【文章內(nèi)容簡介】 出器總液氨量: 氨冷器出器氣量: 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 各組分百分含量 NH3 CH4 Ar H2 N2 出器總物料 冷交換器物料計(jì)算：圖414 冷交換器物料計(jì)算示意圖V3V2V14V17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 ；液體入口 ；由氣液平衡計(jì)算得，以 進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)：即 將 ，代入上式： 式中 可由物料平衡和氨平衡計(jì)算 式中 —冷交換器入口總物料； —冷交換器熱氣出口總物料 —冷交換器入口總氨物料將 ， 代入上式解得：∴ ；∴ 代入 得：。 。由 可求出冷交換器冷凝液體量 冷凝液體量 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。其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 計(jì)算誤差校核氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)：冷交換器分離液氨百分?jǐn)?shù)：計(jì)算誤差:進(jìn)槽物料：氨分離器入槽液體 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 冷交換器入槽液體 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 入槽混合物料 各組分物料含量： 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 百分含量 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 出槽物料：液氨貯槽出口弛放氣 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 出口液氨總物料 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 各組分百分含量：其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 液氨產(chǎn)量核算: 物料衡算匯總表見附錄 熱量衡算：：Q3Q2Q17Q16Q14圖421 冷交換器熱量計(jì)算示意圖 （1）熱氣進(jìn)口溫度，冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器體出口溫度，由題意知 。 （2）冷氣進(jìn)口溫度，為保證合成塔入口氨含量在,出氨冷器的氣體的氨含量必須等于或小于，設(shè)過飽和度為,則，該冷凝溫度下的平衡氨含量為： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》圖931平衡氨含量為；時，冷激溫度 ,故冷氣進(jìn)口溫度等于（3）熱氣體帶入熱量，熱氣體在器內(nèi)處于氨飽和區(qū)，計(jì)算氣體比熱容時先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的方法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容：查,時的各組分比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附表111，各物質(zhì)的臨界溫度和壓力并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附表159 由壓力校正法：熱氣體帶入熱量：(4) 冷氣體帶入熱量：查,時各組分比熱容并計(jì)算得： ,查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附表1519 由壓力校正法：冷氣體帶入熱量：(5) 氨冷凝熱：設(shè)熱氣出口溫度為，熱氣體在器內(nèi)由冷卻到然后進(jìn)行氨冷凝，查氨冷凝熱 液氨冷凝放出熱量，(6) 液氨帶入熱量：查10℃時液氨比熱容　 液氨帶入熱量　　(7) 熱氣體帶出熱量：查,時的各組分比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附表158 由壓力校正法：熱氣體帶出熱量：(8) 熱氣體中液氨帶出熱量：查時液氨比熱容　 液氨帶入熱量　　 (9) 冷氣體帶入熱量：(10) 冷氣體帶出熱量：∵設(shè),查時的各組分比熱容并計(jì)算得： 表421 冷交換器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣體帶入熱量 