【正文】 NH 2H 2N 4CH Ar 0。 /(i kJ mh? ??℃ ） 31M 按下式計(jì)算?m?： ???3131iiiiimMyMy?? ?? 式 () 先計(jì)算 ??????? iiMy ???? ? 則代入式（ ）得 ?????????? （m? .. ??? =??hkJ/(℃ ) 計(jì)算得cmT?= P?=MPa 則假對(duì)比參數(shù)為： ???? rpp ????? rTTrT 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [8]普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)數(shù)系得：??? mr ??? 得 ????? ??hmkJ/(℃ ) 查《化工原理》 [9]附錄3得各組 分氣體在壓力下粘度如表 所示。高壓下含氨混合氣體的粘度?計(jì)算如下： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 33 氣體的粘度?計(jì)算公式如下： ??? ii iiii My CMy ?? 式（ ） 按式（ ）計(jì)算得氣體的粘度 ： ??? iiiiii My CMy ?? =（ ????????? ) ?????????? /(?????? ... ) ?= )( hmkg ? 表 各組分氣體在壓力下粘度 設(shè)取管內(nèi)流速 W= /ｓ，則有 Ρ =MPT0/ZP0V0T=( )/ (+)=Re=d0wp/u=( 3600 )/= = 可得： Pr=CPu/? M = = 則 = 組分 3NH 2H 2N 4CH Ar iC )/(/ mhkgi? iy 21M 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 34 則管內(nèi)給熱系數(shù)： 0 d?? ?? = = = ??hmkJ 2/(℃) 管外給熱系數(shù) 按關(guān)外給熱系數(shù)計(jì)算式： )(mei dd ???? ??? 式（ ） 式中冷氣體物性數(shù)據(jù)均取其平均值：Ct ???? 115218050，MPaP ? 由公式（ ）與（ ）計(jì)算得：MPaPKT cmcm ?，則 對(duì)比壓力為： ??? cmr PpP 對(duì)比溫度為： ???? cmr TTT 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [8]圖c931 ??普遍化壓縮系數(shù)得： z= 計(jì)算可得： ???????????? = pC 查《化工計(jì)算》 [7]附錄六得混合氣體的比熱容如表（ ）： 混合氣體比熱容： ,pm i piyC??? = ??????? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 35 ?? =?kmolkJ/(℃) 表 混合氣體的比熱容 ? 查《化學(xué)工程手冊(cè)》 [5]表344?得常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)如下表所示： 表 各組分導(dǎo)熱系數(shù) 按式（ ）計(jì)算?m?： 先計(jì)算 ????????? iiMy ??? 則( ?????????m? ` ??????? =??hmkJ/(℃ ) ? 由公式（ ）與（ ）計(jì)算臨界參數(shù)得： KTcm ??， MPaPcm 5372?? 則假臨界對(duì)比參數(shù)為： 組分 3NH 2H 2N 4CH Ar 摩爾分?jǐn)?shù) ℃）/(, kmolkJCpi 3NH 2H 2N 4CH Ar 0。 /(i kJ mh? ??℃ ） 31M 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 36 對(duì)比壓力為： ???? cmPP， Tr= ???TrT 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [8]普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)數(shù)系得：??mr ??? 得 ? =? 0m= =??hmkJ/(℃ ) 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [8]圖 12 12 12 1 131 得到各組分氣體壓力下的黏度： 表 各組分氣體壓力下的黏度 組分 NH3 H2 N2 CH4 Ar Ci )/(/ mhkgi? iy 21M 按式（ ）計(jì)算高壓下含氨混合氣體的粘度?如下： ??? iiiiii My CMy ?? =（ ????????? ) ?????????? /(??????? . ) =( hmkg ? 設(shè)換熱面積 F設(shè) =1502m，換熱管長(zhǎng) L= 換熱管數(shù) n=F/Ld? =150/ =451(根 ) 管心距為 t0= 外 =mm3025??，查《化工設(shè)計(jì)》 [1]表 614 換熱器規(guī)格及排列形式表，取 t0=32mm 根據(jù)《化工設(shè)計(jì)》 [1]選正六角形排列 則六角形層數(shù)為： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 37 a= 12n3 3/6= 12 4513 3/6= 取整數(shù)為 12 層 六角形對(duì)角線排管： b=)( 根?? 取板間距：mmh200?，取 e= 外 = 25= 殼體設(shè)備直徑： D=t0(b1)+2e=32?(241)+2 =811mm 圓整為換熱器直徑：D?1000mm 其中 D殼體直徑， t管心距， l六角形最外層管中心到殼體內(nèi)壁的距離 校核管內(nèi)流速： w39。