ) 則有 L19NH3=L19NH3179。 Y9NH3=179。 =(標 ) L19CH4=L19CH4179。 Y19CH4=179。 =(標 ) L19Ar=L19Ar179。 Y19A=179。 =(標 ) L19H2=L19H2179。 Y19H2=179。 =(標 ) L19N2=L19N2179。 Y19N2=179。 =(標 ) 有前可知 液氨貯槽出口弛放氣（ V/L） = V20=179。 L19=179。 =(標 ) 其中 V20NH3=V20NH3179。 X20NH3=179。 =(標 ) 13 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 V20CH4=V20CH4179。 X20CH4=179。 =(標 ) V20Ar=V20Ar179。 X20Ar=179。 =(標 ) V20H2=V20H2179。 X20H2=179。 =(標 ) V20N2=V20N2179。 X20N2=179。 =(標 ) 液氨貯槽出口總物料 =L19+ V20= + =(標 ) 由物料平衡，則有：入槽總物料 =出槽總物料 L21=出口總物料 =(標 ) 得入口液體各組分含量計算 :L21i= L19i + V20i 則有 L21NH3= + =(標 ) L21CH4= + =(標 ) L21Ar= + =(標 ) L21H2= + =(標 ) L21N2= + =(標 ) 由入口液體中組分含量核算 ,由 M180。0i=L21i/L21得 入