【文章內容簡介】 42 出塔氣體組分含量（％） NH3 Ar H2 N2 小計 ③ 合成率： 33NH6 6 N H 62N 100%N (1 y )Ary????合 成 率 =［ 1()］ x100％ =％ （ 2） 氨分離器氣液平衡計算 設 氨分離器進口氣液混合物 F，進口物料組分 m（ i）；分離 氣相 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，根據氣液平衡原理，以 1Kmol 進口物料為計算基準，即 F=1Kmol。 由氣液平衡原理： F m ( i ) Vy ( i ) L x( i ) m ( i )? ? ? （ 1） y(i)K(i)=x(i) （ 2） K（ i） 組分 i 平衡常 數 將（ 2）式代入（ 1）式得： 年產 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 13 m (i) V( )K (i) 1L x (i) L?? m ( i)L x( i) = L ( i )V1+( ) K ( i )L ? （ 3） L L(i)?? （ 4） 液體組分 Lix(i)=L（ ） （ 5） 1V F L L? ? ? ? （ 6） 氣體組分 ( ) ( ) ( )() V i m i L iyi VV??? （ 7） 已知分離器入口混合物組分 m(i) 表 43 入口混合物組分 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小計 查 t=20℃ ,P= 各組分平衡常數 表 44 平衡常數 KNH3 KAr KH2 KN2 設 ( ) ? 代入 (3)式中計算各組分溶解液量 333 1 5 ( )NHNH NHmL K m olV KL? ? ???? 88 211 200 ( )ArAr ArmL K molVKL? ? ???? 222 48 391 240 ( )HH HmL K molV KL? ? ???? 陜西科技大學畢業(yè)設計 14 222 64 151 270 ( )NN NmL K molV KL? ? ???? 分離液體量 3 2 2NH A r H NL L L L L? ? ? ? =+++ = 分離氣體量 1 1 82 18 17 82V L K mol? ? ? ? ? 計算氣液比 39。 0 .8 1 7 8 2( ) ( ) 4 .4 8 90 .1 8 2 1 8VVLL? ? ? 39。VV( ) ( ) 4 .5 0 0 4 .4 8 9LL 1 0 0 % 0 .2 4 4 %V4 .5 0 0()L? ?? ? ? ?誤 差 假定正確。 分離液體組分含量 液體中氨含量 33 0 .1 8 1 4 3 1 0 0 % 9 9 .5 8 8 %0 .1 8 2 1 8NHNH Lx L? ? ? ? 液體中氬含量 0 . 0 0 0 2 1 1 0 0 % 0 . 1 1 5 %0 . 1 8 2 1 8ArAr Lx L? ? ? ? 液體中氫含量 22 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 0 . 2 1 4 %0 . 1 8 2 1 8HH Lx L? ? ? ? 液體中氮含量 年產 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 15 22 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 0 . 0 8 3 %0 . 1 8 2 1 8NN Lx L? ? ? ? 氨分離器出口液體含量（ %） 表 45 氨分離器出口液體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 分離氣體組分含量 ： 氣體氨含量 333 0 . 2 1 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 3 . 4 9 3 %0 . 8 1 7 8 2N H N HNH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氬含量 0 . 1 8 8 8 8 0 . 0 0 0 2 1 1 0 0 % 2 3 . 0 7 0 %0 . 8 1 7 8 2A r A rAr mLy V? ?? ? ? ? 氣體氫含量 222 0 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 5 0 . 8 7 8 %0 . 8 1 7 8 2HHH mLy V? ?? ? ? ? 氣體氮含量 222 0 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 2 2 . 5 5 9 %0 . 8 1 7 8 2NNN mLy V? ?? ? ? ? 氨分離器出口氣體含量（ %） 表 46 氨分離器出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 （ 3） 液氨儲罐氣液平衡計算 液氨儲罐入口液體含量（ %） 表 47 液氨儲罐入口液體含量（ %） 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小計 陜西科技大學畢業(yè)設計 16 查得 t=17℃ P= 平衡常數 表 48 平衡常數 KNH3 KAr KH2 KN2 540 575 620 根據氣液平衡原理 以液氨儲罐入口 1Kmol 液氨為計算基準 設 ( ) ? 代入上式得 333 88 841 5 ( )NHNH NHmL K molV KL? ? ???? 1 85 5401 ( )ArAr ArmL K m olVKL? ? ???? 222 1 85 5751 ( )HH HmL K m olV KL? ? ???? 222 1 85 6201 ( )NN NmL K m olV KL? ? ???? 出口液體總量 3 2 2NH A r H NL L L L L? ? ? ? =+++ = 放出氣體總量 m(i)L(i)= V1+( )K (i)L年產 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 17 1 1 91 54 08 46V L K mol? ? ? ? ? 計算氣液比 39。 0 . 