【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 冷卻后出水冷器，進(jìn)入氨分離器，部分液氨被分離出來，氣體出氨分離器，進(jìn)入透平循環(huán)機(jī)入口，經(jīng)加壓后進(jìn)入循環(huán)氣濾油器出來后進(jìn)入冷交換器熱氣進(jìn)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?dú)鈺?huì)合進(jìn)入氨冷器，被液氨蒸發(fā)冷凝到 5～ 10℃，被冷凝的氣體 再次進(jìn)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(jìn)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(jì)算 原始條件 （ 1）年產(chǎn)量 300kt，年生產(chǎn)時(shí)間扣除檢修時(shí)間后按 330 天計(jì)，則產(chǎn)量為： 30000/(330*24)=（ 2）新鮮補(bǔ)充氣組成 表 41 新鮮補(bǔ)充氣組成 組分 H2 N2 CH4 總計(jì) 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(jì)算物料點(diǎn)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(jì) 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(jì)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(jì) 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(jì)算 設(shè)氨分離器進(jìn)口氣液混合物 F，進(jìn)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(jìn)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(jìn)口物料為計(jì)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(jì) 查 t=35℃， P= 時(shí)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(shí)，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(jì)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(jì)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(jì) 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(jì) 冷交換器氣液平衡計(jì)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(jìn)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(jì) 液氨貯槽氣液平衡計(jì)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(jìn)入液氨貯槽經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會(huì)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(jì)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(jì) 100 當(dāng) t=17℃， P= 時(shí)，計(jì)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?dú)夂浚?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?dú)夂浚? xN2=LN2/L= 100％ =％ 表 412 液氨貯槽出口液氨組分（％） NH3 CH4 H2 N2 小計(jì) 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?dú)夂浚? yN2=(m0N2LN2)/V=()/ 100％ =％ 表 413 出口弛放氣組分含量（％） NH3 CH4 H2 N2 小計(jì) 100 以液氨貯槽出口 10000 噸純液氨為基準(zhǔn)折標(biāo)立方米計(jì)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(jìn)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(jì)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?dú)夂? 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(jì)算 將整個(gè)合成看著一個(gè)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)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(jì)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(bǔ)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(bǔ) ,V 放 ,V 入 ,V 出 ： 循環(huán)回路中總物料體平衡 : V 入 =V 出 + V 補(bǔ) V 放 V 弛 LNH3 ┉┉┉┉┉┉① =