【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 kmol/h新鮮補(bǔ)充氣⑴摩爾分?jǐn)?shù)%m3/T(NH3)m3/hkmol/h馳放氣組成20摩爾分?jǐn)?shù)%m3/T(NH3)m3/hkmol/h液氨貯槽進(jìn)口液體21摩爾分?jǐn)?shù)%m3/T(NH3)m3/hkmol/h產(chǎn)品液氨19摩爾分?jǐn)?shù)%m3/T(NH3)m3/hkmol/h2熱量衡算示意圖如下：（1） 熱氣進(jìn)口溫度 冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器氣體出口溫度，由題意知℃（2） 冷氣進(jìn)口溫度 %，%，設(shè)過(guò)飽和度為10%，則在該冷凝溫度下的平衡氨含量為 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》%時(shí)的冷凝溫度℃ ，故冷氣進(jìn)口溫度等于10℃（3） 熱氣體帶入熱量 熱氣體在器內(nèi)處與氨飽和區(qū)內(nèi)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的辦法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容。查℃，P=：N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在35度Cp39。 熱氣體帶入熱量 （4） 冷氣體帶入熱量查℃ 時(shí)各組分比熱容并計(jì)算的N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在10度Cp39。 冷氣體帶入熱量 （5）氨冷凝熱 設(shè)熱氣體出口溫度為20℃，熱氣體在器內(nèi)由35℃冷卻到20℃，然后進(jìn)行氨冷凝，查氨冷凝熱 液氨冷凝放出熱量 N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在20度Cp39。 （6）液氨帶入熱量 查10℃液氨比熱容℃液氨帶入熱： （7）熱氣體帶入熱查℃，P=，17℃ 的摩爾比熱容并計(jì)算得：熱氣體帶出熱量 （8）熱氣體中液氨帶出熱查20℃液氨比熱容℃ （9） 冷氣體中分離液氨帶出熱 （10）冷氣體出口帶出熱 設(shè)℃ 時(shí)各組分常壓下比熱容并計(jì)算的N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在30度Cp39。 ℃ （11）冷交換器熱量負(fù)荷計(jì)算 （管內(nèi)熱氣帶入熱+管內(nèi)液氨冷凝熱）（管內(nèi)熱氣帶出熱+管內(nèi)液氨帶出熱） （1） 氣體帶入熱量由冷交換器熱量計(jì)算的 （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10℃氣氨冷凝熱（《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》。表1011氨熱力學(xué)性質(zhì)） 則氣氨冷凝熱 （4） 新鮮氣帶入熱量 ℃ P= 查壓力下各組分氣體比熱容，　N2H2CH4Ar氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在40度Cp39。 新鮮氣帶入熱量 氨冷器收入總熱量 （5） 氨冷器入口混合氣溫度計(jì)算由熱平衡 設(shè)℃，P= 查常壓下各組分氣體比熱容， 查T(mén)=, 代入上式℃℃與假設(shè)一致。 混合后氨冷器入口熱氣溫度24℃。　N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在24度Cp39。 （6）氣體帶出熱量 由冷交換器熱量計(jì)算 kJ/tNH3（7）氣體中液氨帶出熱量 由冷交換器熱量計(jì)算 (8) 液氨蒸發(fā)吸收熱量（冷凍量）由熱平衡計(jì)算 查25℃液氨焓℃蒸發(fā)蒸氣 （9）冷凍量計(jì)算 收方支方氣體帶入熱量Q39。17 氣體帶出熱量Q39。2 液氨帶入 熱量Q39。17L 液氨帶出熱量Q39。2L 氣體中氨冷凝熱Q冷 冷凍量Q吸 新鮮氣帶入熱量Q1 小計(jì)Q入 小計(jì)Q支 (1) 循環(huán)機(jī)出口氣體溫度計(jì)算 由《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表111查得循環(huán)氣體中各組分的絕熱指數(shù)如下：NH3CH4ArH2N2 根據(jù)公式 K= 由前已知 ℃39℃（2） 氣體帶入熱量由前計(jì)算 （3） 壓縮功 將上述數(shù)據(jù)代入壓縮功計(jì)算工式中得： 壓縮熱 (4) 氣體帶出熱量 由熱平衡得： ℃由℃ P=，查常壓下各組分氣體比熱容并計(jì)算得：　N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在39度Cp39。 誤差=收方　支方　氣體帶入熱量Q39。