【文章內容簡介】 CH4=％（+）100％=％； 入塔氫含量：y5H2=［100（+17）］3/4100％=％； 入塔氬含量：y5Ar=17％％=％； 入塔氮含量：y5N2=［100 （+17）］1/4100％=％表42 入塔氣組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100 （2）合成塔出口氣組分： 以1000kmol入塔氣作為基準求出塔氣組分， 由下式計算塔內生成氨含量：MNH3=M5 (y8NH3y5NH3)/ (1+y8NH3) =1000( )/ (1+) = 出塔氣量: M8=入塔氣量—生成氨含量== 出塔氨含量： y8NH3=％ 出塔甲烷含量：y8CH4=(M5/M8)y5CH4=(1000/)％=％ 出塔氬含量： y8Ar=(M5/M8)y5Ar=1000/％=％ 出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4y8Ar)100％=3/4()100％=％ 出塔氮含量： y8N2=1/4()100％=％表43 出塔氣體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100 （3）合成率： 合成率=2MNH3/［M5(1y5NH3y5CH4y5Ar)］100％ =2［1000()］100％=％表45 已知氨分離器入口混合物組分m(i)NH3CH4ArH2N2小計 查t=35℃，P=：表46 各組分平衡常數KNH3KCH4KArKH2KN2 設（V/L）=，帶入L(i)=m(i)/［1+(V/L)K(i)］=L(i): LNH3=mNH3/［1+(V/L)KNH3］= LCH4= mCH4/［1+(V/L)KCH4］= Kmol LAr=mAr/［1+(V/L)KAr］= Kmol LH2=mH2/［1+(V/L)KH2］= LH2=mN2)/［1+(V/L)KN2］= Kmol L總= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= Kmol 分離氣體量：V=1L== Kmol 計算氣液比：（V/L）＇= 誤差［（V/L）（V/L）＇］/（V/L）=（）/100％=％，結果合理。 從而可計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 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小計查t=10℃,p=：表49 各組分的平衡常數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 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白分數。 G％=（1+y5NH3）(y8NH3yNH3)/(( y8NH3 y5NH3)(1 yNH3)) =[(1+）（）]/ [（）（）] =％ ％冷交，％。 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： m(0i)=L(15)X15i+L16X16i = G％L0X15i+(1 G％)X16i =+混合后入口氨含量： m0NH3=+=混合后入口甲烷含量: m0CH4=+=混合后入口氬含量: m0Ar=+=混合后入口氫含量： m0H2=+=混合后入口氮含量： m0N2=+=表411 液氨貯槽入口液體含量m0NH3m0CH4m0Arm0H2m0N2小計當t=17℃，P=，計算得熱平衡常數：表412 各組分的平衡常數KNH3KCH4KArKH2KN2170540575620 根據氣液平衡L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],設(V/L)=,代入上式得: 出口液體氨含量： LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)kNH3] =(1+)= Kmol 出口液體甲烷含量：LCH4=m0CH4/[ 1+(V/L)kCH4] =(1+170)= Kmol 出口液體氬含量： LAr=m0Ar/[ 1+(V/L)kAr] =(1+540)= Kmol 出口液體氫氣含量：LH2=m0H2/[ 1+(V/L)kH2] =(1+575)= Kmol 出口液體氮氣含量：LN2=m0N2/[ 1+(V/L)kN2] =(1+620)= Kmol L(總)=,V==,(V/L) ＇=V/L=,誤差 =()/=％，假定正確。 