【正文】 。此處計(jì)算目的是確定出口熱氣體的溫度t9. Q2 Q8 Q9 Q3 冷氣體（即合成一次出口塔氣）帶入熱量= 冷氣體（即合成二次入塔氣）帶出熱量=39687861kJ/h 熱氣體（即軟水加熱器來氣）帶入熱量=42600039kJ/h 熱氣體出口帶出熱量=+=+4260003939687861=根據(jù)此值，按顯熱計(jì)算求得出口溫度：=t=75℃熱交換器能量平衡匯總表：熱交換器熱量匯總表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 熱量 項(xiàng)目 熱量 一次出塔帶入熱 二次進(jìn)塔帶走熱 39687861 廢熱鍋爐帶來熱 42600039 出口氣帶走熱 合計(jì) 水冷器和氨分離器熱量衡算通過能量衡算，可求出水冷移出的熱量和冷卻水消耗量。假定氨分離器無溫度和熱量變化，忽略熱損失，故與水冷器作為一個(gè)系統(tǒng)計(jì)算，并假定水冷器為套管水冷器。 氨分離器 水冷器 75℃ 40℃ 30℃ 35℃ 30℃ 20℃ 氣體帶入熱量= 氣體帶出熱量由物料衡算知?dú)怏w量為：V4= =+=(kmol℃)=++=(kmol℃)=+=(kmol℃)=+=(kmol℃)=+(273+30)=(kmol℃)==++++=(kmol℃)==++++====++++151===288/===查表得=(kmol℃)=+=+=(kmol℃)=(molK)=n4==1719631kcal/h=7200095kJ/h 液氨帶出熱 由手冊(cè)查得35℃時(shí)，(gK) 由物料衡算知氨分離器，液體排出量每小時(shí)=，其中氨量為= Kmol,溶解的氣體為=.算得液體帶出熱：==717238KJ/h而溶解氣帶出熱： ==41573KJ/h總帶出熱：=+=717238+41573=675665KJ/h 液氨冷凝放出熱 由手冊(cè)查得，算得==4852125KJ 冷卻水移出熱=+=+48521257200095675665= 需要冷卻水量W取冷卻水溫度為25℃，升高到35℃。W===330357Kg331t水冷器能量總匯表:水冷器熱量匯總表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 熱量 項(xiàng)目 熱量 熱氣體帶入熱 氣體出口帶出熱 7200095 氨冷凝放出熱 4852125 液體出口帶出熱 675665 冷卻水移出熱 合計(jì) 冷交換器與氨冷器能量衡算現(xiàn)將兩個(gè)設(shè)備作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行能量衡算對(duì)象 能量平衡示意圖： 冷凝塔 30℃ 25℃ 氨 冷 器 ℃ 25℃ 15℃ 能量平衡式：過程中，氨冷器使循環(huán)氣中的氨大部分被液化，液化放出熱量，通過衡算，可求得氨冷器的冷凍量。 熱氣體（氨分離器來）帶入熱=7200095KJ/h 氣體（去合成塔）帶出熱由合成塔熱衡算可知= 氨的冷凝熱℃下，由物料衡算結(jié)果，經(jīng)計(jì)算：==11319910KJ/h%，其余為溶解的其他氣體，為簡(jiǎn)便起見，均計(jì)入液氨中，故℃時(shí)，（KgK）計(jì)算得：=（）=37356KJ/h 由液氨蒸發(fā)移出的熱量 = + =7200095+(37356) =20801364KJ/h 新鮮氣帶入熱由物料衡算結(jié)果可知。由于新鮮氣基本不含氨，所以采用分壓疊加法計(jì)算：解得：(kmol℃)則==17063964KJ/h=17063964KJ/h 冷凍液氨含量G查25℃時(shí)液氨的焓值H=15℃時(shí)氣氨的焓值H= KJ/Kg冷凍氨量G===1846Kg/h2t/h冷交換器和氨冷器熱平衡總匯表冷凝塔和氨冷器熱量匯總表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 熱量 項(xiàng)目 熱量 循環(huán)氣帶入熱 7200095 循環(huán)氣帶出熱 氨冷凝熱 11319910 液氨帶出熱 37356 