【正文】 氣組分以 入塔氣作為基準(zhǔn)求出塔氣組分，10kmol由下式計算塔內(nèi)生成氨含量： ????kmolyMNHNH ?????????出 ， 入 ，出 ，出塔氣量: M8= 出塔氨含量：y NH3=%出塔甲烷含量：% ???CHy出塔氬含量： .出塔氫含量： ??..1432 ??????Hy. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手出塔氮含量： ??% ??????Ny出塔氣體組成含量如下表所示：組分 NH3 H2 N2 CH4 Ar 總計含量/% ??% ????合 成 率 氨分離器氣液平衡計算 已知氨分離器入口混合物組分 ，則氨分離器入口混合物組分如下表所示：imNH3 H2 N2 CH4 Ar 查 ， 各組分平衡常數(shù)：5℃ ?表 415 平衡常數(shù)表3NHK4CHArK2H2NK 設(shè) ， 代入 計算各組分溶解液量 :?LV1iiimLV???????C1..ArL506342792?? ??N分離液體量： . ???總L分離氣體量： 84135???LV計算氣液比： ??????? %??誤 差結(jié)果合理從而可計算出液體中各組分含量：. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手液體中氨含量： ??LxNH液體中甲烷含量： 29..44CH液體中氬含量： .??LxArr液體中氫含量： 145..622H液體中氮含量： ??LxN氨分離器出口液體含量（%）NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 100分離氣體組分含量：氣體氨含量 ： ????VLmyNHNH氣體甲烷含量： 923..22444CC氣體氬含量： ??yArAr氣體氫含量： ??VLmHH氣體氮含量： ??yNN氨分離器出口氣體含量（%）NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 100 冷交換器氣液平衡計算根據(jù)氣液平衡原理 ，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，iiyxK?由合成塔入口氣體含量 和操作條件下的分離溫度可查出 ，便可解出 。i iKix查 , 的平衡常數(shù)：10T??℃ 平衡常數(shù)表. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手3NHK4CHArK2H2NK 27 51 75 80冷交換器出口液體組分含量：出口液體甲烷含量 ： ??CHKyx出口液體氬含量： .出口液體氫含量： ??HKyx出口液體氮含量： 出口液體氨含量： ?冷交換器出口液體組分含量（%）NH3 CH4 Ar H2 N2 合計 100 液氨貯槽氣液平衡計算 圖 液氨貯槽氣液平衡圖由于氨分離器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)。 ????.%?????G水冷后分離液氨占總量的 ，冷交分離%5439液氨占總量的 。%以液氨貯槽入口 液體計算為準(zhǔn)，即 ，入口液體混合后組分含量：kmol kmolL0?jii xx,1,1,.?混合后入口氨含量： , ?????NH混合后入口甲烷含量： ..4,0Cm液氨儲槽L19L16L15 V20L21. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手混合后入口氬含量： .,0 ?????Arm混合后入口氫含量： ..1..2,0H混合后入口氮含量： ,0 ?????Nm液氨貯槽入口液體含量（%）30,NH40,CH0,Arm20,H20,Nm小計 100當(dāng) (由熱平衡計算得 ) 平衡常數(shù)：17T?℃ ? 平衡常數(shù)表3NHK4CHArK2H2NK 170 540 575 620根據(jù)氣液平衡 ,設(shè) ,代入上式得:0,1iimLV???06.?L出口液體氨含量： ,0 ?????NHNHK出口液體甲烷含量： ,0??CHCHLVm出口液體氬含量： ,0???ArArK出口液體氫氣含量： ,0??HHLVm. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手出口液體氮?dú)夂浚?kmolKLVmNN ,02 ?????出口液體總量： kolL ??總出口氣體總量： ???則 ???????????L出口液體組分含量 出口液體氨含量： ??LxNH出口液體甲烷含量： 32..44CH出口液體氬含量： ??LxArr出口液體氫氣含量： 出口液體氮?dú)夂浚? ??LxN 液氨貯槽出口液氨組分（%）NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100出口弛放氣組分含量：弛放氣氨含量： ,0 ?????VLmyNHNH弛放氣甲烷含量： 31..,0CC弛放氣氬含量： .,0 ????VLmyArAr弛放氣氫氣含量： 316..,0HH. