【正文】 (l)。h1 熱交換器來氣 Q8 23625591 去水冷器的氣 Q9 16979548 軟水帶入熱 2346708 軟水帶出熱 8448327 小計 25972299 小計 25427875 水冷卻器和氨分離器能量衡算 圖 水冷卻器和氨分離器能量平衡示意圖 通過能量衡算，可求出水冷移出的熱量和冷卻水消耗量。 軟水帶入熱： Q = = 2346708kJ/h 軟水帶出熱： Q = = 8448327kJ/h 表 軟水預(yù)熱器能量平衡匯總表 收入項 支出項 項目 熱量 /kJ Q9 80 錯誤 !未找到引用源。 90 錯誤 !未找到引用源。預(yù)熱到 90℃ ，焓值為 。 (3)熱負(fù)荷 (可回收的熱量，忽略熱損失 ) 錯誤 !未找到引用源。 ℃ ， ? 圖 軟水預(yù)熱器能量 平衡示意圖 通過計算和查圖，求得 )km o l/(KJ0 4 8 m9p ??， 錯誤 !未找到引用源。 (1)熱氣體 (從熱交器來氣 )帶入熱量 錯誤 !未找到引用源。h1 項目 熱量 /kJ （ 37） Q7 Q8 Q4 Q5 37 根據(jù)此值，按顯熱計算，求得出口溫度為 115℃ 。此處計算目的是確定出口熱氣體的溫度 t8。h1 項目 熱量 /kJ 軟水 蒸汽 ○ 7 Q7 250 錯誤 !未找到引用源。 如考慮 2%的熱損失，則由熱平衡，可求得蒸汽量： h/ )(QW ????? 水汽 軟水帶入熱量為 Q = = 3426608kJ/h 蒸汽帶出熱量為 Q = = 25302082kJ/h 熱損失為 錯誤 !未找到引用源。 ，其焓 錯誤 !未找到引用源。 Q7= (3)廢熱鍋爐熱負(fù)荷 錯誤 !未找到引用源。 (2)出口氣帶出熱 Q7 按前速 方法求取摩爾定壓熱客 Cp， m 由 t7=250 錯誤 !未找到引用源。 h1 項目 熱量 / 一次入塔氣 Q3 6685817 一次入塔氣 Q4 10900174 二次入塔氣 Q5 38232637 二次入塔氣 Q4 73279967 反應(yīng)熱 QR 熱損失 Q 損 小計 小計 35 廢熱鍋爐能量衡算 圖 廢熱鍋爐能量平衡示意圖 通過衡算，可求得廢熱鍋爐熱負(fù)荷，從而可知生產(chǎn)蒸汽量。 ℃ 與設(shè)定的出口溫度 360℃ 相差無幾，可以認(rèn)為計算正確。 3NH33NH63NH ?????? ， ，氨凈值； k m o 3 ? 入塔氣量。 合成塔內(nèi)溫升核算： 由于 二次入塔溫度為 180℃ ，經(jīng)過反應(yīng)后，溫度升高后的數(shù)值，應(yīng)為出口氣體溫度。 =? =（ 32） 34 熱平衡．減差值為熱損失 / 7 0 1 8 1 5 64R53 ??????損 （ 33） h/ 8 8 8 1 9 5 6 R53 ????總 （ 34） 占總收入熱 錯誤 !未找到引用源。 )km o l/(KJ6 1 3 m6p ??， h/KJ7 32 79 96 7Q 6 ? 錯誤 !未找到引用源。 )km o l/(J4 5 9 m4p ??， 錯誤 !未找到引用源。 )km o l/(J6 5 0 m5p ??， h/KJ3 82 32 63 7Q 5 ? 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。計算中先按常壓下求取，然后再進(jìn)Q3 Q5 Q6 Q4 QK Q 損 ③ ⑤ ⑥ ④ 33 行壓力校正。 圖 合成塔能量平衡示意圖 由已知 t4= 50℃ ， p4= MPa 求得 錯誤 !未找到引用源。 合成塔能量衡算 計算基準(zhǔn)：以小時產(chǎn)量 (單位為 kmol/h)為基準(zhǔn)。從回路 中任何一個設(shè)備開始計算均可。其中把以合成 1t 氨為基準(zhǔn)的量，這算為按生產(chǎn)量每小時的氨產(chǎn)量為 的體積 (m3/h)和其物質(zhì)的量 (kmol/h)作為能量衡算依據(jù)。 (8)物料衡算結(jié)果 匯總?cè)缦拢?(以下物料量均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，按 1tNH3計算。 3218 ??? m3 其中分組分的量按 i1818i18 xLL ， ?? 計算。 計算。 錯誤 !未找到引用源。 NH3: 634592V NH 32 ?， m3 H2: H22 ?， m3 N2: N22 ?， m3 CH4: 1 7 3 3 3 1 0V C H 42 ?， m3 Ar: Ar2 ?， m3 d. 冷交換器入口氣體組成 (2 點 )：按照2i2i2 VVy ， ? 計算。 錯誤 !未找到引用源。 NH3: 0V NH31 ?， m3 H2: H21 ?， m3 N2: N21 ?， m3 CH4: C H41 ?， m3 Ar: Ar1 ?， m3 c. 冷交換器入口氣體各組分的量：按 i114i2 VVV ， ?? 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引25 用源。 計算。 計算。 NH3: N H 317 ?， m3 24 H2: H217 ?， m3 N2: N217 ?， m3 CH4: C H417 ?， m3 Ar: Ar17 ?， m3 (6)循環(huán)機入口 V13和出口 V14：由流 程圖上表明進(jìn)入循環(huán)機之前，有放空氣放出。 L17換算成質(zhì)量 ㎏17 ??? b. 氨分離器出口氣體組分的體積，按 i1111i11 yVV ， ?? 計算。 由以上兩式可以解得 ? m3 錯誤 !未找到引用源。即 9 7 6 6 .8 1 7 5 3VV 910 ?? m3 經(jīng)氨分離 器后，分為氣相和液相兩股物料。由于有部分氨被液化，出口物料實際為氣液混合物。 NH3: 3 5 8 9 6 6 0V N H 36 ?， m3 H2: H26 ?， m3 N2: N26 ?， m3 CH4: 7 0 6 9 3 1 0V C H 46 ?， m3 Ar: Ar6 ?， m3 (4)廢熱鍋爐出口，熱交換器出口和軟水預(yù)熱器出口物料，組成未發(fā)生變化與合成出口相同，即 23 9 7 6 6 .8 1 7 5 3VVVV 9876 ???? m3 (5)水冷卻器和氨分離器物料量 a．水冷卻器入口氣即軟水預(yù)熱器出口氣 V9。2 4 3 3 1 95 9 7 5 8 8 3 0 41 0 5 1 3 3 8 6 316 ?????? 36 ?? m3 (213) 22 式 (214)： 63 VV2 4 3 3 1 90 8 8 3 0 41 3 3 8 6 89 6 4 3 1 0 0 ????? 4 9 8 8 4 0 9VV 63 ?? m3 (214) (213) 與 (214) 聯(lián)立解得： ? m3 ? m3 (3)合成塔進(jìn)出口物料量 (各組分的量 ) a. 入塔總物料量： ? m3 11 1 1 7 6 . 3 1 6 4VVV 543 ??? m3 其中各組分的量按照i3y3i3 VV ， ?計算。 213NH2020N H 31212N H 333N H 366 LyVyVyVyV ???? ， 補充氣 V 補 =V1 放空氣 V 放 =V12 馳放氣 V 馳 =V20 V 入 =V3 產(chǎn)品液氨 L21 V 出 =V6 合成塔 貯槽 21 (213) 總物料平衡：合成反應(yīng)后進(jìn)出口氣體體積減少了 V3V6 ? ?632120211 VVLVVV ????? (214) 把式 (210)與式 (211)合并，將已知數(shù)據(jù)代入式 (210)與式 (211) 式 (210)： 12121?????????? ?????????? ??? (210) 式 (211)： 12121?????????? ?????????? ??? (211) 式 (210)’加式 (211)’得： 121 ?? (215) 數(shù)據(jù)代入式 (212)得： 2 9 8 1 1 9 2 1 121 ?? (212) 將式 (212)’與式 (215)聯(lián)立解得： ? m3 ? m3 將已知數(shù)據(jù) V1和 V12的值代入式 (213)與式 (214)。 