【正文】 (1) 熱氣體帶入熱量Q1由熱交換器熱平衡計(jì)算Q1=(2)氨冷凝熱查≤小氨肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)≥得35℃時(shí)氨冷凝熱I=Q冷=V2INH3=16769=(3)熱氣體帶出熱量Q2查t2=35℃, P= MPa得混合氣體的比熱容：表435 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp2=(Kmol℃)熱氣體帶出熱量Q2=V2Cp2t2=3595535=(4)液氨帶出熱量查35 ℃液氨比熱容,CpL=(kmol℃) Q液=V2L/MCpLt2 =35 =(5) 冷卻水量計(jì)算設(shè)需要冷卻水量為W,冷卻上水ta=30℃ ,冷卻下水tb=38℃,取冷卻水比熱容CpL=則冷卻水吸收量為ΔQ=Q進(jìn)Q出=(Q1+Q冷)(Q2+Q液)=ΔQ=WCp (tbta) 1000 W=ΔQ / (1000Cp (tbta)) = / (1000 (3830))= 冷卻上水帶入熱量Q上水=100030=冷卻下水帶入熱量Q下水=ΔQ+Q上水=+=表436 水冷器熱量匯總表入出熱氣帶入熱量熱氣帶出熱量氨冷凝熱液氨帶出熱量冷卻上水帶入熱冷卻下水帶出熱總Q進(jìn)總Q出 氨分離器熱量核算氨分離器進(jìn)出口溫度沒(méi)有發(fā)生變化,由氣體熱量平衡,氨分離器收入熱,則Q1= kJ/tNH3氨分離器支出熱氣體放空氣帶走熱量 Q3=V3Cp3t3=35=冷交換器帶入熱。在壓力P=29。表1011 氨熱力學(xué)性質(zhì)）INH3=Q冷=L417INH3=17=(4) 新鮮氣帶入熱量Q1t1=10℃,P=,查壓力下各組分氣體比熱容:表421 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4Ar氣體含量 各組分分壓CpCp1=+++ =(Kmol℃)新鮮氣帶入熱量 Q1=V1Cp1t1=10 =氨冷器收入總熱量 Q=Q3+Q3L+Q冷+Q1 =+++ =（5）氨冷器入口混合氣溫度t4計(jì)算由熱平衡 Q4=冷=V4Cp4t4+V4LCp4Lt4==t4=Q4/V4/(Cp4+Cp4L17/)=(Cp4+)設(shè)t4=24℃，P= 查常壓下各組分氣體比熱容:表422 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓Cp’Cp4=++++=(Kmol℃)查t=℃時(shí) Cp4L=(Kmol℃)代入 t4=(33171+)= 與假設(shè)一致混合后氨冷器入口熱氣溫度24℃（6）氣體帶出熱量Q2 由冷交換器熱量計(jì)算Q2=（7）氣體中液氨帶出熱量Q2L由冷交換器熱量計(jì)算Q2L=（8）液氨蒸發(fā)吸收熱量Q吸 （冷凍量）由熱平衡計(jì)算 Q吸=Q入(Q2+Q2L)=++= KJ/tNH3查25℃液氨焓INH3L=（由液氨儲(chǔ)槽來(lái)）15℃蒸發(fā)蒸氣INH3=ΔINH3=INH3INH3L==（9） 冷凍量計(jì)算 W=Q吸/ΔINH3=表423 氨冷器進(jìn)出熱量匯總表進(jìn)出氣體帶入Q2氣體帶出Q2液氨帶入Q2L液氨帶出Q2L氣體中氨冷凝Q冷冷凍量Q吸新鮮氣體帶入Q1總Q入總Q出 循環(huán)機(jī)熱量計(jì)算（1） 循環(huán)機(jī)出口氣體溫度計(jì)算 由《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表111 查得循環(huán)氣體中各組分的絕熱指數(shù)如下：表424 各組分的絕熱指數(shù)NH3CH4ArH2N2K1根據(jù)公式 =()+()+()+() =+++++K= T入=30+273=303 KP出= P入=28MPa代入得 ==℃℃（2） 氣體帶入熱量由前計(jì)算 Q5=（3） 壓縮功 P1=28MPa