【文章內(nèi)容簡介】 冷卻后出水冷器，進入氨分離器，部分液氨被分離出來，氣體出氨分離器，進入透平循環(huán)機入口，經(jīng)加壓后進入循環(huán)氣濾油器出來后進入冷交換器熱氣進口。在冷交換器管內(nèi)被管間的冷氣體換熱，冷卻后出冷交換器與壓縮送來經(jīng)過新鮮氣濾油器的新鮮氣氫氣、氮氣會合進入氨冷器，被液氨蒸發(fā)冷凝到 5～ 10℃，被冷凝的氣體 再次進入冷交，在冷交下部氣液分離，液氨送往氨庫氣體與熱氣體換熱后再次出塔，進入合成塔再次循環(huán) [2]。 圖 31 工藝流程圖 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 4 工藝計算 原始條件 （ 1）年產(chǎn)量 300kt，年生產(chǎn)時間扣除檢修時間后按 330 天計，則產(chǎn)量為： 30000/(330*24)=（ 2）新鮮補充氣組成 表 41 新鮮補充氣組成 組分 H2 N2 CH4 總計 含量（ %） 100 體積（ m3/1萬噸） 3 1 28892130 kmol/1萬噸 8 （ 3）合成塔入口中氨含量： NH3入 =% （ 4）合成塔出口中氨含量： NH3出 =% （ 5）合成塔入口惰性氣體含量： CH4 +Ar=17% （ 6）合成塔操作壓力： 32Mpa （ 7）精練氣溫度： 35℃ .—— 精煉氣 .—— 合成氣； 13—— 放空氣 20—— 弛放氣 —— 液氨 圖 41 計算物料點流程 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 物料衡算 合成塔物料衡算 （ 1）合成塔入口氣組分： 入塔氨含量 : y5NH3=％ 。 入塔甲烷含量： y5CH4=％； 入塔氫含量： y5H2=［ 100（ +17）］ 3/4 100％ =％； 入塔氮含量： y5N2=［ 100（ +17）］ 1/4 100％ =％ 表 42 入塔氣組分含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計 17 100 （ 2）合成塔出口氣組分： 以 1000kmol 入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分， 出塔氨含量： y8NH3=％ 由下式計算塔內(nèi)生成氨含量： MNH3=M5(y8NH3y5NH3)/(1+y8NH3)=1000 ( )/(1+)= 出塔氣量 : M8=(MNH3+1000y5NH3)/y8NH3=(+1000 )/= 出塔甲烷含量： y8CH4=(M5/M8) y5CH4=(1000/) 17％ =％ 出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4) 100％ =3/4() 100％ =％ 出塔氮含量： y8N2=1/4() 100％ =％ 表 43 出塔氣體組分含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計 100 （ 3）合成率： 合成率 =2MNH3/［ M5(1y5NH3y5CH4)］ 100％ =2 ［ 1000 ()］ 100％=％ 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 氨分離器氣液平衡計算 設(shè)氨分離器進口氣液混合物 F，進口物料組分 m(i） ,分離氣象組分 y(i),氣量 V；分離液相組分 x(i),液量 L，其中進口物料組分 m(i)等于合成塔出口氣體組分。根據(jù)氣液平衡原理，以 1kmol進口物料為計算基準(zhǔn)，即 F=1kmol。 表 44 已知氨分離器入口混合物組分 m(i) NH3 CH4 H2 N2 小計 查 t=35℃， P= 時各組分平衡常數(shù)： 表 45 各組分平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KH2 KN2 設(shè)（ V/L） = 時，帶入 L (i)=m(i)/［ 1+(V/L) K(i)］ =L(i): LNH3=mNH3/［ 1+(V/L) KNH3］ =(1+ )= kmol LCH4= mCH4/［ 1+(V/L) KCH4］ =(1+ )= kmol LH2=mH2/［ 1+(V/L) KH2］ =(1+ )= kmol LH2=mN2/［ 1+(V/L) KN2］ =(1+ )= kmol L 總 = LNH3+ LCH4 + LH2+ LN2=+++= 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％ =0. 006％，結(jié)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 46 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 CH4 H2 N2 小計 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 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=（ ） /= % 氣體氫含量： yH2=(mH2LH2)/V=（ ） /=％ 氣體氮含量： yN2=(mN2LN2)/V=（ ） /=％ 表 47 氨分離器出口氣體含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計 冷交換器氣液平衡計算 根據(jù)氣液平衡原理 x(i)=y(i)+K(i),由于冷交換器第二次出口氣體含量等于合成塔進口氣體含量，由合成塔入口氣體含量和操作條件下的分離溫度可查出K（ i），便可解出 x（ i）。 