0 0 8 4 6( ) ( ) 0 . 0 0 8 5 30 . 9 9 1 5 4VVLL? ? ? 39。VV( ) ( ) 0 .0 0 8 5 0 .0 0 8 5 3LL 1 0 0 % 0 .3 5 3 %V0 .0 0 8 5()L? ?? ? ? ?誤 差 液氨儲罐出口液體含量（ %） 表 49 液氨儲罐出口液體 含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 放出氣體組分含量由式 iii MLy V??計算 液氨儲罐出口氣體含量（ %） 410 液氨儲罐出口氣體含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小計 （ 4） 液氨儲罐物料計算 以液氨儲罐出口一噸液氨為基準折標 3米 計算 液氨儲罐出口液體量 319 1 0 0 0 2 2 . 4L 1 3 1 8 . 5 8 3 m ( )0 . 9 9 9 2 9 1 7???? 標 其中 : 3NH 33 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 9 9 .9 2 9 % 1 3 1 7 .6 4 7 m ( )NH NHL L x? ? ? ? 標 Ar 319 19 19 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 2 1 % 0 .2 7 7 m ( )A r A rL L x? ? ? ? 標 陜西科技大學畢業(yè)設計 18 2H 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 3 7 % 0 .4 8 8 m ( )HHL L x? ? ? ? 標 2N 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 1 3 % 0 .1 7 1 m ( )NNL L x? ? ? ? 標 液氨儲罐出口氣體量 ? 318 190. 00 85 0. 00 85 13 18 .5 83 11 .2 08 m ( )VL? ? ? ? ? 標 其中 : 3NH 33 31 8 1 8 1 8 1 1 .2 0 8 5 9 .5 7 4 % 6 .6 7 7 m ( )NH NHV V y? ? ? ? 標 Ar 318 18 18 11 .20 8 11 .11 1% 45 m ( )A r A rV V y? ? ? ? 標 2H 22 31 8 1 8 1 8 11 .2 08 21 .0 4% 2. 35 8m ( )HHV V y? ? ? ? 標 2N 22 31 8 1 8 1 8 11 .2 08 8. 27 5% 0. 92 8m ( )NNV V y? ? ? ? 標 19 18LV??液 氨 儲 罐 出 口 總 物 料 =+ = 3m( )標 由物料平衡 19 18 17L V L?? 317 m ( )L ? 標 則進口液體組分 3NH 33 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 .7 9 1 9 9 .5 8 8 % 1 3 2 4 .3 1 2 m ( )NH NHL L x? ? ? ? 標 Ar 317 17 17 1 3 2 9 .7 9 1 0 .1 1 5 % 1 .5 2 9 m ( )A r A rL L x? ? ? ? 標 2H 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 .7 9 1 0 .2 1 4 % 2 .8 4 6 m ( )HHL L x? ? ? ? 標 2N 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 .7 9 1 0 .0 8 3 % 1 .1 0 4 m ( )NNL L x? ? ? ? 標 年產 20 萬噸合 成氨工廠工藝設計 19 （ 5） 合成系統(tǒng)物料衡算 將整個合成系統(tǒng)看作一個系統(tǒng) ,進入該系統(tǒng)的物料有新 鮮補充氣體 V補,離開該系統(tǒng)的物料有去深冷凈化裝置的回收氣 V回 ,液氨儲罐弛放氣 V弛 ,產品液氨 L氨。 由前面計算數據列入下表 表 411 衡算表 名稱 NH3 Ar H2 N2 氣量 3m( )標 補充氣 V補 回收氣 V回 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回 ， V入 ， V出 。 循環(huán)回路中氫平衡 2 2 3 323322H H N H N HHV y V y V y V y V y L? ? ? ? ?回 回 弛 弛 回 回 弛 弛補 補 氨 （ 1） 循環(huán)回路中氮平衡 2 2 3 321 1 12 2 2N N N H N HNV y V y V y V y V y L? ? ? ? ?回 回 弛 弛 回 回 弛 弛補 補 氨 （ 2） 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 rrAAV y V y V y??r 回 回 弛 弛補 A 補 0 .0 0 2 5 0 .2 0 1 1 7 0 .1 1 1 1 1V V V??回 弛補 80 .4 68 49 8. 12 8VV??回補 （ 3） 陜西科技大學畢業(yè)設計 20 循環(huán)回路中氨平衡 33 3 3NHNH NH NHV y V y V y V y L? ? ? ?入 入出 出 回 回 弛 弛 氨 0 .2 1 0 .0 2 5 0 .1 5 8 5 5 1 1 .2 0 8 0 .5 9 5 7 4 1 3 1 8 .5 8 3 0 .9 9929V V V? ? ? ? ? ?入出 回 55 132 V V? ? ?入出 回 （ 4） 循環(huán)回路中總物料平衡 V V V V L V V V? ? ? ? ? ? ? ? ?入 出 回 弛 出 回補 氨 補 （ 5） 將（ 1）式（ 2）式聯(lián)立 2 2 3 2 2 322( ) ( 2 ) ( 2 ) 2H N NH H N NHHNV y y V y y y V y y y L? ? ? ? ? ? ? ?回 回 回 回 弛 弛 弛 弛補 補 補 氨 97 5 57 38 26 51 .93 3VV??回補 59 78 26 58 .57 9VV??回補