=V/nF=(451 3600)=其中管道截面積： 42dF ?? 管內(nèi)實(shí)際給熱系數(shù)： ɑ039。=ɑ0(w39。/w)= ()=??hmkJ 2/(℃) 管外當(dāng)量直徑： de=(D2nd2外 )/D+nd2外 =（ 12021451 252)/1200+451 25= 流道截面積（折流板為弓形）： f1=hD(1d 外 /t0)= ()= 取擋板直徑：D?=1150mm， r= 2?=575 h?==?1200= （弓形高度） 2762761150)276575()575276575( 12 ??????? ?a = m2 流道截面積： 2[1 ( ) ]a dff?? 外0t =???????? ?????????2 =2m 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 38 所以可得流道截面積為：12f f f? 221 mfff ???? 氣體重量流速為： )( 2 hmkgfMVG ??? ??? )( 540072 216 2 hmkgGde ?????? = 數(shù) 245 ?? MCp? = 則按式（ ）管外給熱系數(shù)： Re Pr ( )iemdd??? ??? = =??hmkJ 2/(℃) 總傳熱系數(shù) 取??? hmR 2(℃kJ/)，, m?? ??? hmkJ 2/(?℃) 則按總傳熱系數(shù)計(jì)算公式： 鋼外內(nèi)???? ?????Rd dd dKi?1 式 () 將已知數(shù)據(jù)代入式（ ）得： K=1/( + ++) =??hmkJ 2/(℃) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 39 傳熱面積核算 換熱面積計(jì)算公式： mtKQF ?? 式 () 式中： Ctm ???????? 5075 18 022 0ln)5075)(18 022 0( 則按式（ ）計(jì)算得： F=(2269005 )/ = 誤差 =（ FF 設(shè) ） /F=(153150)/153=%，所以假設(shè)正確。 實(shí)取換熱： L=5m F 實(shí) =451 5=163m2 冷激氣量占進(jìn)塔總氣量的百分?jǐn)?shù)X及氣量 已 知冷激氣量為30%，設(shè)進(jìn)入第二層催化劑的冷激氣量為10%，第三和第四層也為%10.進(jìn)一層催化劑的氣體量為70%，而且設(shè)每個(gè)催化劑層生成的3NH量相等，如圖 冷激式合成塔物料流程。 說明： 10%進(jìn)入徑向催化劑層 %的冷激氣進(jìn)入1f調(diào)節(jié)二軸床層 %的冷激氣進(jìn)入2f調(diào)節(jié)三軸床層 c.0f由合成塔底經(jīng)中心管進(jìn)入塔上部 0f冷激氣混合 ,經(jīng)中心管進(jìn)入一床層進(jìn)行合成反應(yīng) 因此有如下計(jì)算： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 40 每個(gè)催化劑層生成的3NH量 : 4 ?? ?出 口 氨 進(jìn) 口 氨層 式（ ） 將已知數(shù)據(jù)代入式（ ）得： ? ????n tNHkmol 冷激氣的總量 : MK=V5247。 =247。 =hkmol 第二層催化劑的冷激氣量為 : M1= K/3=第三層催化劑的冷激氣量為 : M2= /3=hkmol 第四層催化劑的冷激氣量為 : M3= K/3= 一層催化劑的體積 圖 冷激式內(nèi)件流程示意圖 1）一層進(jìn)口惰性氣體含量： %,4 ????ArCHy 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 41 2）一層進(jìn)口氨氣含量： 3,0 %NHy ? 3）一層進(jìn)口氣體量： 350 NHtkmolVV ????? 4）氨分解基無惰性氣體體積流量：（將氣體中氨含量折算為無惰性氣體時(shí)的所謂“有效氨含量”進(jìn)行計(jì)算）3/mh 《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [3]下冊(cè) 645式： 3144,00 0 ,0,0(1 )(1 )1 NHI CH ArCH AryV V y y? ?? ? ? ? 式() 式中――――――0V為第一層催化劑入口的氣體體積流量3/ ――――――10I為第一層催化劑入口的無惰性氣體體積流量3/ ―――――― 4,0CH Ary ?為第 一層催化劑入口的惰性氣體含量 ―――――― 3,0NH為第一層催化劑入口的氨氣體含量 將已知數(shù)據(jù)代入式（ ）得： V0/1= (){1+()}=hm3 催化劑層進(jìn)出口氣體摩爾流量，/kmol h 進(jìn)一層： MK,0=V0 = =/l 出一層： MK,l=(V0n) =() = ?M1=MK,0－ MK,l==5）無惰性氣體的進(jìn)塔氣氨含量： 《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [3]下冊(cè) 646式： 334,0,0,0 %1 1 CH Aryy y?? ? ? ??? 6）出第一層催化劑層的惰性氣體量： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 42 《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [3]下冊(cè) 647式： YCH4+AR,1=yCH4+AR,0 MK,0/MK,l= 7）出第一層催化劑層的無惰性氣體的氨含量： 《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [3]下冊(cè) 648式：