【正文】 ＝。800x8,螺旋板頭數(shù)為2，通道寬4m螺旋板厚=3mm，板間距b=4mm, （2） 換熱負(fù)荷=(521365)= KJ 熱氣從內(nèi)旋，冷氣從外經(jīng)內(nèi)向外。NH3,3 yNH3,3）/ y186。NH3,3 y186。NH3,2= (1/rNH3)2 =()/m3當(dāng) tk,3=447℃, y186。NH3,3（1 y2,2 Mk,2 / Mk,3）=（,3）式中 Mk,3 = Mk,2⊿M3 ∴ Mk,3==y186。NH3,2）=上式=+=，∴ y186。NH3,2= yNH3,2/（1 yNH3,2）=，y186。NH3,2/（1+ y186。NH3，2/（1+ y186。NH3,2/（1+ y186。NH3,3/（1+y186。NH3,3 y186。NH3,1=,(1/rNH3)1=()/m3(標(biāo))當(dāng) tk,2=℃時(shí)，y186。NH3,1 y186。NH3,0= (1/rNH3)0 =()/m3當(dāng) tk,1=447℃, y186。NH3,1（1 y0,0 Mk,0 / Mk,1）=（,1）式中 Mk,1 = Mk,0⊿M1 ∴ Mk,1== Kmol/h y186。NH3,0）=上式=+=，∴ y186。NH3,0= yNH3,0/（1 yNH3,0）=（）=，y186。NH3,0/（1+ y186。NH3,0/（1+ y186。NH3,0/（1+ y186。NH3,1/（1+y186。NH3,1， y186。NH3,1 y186。本設(shè)計(jì)采用“近似計(jì)算法”進(jìn)行設(shè)計(jì)。pm +⊿Cpm=+=℃熱氣帶出熱量 Q11=V11Cp11t11=(4)液氨帶出熱量 查35℃液氨比熱容 CpL= KJ/KgQ液=V11LxxCplxt11==(5)冷水量計(jì)算設(shè)需冷水量W 冷卻上水 ta=30℃ 冷卻下水tb=38℃ 冷卻水比熱容 CpL= KJ/Kg則 冷卻水吸收熱量為⊿Q=Q吸Q支=（Q10+Q冷）（Q11+Q液）=+=⊿Q=WCp(tbta)x1000∴ W=(3830)=冷卻上水帶入熱量：Q上水==冷卻下水帶入熱量：Q下水=⊿Q+ Q上水=+=水冷器熱量匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）熱氣帶入熱量 Q10熱氣帶出熱量 Q11氨冷凝熱量 Q冷液氨帶出熱量 Q液冷卻上水帶入熱量Q上水冷卻下水帶入熱量Q下水小 計(jì)小 計(jì)：其進(jìn)出口溫度無(wú)變化，由氣體熱平衡，氨分離器吸入熱、水冷器熱平衡計(jì)算得：Q11=氨分離器支出熱，氣體放空氣帶出熱量：Q13=V13CP13t13=冷交換器帶入熱量，由冷交換器熱平衡計(jì)算得：Q14=；Q′11=Q13+Q14=+=誤差 =（Q11Q180。合成塔熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支方熱量（KJ）一次氣體進(jìn)口帶入熱量 Q5一次氣體出口帶入熱量 Q6二次氣體進(jìn)口帶入熱量 Q7二次氣體進(jìn)口帶入熱量 Q8反應(yīng)熱 QR熱損失 Q損小 計(jì)小計(jì)：（1）管內(nèi)熱氣體帶入熱量Q8由合成塔熱平衡計(jì)算得Q8=（2）管內(nèi)熱氣體帶出熱量 Qs設(shè) t9=220℃ P=15MPa 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》并計(jì)算得：CP9= KJ/Kmol.℃∴ Q9=V9Cp9t9=(3) 沸熱鍋爐熱負(fù)荷⊿Q=Q9Q8==(4) 軟水量計(jì)算設(shè)沸熱鍋爐加入軟水溫度 t=30℃ P= X查 軟水焓 I1=由熱平衡得：Q=X(I2I1) X=Q/(I2I1)=()=∴ 沸熱鍋爐軟水帶入熱量：Q軟=XI1==蒸汽帶出熱量 Q蒸=+=沸熱鍋爐熱量匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣帶入熱量 Q8管內(nèi)熱氣帶出熱量 Q9軟水帶入熱量 Q軟蒸汽帶出熱量 Q蒸小 計(jì)小 計(jì)： （1）冷氣帶入熱量 Q6由合成塔熱平衡計(jì)算得：Q6=（2）熱氣體帶入熱量 Q9由沸熱鍋爐熱平衡計(jì)算得：Q9=（3）冷氣帶出熱量 Q7由合成塔熱平衡計(jì)算得：Q7=（4）熱氣出口溫度計(jì)算由熱平衡得：Q6+Q9=Q7+Q10Q10=Q6+Q9Q7=+=Q10=V10Cp10t10 ∴ t10=Q10/( V10Cp10)=()=設(shè)t10 =℃ 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》混合氣體熱容按疊加法計(jì)算得：⊿Cpm=Ｃp= C186。