【文章內(nèi)容簡介】 L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= 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％ =％，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％ =％ 液體中氬含量： xAr=LAr/L= IOO％ =％ 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％ =％ 年產(chǎn) 8 萬噸合成氨合成工段設(shè)計 說明書 13 表 47 氨分離器出口液體含量 NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 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=％ 氣體氬含量： yAr=［ mArLAr］ /V=％ 氣體氫含量： yH2=［ mH2LH2］ /V=％ 氣體氮含量： yN2=［ mN2LN2］ /V=％ 表 48 氨分離器出口氣體含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 冷交換器氣液平衡計算 查 t=10℃ ,p= 的平衡常數(shù)： 表 49 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 27 51 75 80 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4=％ 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3=％ 出口液體氬含量 : xAr=yAr/ KAr=％ 出口液體氫含量 : xH2=yH2/ KH2=％ 出口液體氮含量 : xN2=yN2/ KN2=％ 表 410 冷交換器出口液體組分含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 液氨貯槽氣液平衡計算 由于氨分離器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白分數(shù)。 G％ =（ 1+y5NH3） (y8NH3yNH3)/(( y8NH3 y5NH3) (1 yNH3)) =[(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年產(chǎn) 8 萬噸合成氨合成工段設(shè)計 說明書 14 ％。 液氨貯槽入口 1Kmol 液體計算為準，即 L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量： m(0i)=L(15)X15i+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= + = 混合后入口氬含量 : m0Ar= + = 混合后入口氫含量： m0H2= + = 混合后入口氮含量： m0N2= + = 表 411 液氨貯槽入口液體含量 m0NH3 m0CH4 m0Ar m0H2 m0N2 小計 當 t=17℃， P= 時，計算得熱平衡常數(shù)： 表 412 各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根據(jù)氣液平衡 L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],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 出口液體氮氣含量： LN2=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％ =％ 出口液體氮氣含量： xN2=LN2/L= 100％ =％ 年產(chǎn) 8 萬噸合成氨合成工段設(shè)計 說明書 15 表 413 液氨貯槽出口液氨組分（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 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％ =％ 弛放氣氮氣含量： yN2=(M0N2LN2)/V=()/ 100％ =％ 表 414 出口弛放氣組分含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 液氨貯槽物料計算 以液氨貯槽出 口一噸純液氨為基準折標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)= ﹪ = m３ CH4 V(20CH4)=V(20CH4) y(20CH4)= ﹪ = m３ Ar V(20Ar)=V(20Ar) y(20Ar)= ﹪ = m３ H2 V(20H2)=V(20H2) y(20H2)= ﹪ = m３ N2 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) 年產(chǎn) 8 萬噸合成氨合成工段設(shè)計 說明書 16 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﹪ =% 入口液體中氮氣含量 m180。(0N2)= 100﹪ =% 入口液體中組分含量 m180。(0i)≈ M180。(0i) 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)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 NH3 CH4 Ar H2 N2 氣量 補 充氣 V 補 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)回路中氫平衡： V 補 yH2 補 =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 yN2 補 =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 (yCH4 放 +yAr放 )=V 弛 (yCH4 放 +yAr放 )+V 弛 (yCH4 弛 +yAr弛 ) V 補 (+)=V 放 (+)+(+) 年產(chǎn) 8 萬噸合成氨合成工段設(shè)計 說明書 17 V 補 = 放 + ┉┉┉┉┉┉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 出 入 = 放 + ┉┉┉┉┉┉④ 循環(huán)回路中總物料體平衡 : V 入 =V 出 + V 補 V 放 V 弛 LNH3= V 出 + V 補 － V 放= V 出 + V 補 － V 放 ┉┉┉┉┉┉⑤ 聯(lián)立①②③④⑤各式解得： V 放 = m３ 。 V 補 = m３ 。 V 出 = m３ 。 V 入 = m3 合成塔物料計算 入塔物料： V5= m3 NH3 V5NH3=11422 ﹪ = CH4 V5CH4= ﹪ = Ar V5Ar= ﹪ = H2 V5H2= ﹪ = N2 V5N2= ﹪ = 合成塔一出，二進物料，熱交換器，冷氣進出物料等于合成塔入塔物料 即 V5=V6=V7= m3 出塔物料 V8= m3 NH3 V8NH3= ﹪ = m3 CH4 V8CH4= ﹪ = m3 Ar V8Ar= ﹪ = m3 H2 V8H2= ﹪ = m3 N2 V8N2= ﹪ = m3 合成塔生成氨含量：Δ VNH3=V8NH3V5NH3 = =3= 沸熱鍋爐進出口物料，熱交換 器進出口物料等于合成塔出塔物料。 即 V8=V9=V10= m3 水冷器物料計算 進器物料：水冷器進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)= ┉┉┉┉┉┉① V11出 +L11 出 =L10入 = ┉┉┉┉┉┉② 將 V11出 = 出 帶入②得 : L11 出 = m3 V11出 = m3 年產(chǎn) 8 萬噸合成氨合成工段設(shè)計 說明書 18 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= = 氨分離器物料計算 進器物料：氨分離器進器總物料等于水冷 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)進行分離，分