P2= K= Z2= Z1=V1=V0P0T/(P1T0)=(173+39)/273=將上述數(shù)據(jù)代入壓縮功計(jì)算工式中得：N=壓縮熱 QN=3600N=3600=(4) 氣體帶出熱量 由熱平衡得：Q4=Q3+QN=+=625664KJ/tNH3Q4=V4Cp4t4 Cp4=Q4/V4/t4=625664(Kmol℃)由t4=39℃ P=，查常壓下各組分氣體比熱容并計(jì)算得：表425 各組分含量，分壓及比熱容N2H2CH4ArNH3氣體含量 各組分分壓CpCp=++++=(Kmol℃)表426 循環(huán)機(jī)進(jìn)出熱量會(huì)在匯總?cè)氤鰵怏w帶入熱量氣體帶出熱量625664壓縮熱總Q入625664總Q出625664 合成塔熱量計(jì)算 （1） 環(huán)隙溫升t2計(jì)算（2） 設(shè)合成塔環(huán)隙高度高度h=，由經(jīng)驗(yàn)公式知，℃計(jì)，則合成塔一出溫度t2為, t2=t1+=39+14= ℃（3） 氣體帶入熱量Q1由前計(jì)算Q4=（忽略熱損失）。取過(guò)飽和度10﹪ 故 V17NH3=﹪=﹪設(shè)熱氣出口氨體積為，則： a/( ++a)= a= m3L17NH3=V14NH3a= = m3冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中 NH3 V17NH3= V14NH3L17NH3= = m3CH4 V17CH4= V14CH4 = m3Ar V17Ar=V14Ar= m3H2 V17H2= V14H2 = m3N2 V17N2= V14N2= m3出口總氣量 V17=V14L17NH3= = m3出口氣體各組分：NH3 V17NH3／V17= ／100％=％CH4 V17CH4／V17= ／100％=％Ar V17Ar／V17=／100％=％H2 V17H2／V17= ／100％=％N2 V17N2／V17= ／100％=％ 進(jìn)器物料：氨冷器進(jìn)器物料等于冷交換器出器物料加上補(bǔ)充新鮮氣物料V1= m3 其中， CH4 V1CH4= = m3Ar V1Ar= = m3H2 V1H2= = N2 V1N2= =V18（進(jìn)器氣體物料）=V1+V17= + = 進(jìn)器氣體組分含量　　V18i=V1i+V17i NH3 V18NH3= V17NH3=CH4 V18CH4= + =Ar V18Ar= + =H2 V18H2= += N2 V18N2= + = 各組分百分含量　　y18i=V18i/V18NH3 y18NH3= 100％=％CH4 y18CH4=100％=％Ar y18Ar=100％=％H2 y18H2= 100％=％N2 y18N2= 100％=％ 進(jìn)器液體等于冷交換器冷凝液氨量　L18=L18NH3=L17NH3= m3 進(jìn)器總物料＝V18+L18=+ = m3 出器物料：已知出器氣體中氨含量為 ％，設(shè)出器氣體中氨含量為b m3b/()=％ 解得 b= m3 則氨冷器中冷凝液氨量：L′18NH3=V18NH3b== m3 氨冷器出口總液氨量:L2NH3=L18NH3+L′18NH3=+= 氨冷器出口氣量:V2=V18b= = m3 其中， NH3 V2NH3= CH4 V2CH4= V18CH4= m3 Ar V2Ar= V18Ar= H2 V2H2= V18H2= N2 V2N2= V18N2= 各組分百分含量 y2i=V2i/V2NH3 y2NH3=100％=%CH4 y2CH4=100％=%Ar y2Ar=100％=%H2 y2H2=100％=%N2 y2N2=100％=% 出器總物料=V2+L2NH3=11420787 + = m3 冷交換器物料計(jì)算 進(jìn)口物料：冷交換器進(jìn)口總物料等于氨冷器出口總物料，其中 氣體入口V2= m3；液體入口 L2NH3= m3 