【導(dǎo)讀】氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位。要用于農(nóng)業(yè),合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)。氨的合成主要有脫硫、轉(zhuǎn)化、凈化、合。合成氨合成工段的設(shè)計，原料采用氮?dú)夂蜌錃猓院铣伤橹饕?。備的作用下制得液氨，工藝條件為：A201為催化劑，480℃，31Mpa。計進(jìn)行了物料衡算，熱量衡算，設(shè)備選型計算。

　　

【正文】 L + V = F ┉┉┉┉ (1) LxNH3+VYNH3=FmNH3 ┉┉┉┉ (2) 冷交換器物料 將 YNH3=， XNH3= 代入上式： V=（ XNH3 mNH3） /（ XNH3 YNH3） = mNH3/ ┉┉ (3) (3)式中 mNH3可由物料平衡和氨平衡計算 mNH3=V2NH3/V2 V2′ =V1+V17′ ┉┉┉┉┉ (4) V′ 17=V8V13L15 ┉┉ ┉┉┉ (5) V′ 2NH3=V2NH3+L17NH3+L18NH3′ ┉┉┉┉┉ (6) 式中 V2′ ——— 冷交換器入口總物料； V17′ ——— 冷交換器熱氣出口總物料； V′ 2NH3 ——— 冷交換器入口總氨物料。 將 V8= m3(標(biāo) )， V13= m3(標(biāo) )， L15= m3(標(biāo) )代入上式 V′ 17= = m3(標(biāo) ) 有 V2′ = + = m3(標(biāo) ) V′ 2NH3= + + = m3(標(biāo) ) 有 MNH3= V′ 2NH3/ V2′ =(3)得 V=L=1V=1 – = （ L/V） = 由（ L/V）可求出冷交換器冷凝液體量 （ L16/V3） =（ L/V） = 冷凝液體量 L16== 179。 = m3(標(biāo) ) 20 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 出器物料：冷交換器（冷氣）出口氣體物料等于進(jìn)口總物料減去冷激液體量 . V3= V2′ L16 = – = m3(標(biāo) ) 其中 NH3 V3NH3= 179。 = m3(標(biāo) ) CH4 V3CH4= 179。 = m3(標(biāo) ) Ar V3Ar= 179。 = m3(標(biāo) ) H2 V3H2= 179。 = m3(標(biāo) ) N2 V3N2= 179。 = m3(標(biāo) ) 計算誤差 =（ V3V5） /V5 179。 100％ =()/179。 100%=% 校核氨分離器分離液氨百分?jǐn)?shù) 氨分離器 分離液氨百分?jǐn)?shù) G 分 ％ =L15X15/(L15+L16X16)179。 100％ =179。 (179。 + 179。 )179。 100 =％ 冷交換器分離液氨百分?jǐn)?shù)： G 冷 ％ =1G 分 ％ =%=％ 計算誤差 =（ G′ G 分 ） /G′ =()/=％ 液氨貯槽物料計算 進(jìn)槽物料：氨分離器入槽液體 L15= m3(標(biāo) ) 其中 NH3 L15NH3= 179。 = m3(標(biāo) ) CH4 L15CH4= 179。 = m3(標(biāo) ) Ar L15Ar= 179。 = m3(標(biāo) ) H2 L15H2= 179。 = m3(標(biāo) ) N2 L15N2= 179。 = m3(標(biāo) ) 冷交換器入槽液體 L16= m3(標(biāo) ) 其中 NH3 L16NH3= 179。 = m3(標(biāo) ) CH4 L16CH4= 179。 = m3(標(biāo) ) Ar L16Ar= 179。 = m3(標(biāo) ) H2 L16H2= 179。 = m3(標(biāo) ) N2 L16N2= 179。 = m3(標(biāo) ) 入槽混合物料 L21=L15+L16= + = m3(標(biāo) ) 各組分物料含量： L21i=L15i+L16i 其中 NH3 L21NH3= + = m3(標(biāo) ) 21 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 CH4 L21CH4= + = m3(標(biāo) ) Ar L21Ar= + = m3(標(biāo) ) H2 L21H2= + = m3(標(biāo) ) N2 L21N2= + = m3(標(biāo) ) 百分含量 Y21i=L21i/L21 其中 NH3 Y21NH3= ％ CH4 Y21CH4= Ar Y21Ar= H2 Y21H2= N2 Y21N2= 出槽物料：液氨貯槽出口弛放氣 V20= m3(標(biāo) ) 其中 NH3 V20NH3= 179。 = m3(標(biāo) ) CH4 V20CH4= 179。 = m3(標(biāo) ) Ar V20Ar= 179。 = m3(標(biāo) ) H2 V20H2= 179。 = m3(標(biāo) ) N2 V20N2= 179。 = m3(標(biāo) ) 出口液氨總物料 L19=L21L20= – = m3(標(biāo) ) 其中 NH3 L19NH3=L21NH3V20NH3= – = m3(標(biāo) CH4 L19CH4=L21CH4V20CH4= – = m3(標(biāo) Ar L19NH3=L21NH3V20NH3= – = m3(標(biāo) H2 L19H2=L21H2V20H2= – = m3(標(biāo) N2 L19N2=L21N2V20N2= – = m3(標(biāo) 各組分百分含量： Y19i=L19i/L19 其中 NH3 Y19NH3=％ CH4 Y19CH4=％ Ar Y19Ar=％ H2 Y19H2=％ N2 Y19N2=％ 液氨產(chǎn)量核算 : NNH3=179。 17= 22 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 物料衡算結(jié)果匯總 表 215 氨冷器出口氣體 2 冷交換器冷氣出口 3/4/5 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 表 216 合成塔第一次入口 5/6/7 合成塔第二次出口 8/9 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 15 CH4 Ar H2 N2 合計 表 217 水冷器出口氣體 10 水冷器出口液體 10 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 0709 合計 表 218 氨分離器出口 11 放空氣 12 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 H2 N2 合計 表 219 冷交換器熱氣進(jìn)口 13 氨分離器出口液氨 14 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 0709 Σ 表 220 冷交換器出口液氨 15 冷交換器熱氣出口 16 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 表 221 冷交換器熱氣進(jìn)口 16 氨冷器進(jìn)口 17 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 表 222 氨冷器進(jìn)口 17 液氨儲槽出口 18 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 CH4 Ar H2 N2 合計 表 223 馳 放 氣 19 液氨儲槽進(jìn)口 20 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 表 224 補(bǔ)充新鮮氣 1 氨冷器出口 2 % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h % m3(標(biāo) )/tNH3 m3(標(biāo) )/h Kmol/h NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 19 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 工藝計算 熱量衡算 冷交換器熱量衡算 （ 1） 熱氣進(jìn)口溫度 由于冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器氣體出口溫度，由題意知 t1=35℃ （ 2） 冷氣進(jìn)口溫度 為了保證合成塔入口氨含量在 %，出氨冷器氣體的氨含量必須小于或 等于%，設(shè)過飽和度為 10%，則在該冷凝溫度下的平衡氨含量為 yNH3=179。 100%=% 查《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》圖平衡氨含量為 %時的冷凝溫度 t2=10℃ ，故冷氣進(jìn)口溫度等于 10℃ （ 3） 熱氣體帶入熱量 熱氣體在器內(nèi)處與氨飽和區(qū)內(nèi)，計算氣體比熱容時先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的辦法計算實(shí)際的氣體比熱容。 t14=35 ℃， P= 時 查《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》 各組分比熱容得： 表 225 各組分含量，分壓及比熱容 N2 H2 CH4 Ar NH3 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp1= 179。 + 179。 + 179。 + 179。+179。 =(Kmol℃ ) 由 《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》 附表 111，查出臨界參數(shù)，可以得出 Tr= Pr= 由 Tr， Pr查《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》附圖 1519可查出△ Cp=（ Kmol℃） 熱氣體帶入熱量 Q1=V1Cp1t1 =179。 (+)179。 35=(4)冷氣體帶入熱量 t2=10℃， P= 時 查《小氮肥廠工藝設(shè)計手冊》 各組分比熱容得： 表 226 各組分含量，分壓及比熱容 N2 H2 CH4 Ar NH3 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp4=179。 +179。 +179。 +179。 + 26 179。 =(Kmol℃