【文章內(nèi)容簡介】 NH3: L19,NH3=H2: L19,H2=N2: L19,N2=CH4: L19,CH4=Ar: L19,Ar= L1939。=∑Li=由x19,i39。=L19,iL1939。計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列入下表：組成NH3H2N2CH4Ar合計(jì)摩爾分?jǐn)?shù)/%%%%%%結(jié)果與x19,i基本相同。 合成循環(huán)回路總物料衡算(各個(gè)部位物料量)(1)對(duì)整個(gè)回路做衡算，可求出補(bǔ)充新鮮氣量V1，放空氣量V12，一級(jí)合成塔進(jìn)氣量V3和出氣量V6。合成循環(huán)回路可簡化如下示意圖。補(bǔ)充氣 V補(bǔ)=V1放空氣 V放=V12馳放氣V馳=V20V入=V3產(chǎn)品液氨L21V出=V6合成塔貯槽 合成循環(huán)回路簡圖以1t產(chǎn)品氨為基準(zhǔn)，(液氨折成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積)。為方便計(jì)算，把前已算得已知數(shù)據(jù)列入下表：名稱NH3H2N2CH4Ar氣量/m3補(bǔ)充氣10V1放空氣12V12馳放氣20產(chǎn)品液氨21合成塔入口3V3合成塔出口6V6(2)首先列出以下元素平衡和總物料平衡方程(式中液氨忽略溶解物，以100% NH3計(jì))氫平衡：以體積量計(jì)算(下同) V1y1,H2=V12y12,H2+32V12y12,NH3+V20y20,H2+32V20y20,NH3+32L21 (1)氮平衡： V1y1,N2=V12y12,N2+12V12y12,NH3+V20y20,H2+12V20y20,NH3+12L21 (2)惰氣平衡： V1(y1,CH4+y1,Ar)=V12(y12,CH4+y12,Ar)+V20(y20,CH4+y20,Ar) (3)氨平衡：合成塔內(nèi)生成的氨應(yīng)等于排出的氨 V6y6,NH3V3y3,NH3=V12y12,NH3+V20y20,NH3+y20,Ar (4)總物料平衡：合成反應(yīng)后進(jìn)出口氣體體積減少了V3 V6 v1=v12+v20+L21+(v3v6) (5)把式(1)與式(2)合并，將已知數(shù)據(jù)代入式(1)與式(2)式(1)：=+32+32+32=+ (1)’式(2)：=(+12)V12+12+32=+ (2)’式(1)’加式(2)’得： =+ (6)數(shù)據(jù)代入式(3)得： =+ (3)’將式(3)’與式(6)聯(lián)立解得：V1==將已知數(shù)據(jù)V1和V12的值代入式(4)與式(5)。式(4)： =++ = (4)’式(5)：=+++V3V6 V3V6= (5)’(4)’與(5)’聯(lián)立解得：V3==(3)合成塔進(jìn)出口物料量(各組分的量)a. 入塔總物料量： V3=V3=V4=V5=其中各組分的量按照V3,i=V3,y3,i計(jì)算。NH3:V3,NH3=H2: V3,H2=N2: V3,N2=CH4: V3,CH4=Ar: V3,Ar=b. 出塔總物料量，V6=其中各組分量按照V6,i=V6,y6,i計(jì)算。NH3:V6,NH3=H2: V6,H2=N2: V6,N2=CH4: V6,CH4=Ar: V6,Ar=(4)廢熱鍋爐出口，熱交換器出口和軟水預(yù)熱器出口物料，組成未發(fā)生變化與合成出口相同，即V6=V7=V8=V9=(5)水冷卻器和氨分離器物料量a．水冷卻器入口氣即軟水預(yù)熱器出口氣V9。水冷卻器出口總物料未發(fā)生變化。由于有部分氨被液化，出口物料實(shí)際為氣液混合物。其總量和總組成與入口完全一致。即V10=V9=經(jīng)氨分離器后，分為氣相和液相兩股物料。即 V10=V11+L17(Ll7量暫以氣體體積計(jì))按前面氨分器氣液平衡算得氣液比： V11L17=R=和 V10=V11+L17=由以上兩式可以解得V11==L17換算成質(zhì)量 L17==b. 氨分離器出口氣體組分的體積，按V11,i=V11?y11,i計(jì)算。 NH3:V11,NH3=V11?y11,NH3==H2: V11,H2=N2: V11,N2=CH4: V11,CH4=Ar: V11,Ar=氨分離器出口液體組分的量，按L17,i=L17?x17,i計(jì)算。NH3: L17,NH3=H2: L17,H2=N2: L17,N2=CH4: L17,CH4=Ar: L17,Ar=(6)循環(huán)機(jī)入口V13和出口V14：由流程圖上表明進(jìn)入循環(huán)機(jī)之前，有放空氣放出。所以 V13=V14=V11V12==其中各組分的量按照V13,i=V13?y13,i計(jì)算。NH3:V13,NH3=H2: V13,H2=N2: V13,N2=CH4: V13,CH4=Ar: V13,Ar=放空氣中各組分的量：按V12,i=V12?y12,i計(jì)算。