出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=LNH3/L=100％=％ 出口液體甲烷含量： xCH4=LCH4/L=100％=％ 出口液體氬含量： xAr=LAr/L=100％=％ 出口液體氫氣含量： xH2=LH2/L=100％=％ 出口液體氮氣含量： xN2=LN2/L=100％=％表413 液氨貯槽出口液氨組分（％）NH3CH4ArH2N2小計 出口弛放氣組分含量： 弛放氣氨含量： yNH3=(M0NH3LNH3)/V=()/100％=％ 弛放氣甲烷含量：yCH4=(M0CH4LCH4)/V=()/100％=％ 弛放氣氬含量： yAr=(M0 ArLAr)/V=()/100％=％ 弛放氣氫氣含量：yH2=(M0H2LH2)/V=()/100％=％ 弛放氣氮氣含量： yN2=(M0N2LN2)/V=()/100％=％表414 出口弛放氣組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100 以液氨貯槽出口一噸純液氨為基準折標立方米計算液氨貯槽出口液體量 L(19)=1000(17)= 其中 NH3 L(19NH3)=L(19NH3)X(19NH3)=﹪= m３ CH4 L(19CH4)=L(19CH4)X(19CH4)=﹪= m３ Ar L(19Ar)=L(19Ar)X(19Ar)=﹪= m３ H2 L(19H2)=L(19H2)X(19H2)=﹪= m３ N2 L(19N2)=L(19N2)X(19N2)=﹪= m３ 液氨貯槽出口弛放氣（V/L）= V(20)=L(19)== m３ 其中　NH3 V(20NH3)=V(20NH3)y(20NH3)=﹪= m３CH4 V(20CH4)=V(20CH4)y(20CH4)=﹪= m３Ar V(20Ar)=V(20Ar)y(20Ar)=﹪= m３H2 V(20H2)=V(20H2)y(20H2)=﹪= m３N2 V(20N2)=V(20N2)y(20N2)=﹪= m３ 液氨貯槽出口總物料=L(19)+ V(20)=+= m３ 液氨貯槽進口液體： 由物料平衡，入槽總物料=出槽總物料，L(21)=L(19)+V(20)= m３ 入口液體各組分含量計算:L(21i)= L(19i) + V(20i) 其中 NH3 L(21NH3)=+= m３ CH4 L(21CH4)= + = m３ Ar L(21Ar)= + = m３ H2 L(21H2)= += m３ N2 L(21N2)=+ = m３ 入口液體中組分含量核算,由 m180。(0i)=L(21i)/L(21): 入口液體中氨含量 m180。(0NH3)=100﹪=﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。(0CH4)=100﹪=﹪ 入口液體中氬含量 m180。(0Ar)= 100﹪=﹪ 入口液體中氫氣含量 m180。(0H2)= 100﹪=% 入口液體中氮氣含量 m180。(0N2)= 100﹪=% 入口液體中組分含量 m180。(0i)≈ M180。(0i)將整個合成看著一個系統(tǒng)，進入該系統(tǒng)的物料有新鮮補充氣補V補， 離開該系統(tǒng)的物料有放空氣V放，液氨貯槽弛放氣V弛，產平液氨L氨 。 圖42 系統(tǒng)示意圖 由前計算數據如下表：表415 各組分的含量名稱NH3CH4ArH2N2氣量補充氣V補放空氣V放弛放氣液氨入塔氣V入出塔氣 V出 根據物料平衡和元素組分平衡求V補,V放,V入,V出： 循環(huán)回路中氫平衡： V補yH2補=V放yH2放＋V弛yH2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉① 循環(huán)回路中氮平衡: V補yN2補=V放yN2放＋V弛yN2弛+1/2V放yNH3放+1/2V弛yNH3弛+1/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉② 循環(huán)回路中惰性氣體平衡: V補(yCH4放+yAr放)=V弛(yCH4放+yAr放)+V弛(yCH4弛+yAr弛) V補(+)=V放(+)+(+) V補=+ ┉┉┉┉┉┉③ 循環(huán)回路中惰性氣體平衡:V出yNH3V入yNH3入=V放y放+V弛y NH3弛+LNH3 = + ┉┉┉┉┉┉④ 循環(huán)回路中總物料體平衡: V入=V出 + V補 V放 V弛 LNH3= V出 + V補－= V出 + V補－V放 ┉┉┉┉┉┉⑤ 聯(lián)立①②③④⑤各式解得：V放= m３。 V補= m３。 V出= m３。 V入= m3 入塔物料：V5= m3NH3 V5NH3=11422﹪=CH4 V5CH4=﹪=Ar V5Ar=﹪=H2 V5H2=﹪=N2 V5N2=﹪= 合成塔一出，二進物料，熱交換器，冷氣進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 = == 沸熱鍋爐進出口物料，熱交換器進出口物料等于合成塔出塔物料。 即V8=V9=V10= m3 進器物料：水冷器進氣物料等于熱交換器出口物料，即 V10入= m3 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算得氣液比(V/L)=,有如下方程:V11出/L11出=(V/L)= ┉┉┉┉┉┉①V11出+L11出=L10入= ┉┉┉┉┉┉② 將 V11出=②得: L11出= m3 V11出= m3 出口氣體組分由V11i=V11出y11i得: 其中， NH3 V11NH3=%=CH4 V11CH4=% =Ar V11Ar= % =H2 V11H2=% =N2 V11N2=% = 出口液體各組分由L11i=V8iV11i 其中， NH3 L11NH3= =CH4 L11CH4= =Ar L11Ar= =H2 L11H2= =N2 L11N2= =