pm +⊿Cpm=+=℃∴ Q8=(7)合成塔熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 Q損=wFw(twtB)設(shè)塔壁溫度 tw=80 ℃ 空氣溫度5 ℃ 塔外壁高h(yuǎn)=15m 外徑D=則 w= tw+=+=∴ Q損=（twtB)=[80(5)]=(8) 合成塔二入溫度計(jì)算將上述數(shù)據(jù)帶入t7溫度計(jì)算式中得：t7=[（++）（+）]/（）=設(shè) t7=160℃查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得：Cp7=℃則 t7=誤差 =（）/160x100﹪=﹪假設(shè)值與實(shí)際值基本相符計(jì)算有效。pm +⊿Cpm=+=℃誤差 =（）/﹪==﹪：合成塔熱量計(jì)算示意圖： (1)環(huán)隙溫升t6計(jì)算設(shè)合成塔環(huán)隙高度h=，由經(jīng)驗(yàn)公式知：℃計(jì)則合成塔一出溫度t6為:t6=t5+=22+=℃(2) 氣體帶入熱量Q5由前計(jì)算 Q4= 因油分離器內(nèi)無(wú)溫升變化（忽略損失）∴Q5=Q4=(3)氣體反應(yīng)熱QR設(shè)合成塔二出溫度365℃，假定氣體在塔內(nèi)先溫升至出口溫度后進(jìn)行氨合成反應(yīng)在壓力P=：HR=11599+ 將t=365℃帶入得：HR=11599+=由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量 VNH3==則 合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 QR=（HR）xVNH3==(4) 二次入塔氣體帶入熱量Q7由熱平衡知 Q7=（Q6+QR+Q損）（QR+Q5）=V7Cp7t7∴ t7=[（Q6+QR+Q損）（QR+Q5）]/(V7Cp7)(5) 合成塔一出氣體帶出熱量Q6查 t=℃ P=，按高壓疊加法計(jì)算得：⊿Cpm=Ｃp= C186。Ⅱ+ Q180。Ⅱ=Q2=（5）氣體中液氨帶出熱量 由冷交換器熱量計(jì)算得Q180。22+ Q180。22=V2Cp2t2=()=0KJ（7）氣體中液氨帶出熱量 Q180。pm +⊿Cpm=+=熱氣體帶出熱量：Ｑ17=V17Cp17t17=(8) 熱氣體中液氨帶出熱量：查17℃時(shí)液氨比熱容　 CpL=℃液氨帶入熱量　　Q71= V17LCp17Lt17=(9) 冷氣體帶入熱量：Q16=Q2L=(10) 冷氣體帶出熱量：Q3=Q14+Q2+Q冷+Q2LQ17Q17LQ2L=+()++()()=∵t3=Q3/(V3Cp3)=( Cp3)=設(shè)　t3=22℃查P=：Cp3= KJ/Kmol. ℃t3=≈22℃冷交換器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）管內(nèi)熱氣體帶入熱量 Ｑ14管內(nèi)熱氣體帶出熱量Ｑ17管外冷氣體帶入熱量 Ｑ2管內(nèi)液氨帶出熱量Ｑ17L管內(nèi)液氨冷凝熱 Ｑ冷管外液氨帶出熱量Ｑ16管外液氨散熱?。?L管外冷氣帶出熱量Ｑ3小 計(jì)小 計(jì)(11) 冷交換器熱量負(fù)荷計(jì)算：⊿Ｑ放＝（管內(nèi)熱氣體帶入熱量+管內(nèi)液氨冷凝熱）（管內(nèi)熱氣體帶出熱量+管內(nèi)液氨帶出熱量）＝+＝：Ⅰ熱量計(jì)算： （1）氣體帶入熱量 Q17由冷交換器熱量計(jì)算得 Q17=（2）氣體中液氨帶入熱量 Q17L由冷交換器熱量計(jì)算得 Q17=（3）氨冷器Ⅰ中氣氨冷凝熱查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》在0 ℃, INH3=QⅠ冷=LNH3x17xINH3/=（4）新鮮氣帶入熱量 QⅠt1=35 ℃,P= 查壓力下各組分氣體比熱容然后用疊加的方法計(jì)算得實(shí)際氣體混合熱容 Cp1==℃.QⅠ=V1Cp1t1=()=氨冷器Ⅰ收入總熱量 Q= Q17+ Q17L + QⅠ冷+ QⅠ =+++ =（5）氨冷器Ⅰ入口混合物溫度t18計(jì)算由熱平衡 Q18=冷=V18Cp18t18+ V18LCp18Lt18=t18=( Q18/ V18)/( Cp18+V18LCp18L/ V18)=[()/]/( Cp18+)=( Cp18+)設(shè)t18=20℃，P= ⊿Cpm=Ｃp18= C186。