查 t=15℃ ,p= 的平衡常數(shù)： 表 48 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KH2 KN2 27 75 80 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/KNH3=％ 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/KCH4=％ 出口液體氫含量 : xH2=yH2/KH2==％ 出口液體氮含量 : xN2=yN2/KN2=％ 表 49 冷交換器出口液體組分含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計 液氨貯槽氣液平衡計算 由于氨分離器出口分離液體和冷交換器出口分離液體匯合后進入液氨貯槽經(jīng)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百分?jǐn)?shù)。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 G％ =（ 1+y5NH3） ( )/(( y8NH3 y5NH3) (1 )) =[(1+）（ ） ]/ [（ ）（ ） ] =％ 水冷后分離液氨占總量的 ％冷交，氨冷后分離 液氨占總量的 ％。 以液氨貯槽入口 1kmol 液體計算為準(zhǔn)，即 L0=1kmol，入口液體混合后組分含量： m0i=L15X15i+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= + = 混合后入口氫含量： m0H2= + = 混合后入口氮含量： m0N2= + = 表 410 液氨貯槽入口液體含量（ %） m0NH3 m0CH4 m0H2 m0N2 小計 100 當(dāng) t=17℃， P= 時，計算得熱平衡常數(shù)： 表 411 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KH2 KN2 170 575 620 根據(jù)氣液平衡 Li=m0i/[1+(V/L)ki],設(shè) (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 )=+++= kmol； V== kmol, (V/L)’ =V/L= 誤差 =()/ 100％ =%，參數(shù)設(shè)定符 合，則 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 出口液體各組分含量如下： 出口液體氨含量： xNH3=LNH3/L= 100％ =％ 出口液體甲烷含量： xCH4=LCH4/L= 100％ =％ 出口液體氫氣含量： xH2=LH2/L= 100％ =％ 出口液體氮氣含量： xN2=LN2/L= 100％ =％ 表 412 液氨貯槽出口液氨組分（％） NH3 CH4 H2 N2 小計 出口弛放氣各組分含量： 弛放氣氨含量： yNH3=(m0NH3LNH3)/V=()/ 100％ =％ 弛放氣甲烷含量： yCH4=(m0CH4LCH4)/V=()/ 100％ =％ 弛放氣氫含量： yH2=(m0H2LH2)/V=()/ 100％ =％ 弛放氣氮氣含量： yN2=(m0N2LN2)/V=()/ 100％ =％ 表 413 出口弛放氣組分含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計 100 以液氨貯槽出口 10000 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 L19=28892130 ( 17)= =14271521kmol 其中 NH3 L19NH3=L19 X19NH3= 14271521 ﹪ = m３= CH4 L19CH4=L19CH4 X19CH4= ﹪ = = H2 L19H2=L19 X19H2= ﹪ = = 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 N2 L19N2=L19 X19N2= ﹪ == 液氨貯槽出口弛放氣（ V/L） = V20= L19= = = 其中 NH3 V20NH3=V20 y20NH3= = = CH4 V20CH4=V20 y20CH4= = = H2 V20H2=V20 y20H2= = m３ = N2 V20N2=V2 y20N2= = = 液氨貯槽出口總物料 =L19+ V20=+= m３ 液氨貯槽進口液體：由物料平衡，入槽總物料 =出槽總物料 L21=L19+V20= = 入口液體各組分含量計算 :L21i= L19i + V20i 其中 NH3 L21NH3=+= m３ = CH4 L21CH4=+= m３ = H2 L21H2= += = N2 L21N2=+= = 入口液體中組分含量核算 ,由 m180。0i=L21(i)/L21: 入口液體中氨含量 m180。0(NH3） = 100﹪ =﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。0(CH4)= 100﹪ =﹪ 入口液體中氫氣含量 m180。0(H2)= / 100﹪ =% 入口液體中氮氣含量 m180。0(N2)= / 100﹪ =% 入口液體中組分含量 m180。0（ i)≈ m0（ i) 合成系統(tǒng)物料計算 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(chǎn)品液氨 L 氨 。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 由前計算數(shù)據(jù)如下表： 圖 42 系統(tǒng)示意圖 表 414 各組分的含量 名稱 NH3 CH4 H2 N2 氣量 補充氣 866763900 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 ,V 放 ,V 入 ,V 出 ： 循環(huán)回路中總物料體平衡 : V 入 =V 出 + V 補 V 放 V 弛 LNH3 ┉┉┉┉┉┉① =