【文章內(nèi)容簡介】 甲烷 V20CH4=V20y20CH4= =(標(biāo))氬 V20AR=V20y20AR= =(標(biāo))氫 V20H2=V20y20H2= =(標(biāo))氮 V20N2=V20y20N2= =(標(biāo))液氨儲(chǔ)槽出口總物料=L19+V20=+ =(標(biāo))液氨儲(chǔ)槽進(jìn)口液體由物料平衡：入槽總物料=出槽總物料 L21=L19+L20=(標(biāo))入口液體各組分含量計(jì)算 L21i=L19i+L20i其中 氨 L21NH3=+=(標(biāo)) 甲烷 L21CH4=+=(標(biāo)) 氬 L21Ar=+=(標(biāo)) 氫 L21H2=+=(標(biāo)) 氮 L21N2=+=(標(biāo))入口液體中組分含量核算，由m’0i=得：入口液體中氨含量： ==%入口液體中甲烷含量：==入口液體中氬含量：==入口液體中氫含量：== 入口液體中氮含量：== 即 合成系統(tǒng)物料計(jì)算將整個(gè)合成看做一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新鮮補(bǔ)充氣V補(bǔ)，離開該系統(tǒng)的物料有放空氣V放，液氨貯槽馳放氣V馳，產(chǎn)品液氨L氨，如右圖所示： 由前計(jì)算數(shù)據(jù)列入下表：名稱氣量補(bǔ)充氣—V補(bǔ)放空氣V放弛放氣液氨入塔氣V入出塔氣V出根據(jù)物料平衡和元素組分求：V補(bǔ)，V放，V出，V入 。循環(huán)回路中氫平衡：V補(bǔ)yH2補(bǔ) =V放yH2放+V弛yH2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2L NH3 (1)循環(huán)回路中氮平衡：V補(bǔ)yN2補(bǔ) =V放yN2放+V弛yN2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2L NH3 (2)循環(huán)回路中惰性氣體平衡：V補(bǔ)(yCH4補(bǔ)+ yAr補(bǔ))=V放(yCH4放+ yAr放)+V弛(yCH4弛+ yAr弛) (3)循環(huán)回路中氨平衡：V出yNH3出V入yNH3入=V放yNH3放+V弛yNH3弛+ L NH3 (4) 循環(huán)回路中總物料平衡： V入=V出+V補(bǔ)V放V弛L NH3 (5)由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可解得：V補(bǔ)= += m3(標(biāo)) V放= m3(標(biāo)) V入= m3(標(biāo)) V出=(標(biāo)) 合成塔物料計(jì)算入塔物料：V5= m3(標(biāo))其中 NH3 V5 NH3 = =(標(biāo)) CH4 V5CH4 = =(標(biāo)) Ar V5AR = = (標(biāo)) H2 V5H2 = =(標(biāo)) N2 V5N2 = =(標(biāo))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(標(biāo))出塔物料：V8 = m3(標(biāo)) 其中 NH3 V8NH3 = =(標(biāo)) CH4 V8CH4 = =(標(biāo)) Ar V8AR = =(標(biāo)) H2 V8H2 = =(標(biāo)) N2 V8N2 = =(標(biāo)) 合成塔生成氨量：△ VNH3 = V8NH3V5NH3 ==(標(biāo))=廢熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器熱氣進(jìn)出物料等于合成塔出塔物料，即V8 = V9= V10 = m3(標(biāo)) 水冷器物料計(jì)算進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器熱氣進(jìn)出物料，即V10入=(標(biāo))出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝，由氨分離器氣液平衡計(jì)算得，氣液比L/V= ,故有如下方程：將V11出= 11出 ，代入得：L 