pm +⊿Cpm=+=冷氣體帶入熱量：Ｑ2=V2Cp2t2=(15)(5) 氨冷凝熱：設(shè)熱氣出口溫度為17℃，熱氣體在器內(nèi)由35℃冷卻到17℃然后進(jìn)行氨冷凝，查氨冷凝熱ＩNH3=液氨冷凝放出熱量，Q冷=(6) 液氨帶入熱量：查15℃時(shí)液氨比熱容　 CpL=℃液氨帶入熱量　　Q2L=(15)/=(7) 熱氣體帶出熱量：查t14=17℃,P=：C186。pm +⊿Cpm=+=熱氣體帶入熱量：Ｑ14=V14Cp14t14=(4) 冷氣體帶入熱量：查t2=15℃,P=：C186。（2）冷氣進(jìn)口溫度，％,％，設(shè)過(guò)飽和度為10％,則，該冷凝溫度下的平衡氨含量為： y*NH3=％=％查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》％；P=，冷激溫度 t2=15℃,故 冷氣進(jìn)口溫度等于15℃（3）熱氣體帶入熱量，熱氣體在器內(nèi)處于氨飽和區(qū)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的方法計(jì)算實(shí)際的氣體比熱容：查t14=35℃,P=：C186。即V8=V9=V10= m3：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(jì)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=②得:L11出= m3 V11出= m3出口氣體組分由V11i=V11出y11i得:其中， NH3 V11NH3= x ﹪=CH4 V11CH4= x ﹪=Ar V11Ar= x ﹪=H2 V11H2= x ﹪=N2 V11N2= x ﹪=出口液體各組分由L11i=V8iV11i其中， NH3 L11NH3==CH4 L11CH4==Ar L11Ar==H2 L11H2==N2 L11N2==：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＝ m3，出器液體L15＝L11出＝ m3氨分離器出口氣體放空V13= m3其中， NH3 V13NH3= x ﹪=CH4 V13CH4= x ﹪=Ar V13Ar= x ﹪=H2 V13H2= x ﹪=N2 V13N2= x ﹪=：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， NH3 V14NH3= x ﹪=CH4 V14CH4= x ﹪=Ar V14Ar= ﹪=H2 V14H2= x ﹪=N2 V14N2= ﹪=出器物料（熱氣）：設(shè)熱氣出口溫度17℃ 查 t=17℃,P= NH3=﹪，計(jì)算熱氣出口冷凝液氨時(shí)，忽略溶解在液氨中的氣體。 V出= m３。(0i):將整個(gè)合成看著一個(gè)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氨由前計(jì)算數(shù)據(jù)如下表：名稱NH3CH4ArH2N2氣量補(bǔ)充氣V補(bǔ)放空氣V放弛放氣液氨入塔氣V入出塔氣V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)= V放+┉┉┉┉┉┉③循環(huán)回路中惰性氣體平衡:V出yNH3V入yNH3入=V放y放+V弛y NH3弛+LNH3= + x + ┉┉┉┉┉┉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)－┉┉┉┉┉┉⑤聯(lián)立①②③④⑤各式解得：V放= m３。(0N2)= ﹪=﹪入口液體中組分含量 m180。(0Ar)= ﹪=﹪入口液體中氫氣含量 m180。(0NH3)=﹪=﹪入口液體中甲烷含量 m180。兩種液體百分比估算值，即水冷后分離液氨占總量的白分?jǐn)?shù).G％=（1+y5NH3）x(y8NH3yNH3分)/(( y8NH3