圖 合成循環(huán)回路簡圖 以 1t 產(chǎn)品氨為基準(zhǔn)，即等于 (液氨折成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積 )。 合成循環(huán)回路總物料衡算 (各個部位物料量 ) (1)對整個回路做衡算，可求出補充新鮮氣量 V1，放空氣量 V12，一級合成塔進(jìn)氣量 V3和出氣量 V6。 表 其它組分計算結(jié)果表 (20點，馳放氣組成 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分?jǐn)?shù) /% % % % % % 液氨貯槽物料衡算 以液氨貯槽出口 1t 純液氨為基準(zhǔn)，折成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積，以 m3為單位計，則 21 ?? ?? m3 其中各組分的體積，按 i2121i,21 xLL ，? NH3: % NH 3,21 ??? m3 H2: 4 3 5 % 4 3 3 1 9L H221 ???， m3 N2: 1 1 8 % 4 3 3 1 9L N221 ???， m3 CH4: 1 4 7 % 4 3 3 1 9L C H 421 ???， m3 Ar: % Ar21 ???， m3 液氨貯槽馳放氣體積，按 錯誤 !未找到引用源。 NH3: % 925 N H 3N H 3 ??? 表 其它組分計算結(jié)果表 (21點，產(chǎn)品液氨組成 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分?jǐn)?shù) /% % % % % % 馳放氣氣體組成： %100V LFy iii ???錯誤 !未找到引用源。 。 代入式 (3)計算，計算結(jié)果 如下： NH3 ? kmol H2 ? kmol 00 008 01 N2 ? kmol C H4 ? kmol Ar ? kmol i ??? kmol 0 7 3 1 2 6 8 ????? kmol 計算得 0788888,0LV 1 ??????? 誤差 0 0 2 5 3 LVLVLV1 ?????????????????????? 錯誤 !未找到引用源。 (假定入槽液量 F=1kmol) 1mLVFLiii???????? 則液氨中各組分的物質(zhì)的量： 3NH ： NH3 ? kmol 2H ： H2 ? kmol 2N ： N2 ? kmol 4CH ： C H4 ? kmol rA ： Ar ? kmol i ??? kmol V= kmol 17 1 ??????????????? 誤差 ????????????????????LVLVLV1錯誤 !未找到引用源。 設(shè) V/L= 錯誤 !未找到引用源。 ） NH3m H2m H2m CH4m Arm 575 620 170 540 在液氨貯槽中，類似于閃蒸過程，仍按氨分離器的計算方法，假定一個 V/L 初值，經(jīng)過試差，求得計算結(jié)果，如下表。 根據(jù)物料衡算按下式計算混合后液氨組成。 表 (18點 ) 組成 NH3 H2 N2 CH4 Ar 合計 摩爾分?jǐn)?shù) 1 液氨貯槽馳放氣和液相組成的計算 氨分離器出口液氨 (17 點 )與冷交換器的氨分出口液氨 (18 點 )匯合于貯槽 (19 點 ) 由于減壓，溶在液氨中的氣體會解析出來和部分氧的蒸發(fā)氣形成弛放氣。 ) NH3m H2m N2m CH4m Arm 70 75 25 4