【文章內(nèi)容簡介】 =(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?dú)夂浚篖N2=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?dú)夂浚?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?dú)夂浚?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(zhǔn)折標(biāo)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(jìn)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?dú)夂? 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(jìn)入該系統(tǒng)的物料有新鮮補(bǔ)充氣補(bǔ)V補(bǔ)， 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(chǎn)平液氨L氨 。 圖42 系統(tǒng)示意圖 由前計算數(shù)據(jù)如下表：表415 各組分的含量名稱NH3CH4ArH2N2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平衡求V補(bǔ),V放,V入,V出： 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+3/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉① 循環(huán)回路中氮平衡: V補(bǔ)yN2補(bǔ)=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(bǔ)(yCH4放+yAr放)=V放(yCH4放+yAr放)+V弛(yCH4弛+yAr弛) V補(bǔ)(+)=V放(+)+(+) V補(bǔ)=+ ┉┉┉┉┉┉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(bǔ) V放 V弛 LNH3= V出 + V補(bǔ)－= V出 + V補(bǔ)－V放 ┉┉┉┉┉┉⑤ 聯(lián)立①②③④⑤各式解得：V放= m３。 V補(bǔ)= 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(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 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(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)出口物料等于合成塔出塔物料。 即V8=V9=V10= m3 進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)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= = 進(jìn)器物料：氨分離器進(jìn)器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料 即　V11=V11出+L11出= + = m3 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＝ m3，出器液體L15＝L11出＝ m3 氨分離器出口氣體放空V13= m3 其中， NH3 V13NH3=% =CH4 V13CH4=% =Ar V13Ar= % =H2 V13H2=% =N2 V13N2=% = 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=V12V13= = m3 其中， NH3 V14NH3= % = m3CH4 V14CH4= % = m3Ar V14Ar= %= m3H2 V14H2= % = m3N2 V14N2= % = m3 出器物料（熱氣）：設(shè)熱氣出口溫度17℃ 查 t=17℃,P= NH3=﹪，計算熱氣出口冷凝液氨時，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，則： a/( ++a)= a= m3L17NH3=V14NH3a= = m3冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中 NH3 V17NH3= V14NH3L17NH3= = m3CH4 V17CH4= V14CH4 = m3Ar V17Ar=V14Ar= m3H2 V17H2= V14H2 = m3N2 V17N2= V14N2= m3出口總氣量 V17=V14L17NH3= = m3出口氣體各組分：NH3 V17NH3／V17= ／100％=％CH4 V17CH4／V17= ／100％=％Ar V17Ar／V17=／100％=％H2 V17H2／V17= ／100％=％N2 V17N2／V17= ／100％=％ 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= m3 其中， CH4 V1CH4= = m3Ar V1Ar= = m3H2 V1H2= = N2 V1N2= =V18（進(jìn)器氣體物料）=V1+V17= + = 進(jìn)器氣體組分含量　　V18i=V1i+V17i NH3 V18NH3= V17NH3=CH4 V18CH4= + =Ar V18Ar= + =H2 V18H2= += N2 V18N2= + = 各組分百分含量　　y18i=V18i/V18NH3 y18NH3= 100％=％CH4 y18CH4=100％=％Ar y18Ar=100％=％H2 y18H2= 100％=％3N2 y18N2= 100％=％ 進(jìn)器液體等于冷交換器冷凝液氨量　L18=L18NH3=L17NH3= m3 進(jìn)器總物料＝V18+L18=+ = m3 出器物料：已知出器氣體中氨含量為 ％，設(shè)出器氣體中氨含量為b m3b/()=％ 解得 b= m3 則氨冷器中冷凝液氨量：L′18NH3=V18NH3b== m3 氨冷器出口總液氨量:L2NH3=L18NH3+L′18NH3=+= 氨冷器出口氣量:V2=V18b= = m3 其中， NH3 V2NH3= CH4 V2CH4= V18CH4= m3 Ar V2Ar= V18Ar= H2 V2H2= V18H2= N2 V2N2= V18N2= 各組分百分含量 y2i=V2i/V2NH3 y2NH3=100％=%CH4 y2CH4=100％=%Ar y2Ar=100％=%H2 y2H2=100％=%N2 y2N2=100％=% 出器總物料=V2+L2NH3=11420787 + = m3 冷交換器物料計算 進(jìn)口物料：冷交換器進(jìn)口總物料等于氨冷器出口總物料，其中 氣體入口V2= m3；液體入口 L2NH3= m3 由氣液平衡計算得，以1Kmol進(jìn)口物料為計算基準(zhǔn)：即 F=1 L+V=F┉┉┉┉┉┉① LxNH3+VyNH3=FmNH3┉┉┉┉┉┉②圖43 冷交換器物料 將yNH3=，xNH3=： 示意圖 V=（xNH3 mNH3）/（xNH3 yNH3）= mNH3/┉┉③ ③式中mNH3可由物料平衡和氨平衡計算mNH3=V2NH3/V2 V2′=V1+V17′┉┉┉┉┉┉④ V17′=V8V13L15┉┉┉┉┉┉⑤ V2NH3′=V2NH3+L17NH3+L18NH3′┉┉┉┉┉┉⑥ 式中V2′ ———冷交換器入口總物料；V17′———冷交換器熱氣出口總物料 V′2NH3 ———冷交換器入口總氨物料 將 V8= m3，V13= m3，L15= m3代入上式解得：V17= ∴V2′= += m3；V2NH3′=+ + = m3 ∴mNH3= V2NH3′/ V2′=③得：V=；L=1V=；（L/V）= 由（L/V）可求出冷交換器冷凝液體量（L16/V3）=（L/V）= 冷凝液體量 L16=== m3 出器物料：冷交換器（冷氣）出口氣體物料等于進(jìn)口總物料減去冷激液體量V3= = m3其中 NH3 V3NH3= % =CH4 V3CH4= %=Ar V3Ar = % =H2 V3H2= %= N2 V3N2= %= 計算誤差=（V3V5）/V5 100％=% 校核氨分離