【文章內容簡介】 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 8 萬噸合成氨合成工段設計 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 8 萬噸合成氨合成工段設計 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 根據氣液平衡 L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],設 (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 8 萬噸合成氨合成工段設計 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 8 萬噸合成氨合成工段設計 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 ，產平液氨 L 氨 。 圖 42 系統(tǒng)示意圖 由前計算數(shù)據如下表： 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 8 萬噸合成氨合成工段設計 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 8 萬噸合成氨合成工段設計 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：氣液混合物在器內進行分離，分