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手弛放氣氮?dú)夂浚?,0 ????VLmyNN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(zhǔn)折標(biāo)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)=﹪= m ３ CH4 L(19CH4)=L(19CH4)X(19CH4)=﹪= m ３ Ar L(19Ar)=L(19Ar)X(19Ar)=﹪= m３ H2 L(19H2)=L(19H2)X(19H2)=﹪= m ３ N2 L(19N2)=L(19N2)X(19N2)=﹪= m ３ 液氨貯槽出口弛放氣（V/L）= V(20)=L(19)== 其中　NH 3 V(20NH3)=V(20NH3)y(20NH3)=﹪= m ３CH4 V(20CH4)=V(20CH4)y(20CH4)=﹪= ３Ar V(20Ar)=V(20Ar)y(20Ar)=﹪= ３H2 V(20H2)=V(20H2)y(20H2)=﹪= m ３N2 V(20N2)=V(20N2)y(20N2)=﹪= m ３ 液氨貯槽出口總物料=L (19)+ V(20)=+= 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，L (21)=L(19)+V(20)= 入口液體各組分含量計算:L (21i)= L(19i) + V(20i) 其中 NH3 L(21NH3)=+= m３ CH4 L(21CH4)= += m３ Ar L(21Ar)= + = m３ H2 L(21H2)=+= 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?dú)夂? 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(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)平液氨 L 氨 。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手系統(tǒng)示意圖（如左所示） 由前計算數(shù)據(jù)如下表：名稱 NH3 CH4 Ar H2 N2 氣量 Nm３補(bǔ)充氣 V補(bǔ)放空氣 放弛放氣 74 液氨 53入塔氣 V入出塔氣 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)回路中氫平衡： V 補(bǔ) yH2 補(bǔ) =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(bǔ) yN2 補(bǔ) =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(bǔ) (yCH4 放 +yAr 放 )=V 弛 (yCH4 放 +yAr 放 )+V 弛 (yCH4 弛+yAr 弛 )V 補(bǔ) (+)=V 放 (+)+(+) V 補(bǔ) = 放 + ┉┉┉┉┉┉③ 循環(huán)回路中氨氣氣體平衡: 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(bǔ) V 放 V 弛 LNH3= V 出 + V 補(bǔ) － V 放= V 出 + V 補(bǔ) － V 放 ┉┉┉┉┉┉⑤ 聯(lián)立①②③④⑤各式解得：V 放 = m３ 。 V 補(bǔ) = m３ 。 V 出 = m３ 。 V 入 = m3 合成塔物料計算 入塔物料： V5= m3NH3 V5NH3=﹪= 3. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手CH4 V5CH4=﹪= 3Ar V5Ar=﹪= 3H2 V5H2=﹪= 3N2 V5N2=﹪= 3 合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器，冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料即　　 V5=V6=V7= m3 出塔物料　　 V8= m3NH3 V8NH3=﹪= m 3CH4 V8CH4=﹪= m 3Ar V8Ar=﹪= m 3H2 V8H2=﹪= m 3N2 V8N2=﹪= m 3 合成塔生成氨含量：Δ VNH3=V8NH3V5NH3 = = 沸熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)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(jìn)器物料：水冷器進(jìn)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)= ┉┉┉┉┉┉①V11 出 +L11 出 =L10 入 = ┉┉┉┉┉┉② 將 V11 出 = 出 帶入②得: L11 出 = m3 V11 出 = m3 出口氣體組分由 V11i=V11 出 y11i得: 其中， NH 3 V11NH3=%=CH4 V11CH4=% =Ar V11Ar= % =H2 V11H2=% =N2 V11N2=% = 出口液體各組分由 L11i=V8iV11i 其中， NH 3 L11NH3= =CH4 L11CH4= =Ar L11Ar= =H2 L11H2= =N2 L11N2==. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手 氨分離器物料計算 進(jìn)器物料：氨分離器進(jìn)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(jìn)行分離，分別得到氣體和液體 出器氣體 V12＝ V11 出 ＝ m 3，出器液體 L15＝ L11 出 m3 氨分離器出口氣體放空 V13= m3 其中， NH 3 V13NH3=% =CH4 V13CH4=% =Ar V13Ar= % =H2 V13H2=% =N2 V13N2=% = 冷交換器物料計算 進(jìn)器物料：進(jìn)器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量V14=V12V13= = m3 其中， NH 3 V14NH3= % = m3CH4 V14CH4= % =