管內(nèi)熱氣體帶出熱量管外冷氣體帶入熱量 管內(nèi)液氨帶出熱量管內(nèi)液氨冷凝熱 管外液氨帶出熱量管外液氨散熱　管外冷氣帶出熱量小 計(jì)小 計(jì)(11) 冷交換器熱量負(fù)荷計(jì)算：：Q液氨Q17Q2Q1Q18Q氣氨圖422 按冷凝器熱量計(jì)算示意圖（1）氣體帶入熱量 由冷交換器熱量計(jì)算得 （2）氣體中液氨帶入熱量 由冷交換器熱量計(jì)算得 （3）氨冷器中氣氨冷凝熱查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》在, 則氣氨冷凝熱：（4）新鮮氣帶入熱量 , 查壓力下各組分氣體比熱容然后用疊加的方法計(jì)算得實(shí)際氣體混合熱容 所以新鮮氣帶入熱量：氨冷器收入總熱量 （5）氨冷器入口混合物溫度計(jì)算由熱平衡 設(shè),查壓力下各組分氣體比熱容，然后用疊加的方法計(jì)算得實(shí)際氣體混合熱容。 , , 查 《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附圖411液氮的比熱容 代入上式 與假設(shè)一致?；旌虾蟀蠢錃馊肟跓釟鉁囟?（6）氣體帶出熱量 和 由冷交換器熱量計(jì)算 （7）氣體中液氨帶出熱量 （8）液氨蒸發(fā)吸熱 （9）需冷凍量 查液氨，液氨，所以： ， 表422 氨冷器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）氣體帶入熱量氣體帶出熱量液氨帶入熱量液氨帶出熱量氣體中氨冷凝熱冷凍量新鮮氣帶入熱小 計(jì)小 計(jì)：（1）由《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》表111查的絕熱指數(shù)如下表：表423 絕熱指數(shù)表組分H2N2ArCH4NH3Ki.由公式 ∴ 由前已知 代入上式得：（2）氣體帶入熱量 （3）壓縮功 又 式中 將上述數(shù)據(jù)代入壓縮功的計(jì)算式得： 壓縮功 (4) 氣體帶出熱量 由熱平衡得： ∵ 由 查常壓下各組分氣體比熱容并計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》附圖1519比熱容壓力校正圖，誤差 則計(jì)算正確。氣體帶出熱量 表424 循環(huán)機(jī)熱平衡匯總表收 方（KJ）支 方（KJ）氣體帶入熱量Q′3320824氣體帶出熱量Q4壓縮熱QN小 計(jì)小 計(jì)：圖423 合成塔熱量計(jì)算示意圖QRQ5Q6Q8Q7Q損(1)環(huán)隙溫升計(jì)算設(shè)合成塔環(huán)隙高度，由經(jīng)驗(yàn)公式知：環(huán)隙溫升按計(jì)則合成塔一出溫度為:(2) 氣體帶入熱量由前計(jì)算 因油分離器內(nèi)無溫升變化（忽略損失）∴ (3)氣體反應(yīng)熱設(shè)合成塔二出溫度365℃，假定氣體在塔內(nèi)先溫升至出口溫度后進(jìn)行氨合成反應(yīng)在壓力 的氣體反應(yīng)簡化計(jì)算式為： 將 代入得：由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量 ，則 合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 (4) 二次入塔氣體帶入熱量Q7由熱平衡知 ∴ (5) 合成塔一出氣體帶出熱量Q6查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得：∴ (6) 合成塔二出氣體帶出熱量 Q8查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得： ∴ (7)合成塔熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 設(shè)塔壁溫度 空氣溫度 塔外壁高 外徑 則 ∴ (8) 合成塔二入溫度計(jì)算將上述數(shù)據(jù)帶入溫度計(jì)算式中得：設(shè) 查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得：則 誤差假設(shè)值與實(shí)際值基本相符,計(jì)算有效?！?合成塔氣體二次入口帶入熱量（9）合成塔絕熱溫升核算 由 式中 ∴ 假設(shè)值與實(shí)際值基本相符,計(jì)算有效。表425 合成塔熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支方熱量（KJ）一次氣體進(jìn)口帶入熱量 Q5476358,788一次氣體出口帶入熱量 Q6二次氣體進(jìn)口帶入熱量 Q7二次氣體進(jìn)口帶入熱量 Q8反應(yīng)熱 QR熱損失 Q損小 計(jì)小計(jì)：（1）管內(nèi)熱氣體帶入熱量Q8由合成塔熱平衡計(jì)算得 （2）管內(nèi)熱氣體帶出熱量 Qs設(shè) 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》并計(jì)算得：∴ (3) 廢熱鍋爐熱負(fù)荷 (4) 軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度。