NH3:V12,NH3=H2: V12,H2=N2: V12,N2=CH4: V12,CH4=Ar: V12,Ar=(7)冷交換器進(jìn)出口物料a. 進(jìn)氣量：V2=循環(huán)機(jī)出口加上補(bǔ)充氣的量 即V2=V14+V1=+=b. 補(bǔ)充氣中各組分的量：按V1,i=V1?y1,i計(jì)算。NH3:V1,NH3=0m3H2: V1,H2=N2: V1,N2=CH4: V1,CH4=Ar: V1,Ar=c. 冷交換器入口氣體各組分的量：按V2,i=V14,i+V1,i計(jì)算。NH3:V2,NH3=H2: V2,H2=N2: V2,N2=CH4: V2,CH4=Ar: V2,Ar=d. 冷交換器入口氣體組成(2點(diǎn))：按照y2,i=V2,iV2計(jì)算。NH3： y2,NH3=V2,NH3V2= =其他組分的計(jì)算結(jié)果如下表(2點(diǎn))組成NH3H2N2CH4Ar合計(jì)摩爾分?jǐn)?shù)e. 冷交換器出口氣體的量V3V3=合成塔入口氣體的量=其中各組分的量按V3,i=V3?y3,i計(jì)算。NH3:V3,NH3=H2: V3,H2=N2: V3,N2=CH4: V3,CH4=Ar: V3,Ar=f. 冷交換器出口液氨的量：它是進(jìn)出口氣體體積之差。L18=V2V3==其中分組分的量按L18,i=L18?x18,i計(jì)算。NH3: L18,NH3=H2: L18,H2=N2: L18,N2=CH4: L18,CH4=Ar: L18,Ar=g. 液氨貯槽物料衡算(均以標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積計(jì))進(jìn)入貯槽的液氨量：L19=L17+L18=貯槽中排除產(chǎn)品液氨的量：L21=L19V20==(標(biāo)準(zhǔn)狀況)結(jié)果與計(jì)算基準(zhǔn)基本一致。(8)物料衡算結(jié)果匯總?cè)缦拢?以下物料量均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，按1t,NH3計(jì)算。)補(bǔ)充新鮮氣(1點(diǎn)) V1=氨冷器入口氣(2點(diǎn)) V2=合成塔進(jìn)出口(3,4,5點(diǎn)) V3=V4=V5=合成塔出口(6,7,8,9點(diǎn)) V6=V7=V8=V9=水冷卻器出口(10點(diǎn))(氣液混合，以氣體計(jì)) V10=氨分離器出口氣體(11點(diǎn)) V11=放空氣(12點(diǎn)) V12=循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)出口氣(13,14點(diǎn)) V13=V14=氨冷器進(jìn)出口(15,16點(diǎn))(氣液混合) V15=V16=氨分離器液體出口(17點(diǎn)) L17=冷交換器液體出口(18點(diǎn)) L18=兩股液氨合并(19點(diǎn)) L19=馳放氣(20點(diǎn)) V20=產(chǎn)品液氨(21點(diǎn)) L21= (9)各部位的物料組成和數(shù)量，分別列表如下。其中把以1t氨為基準(zhǔn)的量，(m3/h)和其物質(zhì)的量(kmol/h)作為能量衡算依據(jù)。 合成塔一次入(3點(diǎn))，一次出(4點(diǎn))，二次入(5點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH33H2N2CH4Ar∑100 合成塔出口(6點(diǎn)和7,8,9，10點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100 氨分離器出口氣(11點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100 循環(huán)機(jī)入，出口(13,14點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100 放空氣(12點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100(1點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH30000H2N2CH4Ar∑100 冷交換一入(2點(diǎn))，一出(15點(diǎn))，二入(16點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100 氨分離器出口液氨(17點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100 冷交換器出口液氨(18點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2N2CH4Ar∑100 馳放氣組成(20點(diǎn))組成摩爾分?jǐn)?shù)/%m3/t NH3m3/hkmol/hNH3H2