由氣液平衡計(jì)算得，以1Kmol進(jìn)口物料為計(jì)算基準(zhǔn)：即 F=1 L+V=F┉┉┉┉┉┉① LxNH3+VyNH3=FmNH3┉┉┉┉┉┉②圖43 冷交換器物料 將yNH3=，xNH3=： 示意圖 V=（xNH3 mNH3）/（xNH3 yNH3）= mNH3/┉┉③ ③式中mNH3可由物料平衡和氨平衡計(jì)算mNH3=V2NH3/V2 V2′=V1+V17′┉┉┉┉┉┉④ V17′=V8V13L15┉┉┉┉┉┉⑤ V2NH3′=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，V13= m3，L15= m3代入上式解得：V17= ∴V2′= += m3；V2NH3′=+ + = m3 ∴mNH3= V2NH3′/ V2′=③得：V=；L=1V=；（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=== m3 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= = m3其中 NH3 V3NH3= % =CH4 V3CH4= %=Ar V3Ar = % =H2 V3H2= %= N2 V3N2= %= 計(jì)算誤差=（V3V5）/V5 100％=% 校核氨分離器液氨百分?jǐn)?shù) 氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)：G分％=L15x15/(L15+L16x16)100％ =( +)100 =％ 冷交換器分離液氨百分?jǐn)?shù)：G冷％=1G分％=％ 計(jì)算誤差=（G′G分）/G′=％ 進(jìn)槽物料：氨分離器入槽液體 L15= m3其中 NH3 L15NH3= =CH4 L15CH4= =Ar L15Ar= =H2 L15H2= = N2 L15N2= = 冷交換器入槽液體 L16= m3其中 NH3 L16NH3= =CH4 L16CH4= =Ar L16Ar= =H2 L16H2= = N2 L16N2= =.482m3 入槽混合物料 L21=L15+L16= + = m3 各組分物料含量：L21i=L15i+L16i其中 NH3 L21NH3= + =CH4 L21CH4= + =Ar L21Ar= + =H2 L21H2= += N2 L21N2= + = 百分含量 x21i=L21i/L21其中 NH3 x21NH3= 100％=％CH4 x21CH4=100％=%Ar x21Ar= 100％=%H2 x21H2= 100％=%N2 x21N2=100％=% 出槽物料：液氨貯槽出口弛放氣 V20= m3其中 NH3 V20NH3= =CH4 V20CH4= =Ar V20Ar= = H2 V20H2== N2 V20N2= = 出口液氨總物料 L19=L21L20= = m3其中 NH3 L19NH3= L21NH3V20NH3= =CH4 L19CH4= L21CH4V20CH4= =Ar L19NH3= L21NH3V20NH3= =H2 L19H2= L21H2V20H2== N2 L19N2= L21N2V20N2= = 各組分百分含量：x19i=L19i/L19其中 NH3 x19NH3= 1320..575/100％=％CH4 x19CH4=100％=％Ar x19Ar= 100％=％H2 x19H2= 100％=％N2 x19N2=100％=％ 液氨產(chǎn)量核算: mNH3=17=≈1000Kg 物料衡算結(jié)果匯總 將以上的計(jì)算結(jié)果匯總與下表：表416 物料計(jì)算匯總表：裝置單位N2H2CH4ArNH3總計(jì)氨冷器出口(氣體)2摩爾分?jǐn)?shù)%1m3/T(NH3)m3/hkmol/h冷交器冷氣出口3\4\5摩爾分?jǐn)?shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h