查 軟水焓 蒸汽焓 由熱平衡得：∴ 廢熱鍋爐軟水帶入熱量：蒸汽帶出熱量 表426 廢熱鍋爐熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣帶入熱量 Q8管內(nèi)熱氣帶出熱量 Q9軟水帶入熱量 Q軟蒸汽帶出熱量 Q蒸小 計(jì)小 計(jì)Q7Q6Q10Q9：圖424 合成塔熱量計(jì)算示意圖（1）冷氣帶入熱量 Q6由合成塔熱平衡計(jì)算得：（2）熱氣體帶入熱量 Q9由廢熱鍋爐熱平衡計(jì)算得：（3）冷氣帶出熱量 Q7由合成塔熱平衡計(jì)算得：（4）熱氣出口溫度計(jì)算由熱平衡得：∴ 設(shè) 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》混合氣體熱容按疊加法計(jì)算得： 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》附圖1519比熱容壓力校正圖誤差假設(shè)值與實(shí)際值基本相符，計(jì)算有效。（5）熱交換器熱負(fù)荷表427 熱交換器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）冷氣帶入熱量 Q6冷氣帶入熱量 Q7熱氣帶入熱量 Q9熱氣帶出熱量 Q10小 計(jì)小 計(jì)：由題意知水冷器出口溫度 ，設(shè)氣體先冷卻至35℃后氨再冷凝（1）熱氣帶入熱量 Q10 由熱交換器熱平衡計(jì)算 （2）氨冷凝熱 查 《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》 1011得：氨冷凝熱。（3）熱氣體帶出熱量Q11 ，,由于氣體在氨飽和區(qū)，故先計(jì)算常壓下氣體組分比熱容然后用壓力校正法計(jì)算實(shí)際比熱容 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊—理化數(shù)據(jù)》比熱容壓力校正圖則混合氣的比熱容熱氣帶出熱量 (4)液氨帶出熱量 查35℃液氨比熱容 (5)冷水量計(jì)算設(shè)需冷水量W，冷卻上水，冷卻下水，冷卻水比熱容 則 冷卻水吸收熱量為∴ 冷卻上水帶入熱量：冷卻下水帶入熱量：表428 水冷器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）熱氣帶入熱量 Q10熱氣帶出熱量 Q11氨冷凝熱量 Q冷液氨帶出熱量 Q液冷卻上水帶入熱量Q上水冷卻下水帶入熱量Q下水小 計(jì)小 計(jì)：其進(jìn)出口溫度無變化，由氣體熱平衡，氨分離器吸入熱、水冷器熱平衡計(jì)算得：氨分離器支出熱，氣體放空氣帶出熱量： 冷交換器帶入熱量，由冷交換器熱平衡計(jì)算得：；誤差假設(shè)值與實(shí)際值基本相符計(jì)算有效氨分離器帶入熱量等于液氨帶出熱量 熱量計(jì)算點(diǎn)圖見附錄第五章 設(shè)備選型及設(shè)計(jì)計(jì)算 合成塔催化劑層設(shè)計(jì)：W電爐出塔氣入塔氣1654321第一段絕熱床 2冷激器 3第二段絕熱床4層間換熱器 5第三段絕熱床 6下?lián)Q熱器圖51 三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件流程圖選用三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件，此內(nèi)件是由三段軸向絕熱床和復(fù)合換熱式結(jié)構(gòu)組成，層間換熱器與下?lián)Q熱器并聯(lián)：第一絕熱床+冷激器+第二絕熱床+層間換熱器+第三絕熱床+下?lián)Q熱器。三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件流程如圖51所示。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合成塔的催化劑層設(shè)計(jì)，依據(jù)已給定參數(shù)設(shè)計(jì)確定催化劑用量及幾何尺寸等工藝參數(shù)，然后再按照一定的操作條件確定催化劑床層溫度、濃度和產(chǎn)量。本設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對催化劑床層進(jìn)行近似設(shè)計(jì)。將整個催化劑床層分成三段，各段尺寸及參數(shù)見下表：表5