11出=(標(biāo)) V 11出==(標(biāo))出器氣體組分由V11i=V11出y11i其中 NH3 V11 NH3 ==(標(biāo)) CH4 V11CH4 ==(標(biāo))Ar V11AR ==(標(biāo)) H2 V11H2 ==(標(biāo)) N2 V11N2 ==(標(biāo))出器液體各組分由L 11i = V8i – V11i其中 NH3 L11 NH3 ==(標(biāo)) CH4 L11CH4 ==(標(biāo))Ar L11AR ==(標(biāo)) H2 L11H2 ==(標(biāo)) N2 L11N2 ==(標(biāo)) 氨分離器物料計(jì)算進(jìn)器物料：氨分離進(jìn)器總物料等于水冷器出器氣液混合物總物料。即V11 = V11出+L 11出=+=15183m3(標(biāo))出器物料：氣液混合物在器內(nèi)進(jìn)行分離，分別得到氣體和液體。出器氣體：V12 = V11出=(標(biāo)) ，出器液體：L 15=L 11出=(標(biāo)) ，氨分離器出口氣體放空V13=(標(biāo))其中 NH3 V13 NH3 ==(標(biāo)) CH4V13CH4 ==(標(biāo)) ArV13AR ==(標(biāo)) H2V13H2 ==(標(biāo)) N2V13N2 ==(標(biāo)) 冷交換器物料計(jì)算進(jìn)器物料：進(jìn)器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量：V14 = V12–V13==(標(biāo))其中 NH3V14 NH3 ==(標(biāo)) CH4V14CH4 ==(標(biāo)) ArV14AR ==(標(biāo)) H2V14H2 ==(標(biāo)) N2V14N2 ==(標(biāo))出口物料（熱氣）：設(shè)熱氣出口溫度17℃，查t=17℃，p=，氣相中平衡氨含量y*=%，計(jì)算熱氣出口冷凝液氨量時(shí)，忽略溶解在液氨中的氣體。取過飽和度10﹪，故V17NH3=﹪﹪=﹪.設(shè)熱氣出口氨體積為a，則：a=冷交換器熱氣冷凝液氨量為：L 17NH3=V14NH3 –a==(標(biāo))冷交換器熱氣出口氣量及組分其中 NH3V17 NH3 =V14NH3 –L 17NH3 == m3(標(biāo))CH4V17CH4 =V14CH4= m3(標(biāo))ArV17AR =V14AR= m3(標(biāo))H2V17H2 =V14H2= m3(標(biāo))N2V17N2 =V14N2=出口總氣量V17=V14 –L 17NH3== m3(標(biāo))出口氣體各組分：其中 NH3 V17NH3 /V17 =% CH4 V17CH4 /V1 7=% Ar V17AR /V1 7=% H2 V17H2 /V1 7=% N2 V17N2 /V17 =% 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=(標(biāo))其中 CH4 V1CH4 ==(標(biāo)) Ar V1AR ==(標(biāo)) H2 V1H2 ==(標(biāo)) N2 V1N2 ==(標(biāo))V18 =V1+V17=+=(標(biāo))進(jìn)器氣體組分含量V18i =V1i+V17i其中 NH3 V18 NH3 =V17NH3=(標(biāo)) CH4 V18CH4 =+=(標(biāo)) Ar V18AR =+=(標(biāo)) H2 V18H2 =+=(標(biāo)) N2 V18N2 =+=(標(biāo))各組分百分含量y18i=V18i /V18其中 NH3 y18NH3 = CH4 y18CH4 = Ar y18AR = H2 y18H2 = N2y18N2 =進(jìn)器液體等于冷交換器冷凝液氨量：L18 =L18NH3 =L 17NH3 =(標(biāo))進(jìn)器總物料=V18+L18 =+=(標(biāo))出器物料：﹪，設(shè)出器氣體中氨含量為b，解b =(標(biāo))則氨冷器中冷凝液氨量：L 18= V18–b ==氨冷器出器總液氨量：L 2NH3 = L 18NH3+ L 18NH3 =+=(標(biāo))氨冷器出器氣體量：V2=V18–b==(標(biāo))其中 NH3 V2NH3 =(標(biāo)) CH4 V2CH4 =V18CH4=(標(biāo)) Ar V2AR =V18AR=(標(biāo)) H2 V2H2 =V18H2=(標(biāo)) N2 V2N2 =V18N2=(標(biāo))各組分百分含量y2i=V2i /V2其中 NH3 y2 NH3 =% CH4 y2CH4 =% Ar y2AR =% H2 y2H2 =% N2 y2N2 =%出器總物料= V2 + L 2NH3 =+=(標(biāo)) 交換器物料計(jì)算進(jìn)器物料：冷交換器進(jìn)器總物料等于氨冷器出器總物料。其中氣體入口V2 =(標(biāo))，液體入口L 2NH3 =(標(biāo))，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 將代入上式，得式中的可由物料平衡和氨平衡計(jì)算式中—冷交入口總物料；—冷交熱氣出口總物料；—冷交入口總氨物料；(標(biāo))，(標(biāo))， (標(biāo)) = m3(標(biāo))∴=+= m3(標(biāo))=++= m3(標(biāo))∴代入（3）式得由可求出冷交換器冷凝液體量 。冷凝液體量m3(標(biāo))出器物料：冷交換器（冷氣）出口氣體物料等于進(jìn)口總物料減去冷凝液體量。V3 = –L 16 ==(標(biāo))其中 NH3 V3 NH3 ==(標(biāo)) CH4 V3CH4 ==(標(biāo)) Ar V3AR ==(標(biāo)) H2 V3H2 ==(標(biāo)) N2 V3N2 ==(標(biāo))計(jì)算誤差：=%校核氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)G分﹪= = =%冷交分離液氨百分?jǐn)?shù)：G冷﹪=1–G分﹪==%計(jì)算誤差==% 氨貯槽物料計(jì)算進(jìn)槽物料：氨分離器入槽液體L 15 =(標(biāo))其中 NH3 L15 NH3 == CH4 L15CH4 ==(標(biāo)) Ar L15AR ==(標(biāo)) H2 L15H2 ==(標(biāo)) N2 L15N2 ==(標(biāo))冷交換器入槽液體L 16 =(標(biāo))其中 NH3 L16 NH3 ==(標(biāo)) CH4 L16CH4 ==(標(biāo)) Ar L16AR ==(標(biāo)) H2 L16H2 ==(標(biāo)) N2 L16N2 ==(標(biāo))入槽混合物料：L 21 = L 15 + L 16 =+=(標(biāo))各組分物料含量：L 21i = L 15i + L 16i其中 NH3 L21 NH3 =+=(標(biāo)) CH4 L21CH4 =+=(標(biāo)) Ar L21AR =+=(標(biāo)) H2 L21H2 =+=(標(biāo)) N2 L21N2 =+=(標(biāo)) 百分含量： x21NH3 = L 21i/ L 21其中 NH3 x21 NH3 = % CH4 x21CH4 =% Ar x21AR =% H2 x21H2 =% N2 x21N2 =% 出槽物料：液氨貯槽出口馳放氣 V20 =(標(biāo))其中 NH3 V20 NH3 ==(標(biāo)) CH4 V20CH4 ==(標(biāo)) Ar V20AR =(標(biāo)) H2 V20H2 ==(標(biāo)) N2 V20N2 ==(標(biāo))出口液氨總物料L 19 = L 21–L 20 == m3(標(biāo))其中 NH3 L19 NH3 = L 21NH3–L 20NH3 == m3(標(biāo)) CH4 L19CH4 = L 21CH4–L 20CH4 == m3(標(biāo)) Ar L19AR = L 21AR–L 20AR == m3(標(biāo)) H2 L19H2 = L 21H2–L 20H2 == m3(標(biāo)) N2 L19N2 = L 21N2–L 20N2 == m3(標(biāo)) 各組分百分含量：其中 NH3 x18 NH3 = % CH4 x18CH4 = % Ar x18AR = % H2 x18H2 = % N2