3 氣體帶出熱量Q4 壓縮熱QN 　　小計(jì) 小計(jì) 合成塔熱量計(jì)算示意圖(1) 環(huán)隙溫升計(jì)算(2) 設(shè)合成塔環(huán)隙高度高度h=，由經(jīng)驗(yàn)公式知，℃計(jì)，則合成塔一出溫度為,℃(3) 氣體帶入熱量 由前計(jì)算因油分離器內(nèi)無(wú)溫升變化（忽略熱損失）。所以(4) 氣體反應(yīng)熱 設(shè)合成塔二出溫度370℃，假定氣體在塔內(nèi)先溫升到出口溫度后再進(jìn)行氨合成反應(yīng)。=29。7MPa下的氣體反應(yīng)熱簡(jiǎn)化計(jì)算公式為：℃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 (5) 二次入塔氣體帶入熱量由熱平衡知 = (6) 合成塔一出氣體帶出熱量查t=℃ P=,N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 39。 (7) 合成塔二出氣體帶出熱量當(dāng)t =370℃ P=N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在370度Cp39。 =(8) 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5℃,塔外壁高 則 =( = = kJ/tNH3 (9)合成塔二入溫度計(jì)算將上述數(shù)據(jù)代入溫度計(jì)算式中得:==設(shè)℃, P=小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)附圖151`至1518的各組分氣體比熱容并計(jì)算得N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在190度Cp39。 則 ℃誤差 =假設(shè)值與計(jì)算值基本相符,計(jì)算有效.合成塔氣體二次入口帶入熱量= kJ/tNH3(10) 合成塔絕熱溫升核算 由 △t=式中 ==(+)= kJ/(kmol.℃)代入上式得：=℃ t℃=+=℃與前面假設(shè)基本相符，計(jì)算有效。 合成塔熱量平衡匯總表收方支方一次氣體進(jìn)口帶入熱Q5 一次氣體出口帶出熱Q6 二次入塔氣體帶入熱Q7 二次氣體出口帶出熱Q8 反應(yīng)熱QR 熱損失Q損 小計(jì) 小計(jì) (1) 內(nèi)熱氣體帶入熱量由合成塔熱平衡計(jì)算 (2) 管內(nèi)熱平衡氣體帶出熱量設(shè)tN2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在220度Cp39。 =(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t=30,壓力P=,，需軟水量為X..查 軟水焓 蒸汽焓 由熱平衡得 收方支方管內(nèi)熱氣體帶入熱量Q8 管內(nèi)熱氣體帶出熱量Q9 軟水帶入熱量Q軟 蒸汽帶出熱量Q蒸 小計(jì) 小計(jì) 所以廢熱鍋爐帶入熱量 蒸汽帶出熱量 廢熱鍋爐熱量匯總表 熱交換器熱量計(jì)算 （1）冷氣體帶入熱量 由合成塔熱平衡計(jì)算 （2）熱氣體帶入熱量 由廢熱鍋爐熱平衡計(jì)算（3）冷氣體帶出熱量 由合成塔熱平衡計(jì)算（4）熱氣體出口溫度計(jì)算 由熱平衡得 設(shè)℃ p=,N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 39。 ℃誤差=假設(shè)基本正確，計(jì)算有效。（5）熱交換器熱負(fù)荷 == kJ/tNH3 熱交換器熱量匯總表收方支方冷氣體帶入熱量Q6 冷氣體帶入熱量Q7 熱氣體帶入熱量Q9 熱氣體帶出熱Q10 小計(jì) 小計(jì) 由題知,水冷器出口熱氣體溫度℃,設(shè)氣體先冷卻至℃后,氨再冷凝.(1) 熱氣體帶入熱量由熱交換器熱平衡計(jì)算 = kJ/tNH3(2) 氨冷凝熱查≤小氨肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)≥表1011N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Pa 各組分在35度Cp39。 得℃時(shí)氨冷凝熱 = kJtNH3 式中液氨平均分子量(3) 熱氣體帶出熱量℃, p= MPa 熱氣體帶出熱量 kJ/tNH3(4) 液氨帶出熱量查℃液氨比熱容, kJ/(kmol℃) kJ/tNH3(5) 冷卻水量計(jì)算 設(shè)需要冷卻水量為W,冷卻上水℃,冷卻下水℃,取冷卻水比熱容 則冷卻水吸收量為 =+= kJ/tNH3 冷卻上水帶入熱量 kJ/tNH3 冷卻下水帶入熱量 += kJ/tNH3 水冷器熱量匯總表收方支方熱氣體帶入熱量Q10 熱氣體帶出熱量Q11 氨冷凝熱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) 氨分離器進(jìn)出口溫度沒(méi)有發(fā)生變化,由氣體熱量平衡,氨分離器收入熱, kJ/tNH3