新鮮氣帶入熱 17063964 液氨蒸發(fā)帶出熱 新鮮氣帶出熱 17063964 合計(jì) 35583969 35583969 循環(huán)壓縮機(jī)能量衡算：可以認(rèn)為是絕熱壓縮過程，出口氣體溫度會(huì)因壓縮而升高已知入口氣體溫度為25℃ 由手冊(cè)查得各組分的絕熱指數(shù)以及進(jìn)氣組成列入下表 組分 摩爾分?jǐn)?shù)/% 絕熱指數(shù) NH3 3 H2 N2 CH4 Ar 混合氣體的絕熱指數(shù)，根據(jù)公式計(jì)算： = =++++= 解出 K= T出=T入=303K=30℃ 進(jìn)口氣體帶入熱由物料衡算知，氨分離器來氣有部分放空， 摩爾定壓熱容與氨分出口的相同=(KmolK) 計(jì)算得：==6962589KJ/h 出口氣帶出熱按上述方法計(jì)算摩爾定壓熱容 =+=(kmol℃) =+130+=(kmol℃) =+=(kmol℃) =+=(kmol℃) =+(273+30)=(kmol℃) ==++++ =(kmol℃) ==++++== ==++++ ===298/===查表得=(kmol℃)(理化數(shù)據(jù) P76）=+=+=(kmol℃)==2716969kcal/=1137594kJ/h 絕熱壓縮提供能 ==11375946962589=3717071KJ/h 壓縮功校核：按下述公式計(jì)算壓縮功率：P=[1]已知p1=,p2=,K=查得Z1=,Z2=進(jìn)口氣體實(shí)際狀態(tài)的流量為 === ∴P=[1] =折成每小時(shí)的熱量： =3600P==3612672KJ/h結(jié)果=37170713212672=504399KJ/h此誤差不大，可以認(rèn)為計(jì)算是平衡的，實(shí)際壓縮功率應(yīng)為：3717071/3600=1033KW根據(jù)上述計(jì)算，全系統(tǒng)的能量平衡示意圖：合成系統(tǒng)新鮮氣帶入熱 放空氣帶出熱 合成反應(yīng)熱 氨分液氨帶出熱 壓縮熱 冷凝液氨帶出熱 氨冷凝熱 熱損失 廢熱鍋爐移出熱 軟水加熱器移出熱 水冷卻器移出熱 氨冷器移出熱 其中的各項(xiàng)熱量說明： 氨冷凝熱QY包括水冷器中和氨冷卻器中的氨冷凝熱。 =11319910+4852125=16172035KJ/h 放空氣帶出熱 ,由分氨后與入冷凝塔的氣體的熱量之差確定。=268431487200095=19643053KJ/h 由氨分離器和冷交換器排出液氨量Q7和Q15作為支出項(xiàng)。包括了馳放氣和產(chǎn)品氨的熱量。 其他各項(xiàng)均為各單元設(shè)備計(jì)算結(jié)果現(xiàn)將各項(xiàng)熱平衡匯總?cè)缦卤頍崞胶饪偙? 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 項(xiàng)目 熱量 項(xiàng)目 熱量 新鮮氣帶入熱 17063964 放空氣帶出熱 19643053 反應(yīng)熱 41838610 液體出口帶出熱 675665 壓縮熱 3717071 冷凝液氨帶出熱 37356 氨冷凝熱 16172035 廢熱鍋爐移出熱 20007511 軟水加熱器移出熱 8059794 水冷卻器移出熱 3832036 氨冷器移出熱 20801364 熱損失 4832460 合計(jì) 78781680 78781680 第五章 主要設(shè)備計(jì)算 合成塔設(shè)備工藝計(jì)算 平衡溫度曲線在不同溫度下，用平衡常數(shù)計(jì)算，以對(duì)t作圖得到平衡曲線。查氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)得到：+++++該公式中P的單位為大氣壓，則P==取t=375℃,P=則： =105+107+代入t=375℃,即T=648K，可得:Kf=Kf===KPKr則==設(shè)H2/N2=,即r=，P=若無惰性氣體，則=（12）所以：=由，可知=平衡溫度曲線計(jì)算結(jié)果 序號(hào) 溫度t/℃ 溫度T/k