【正文】 ℃ ) 得熱氣帶入熱量為 14Q = 14V 14Cp 14t = ??35 = hkJ / 6? (4) 冷氣體帶入熱量 由公式 Cp=A+B 310?? ?T+D 610?? ? 2T 計(jì)算 t=1℃， P= MPa 時(shí)各組分比熱容見(jiàn)表 . 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 表 7℃時(shí)各組分比熱容 Table 7 ℃ the heat capacity of each ponent 組分 3NH 2H 2N 4CH Ar 比熱 iCp / 1 1kJ kmol??℃ 0Cp = iY? iCp =?+?+?+? +? = kJ/(kmol附圖 1519 得 △ Cp = kJ/(kmol 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 表 各組分的臨界壓力和溫度 cP = iY? CiP =?+?+?+? +? = MPa cT = i ciYT? =?+?+? +?+? = K rP = P/ cP =rT =T/cT = 308/= 查 171。 表 常壓下各組分比熱容 組分 N2 H2 CH4 Ar NH3 Cp iCp = iY? iCp =?+? +? +? +? 20.84 = kJ/ (kmol (3) 熱氣體帶入熱量 熱氣體在器內(nèi)處于 3NH 飽和區(qū)，計(jì)算氣體比熱容時(shí)先求常壓下氣體比熱容，然后再用壓力校正方法計(jì)算實(shí)際氣體比熱容 。小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 187。 5% 滿足計(jì)算誤差。 5% 滿足計(jì)算誤差。 出器氣體 12 11,VV? 出 = kmol/h 15L = 11,L出 = kmol/h 氨分離器出口 氣體放空 13V =V放 = kmol/h 其中 313,NHV=?= kmol/h 213,HV=?= kmol/h 213,NV=?= kmol/h 413,CHV=?= kmol/h 13,ArV =?= kmol/h 冷交換器物料計(jì)算 (1) 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 14 12 13V V V??== kmol/h 其中各組分物料計(jì)算如下 314,NHV=?= kmol/h 214,HV=?= kmol/h 214,NV=?= kmol/h 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 414,CHV=?= kmol/h 14,ArV=?= kmol/h (2) 出器物料 (熱氣 ) 依據(jù)熱氣出口溫度 T=308K， P= MPa 氣相中平衡氨含量由 lg 3NH %=+（ 213） 計(jì)算得 。 表 各組分氣體含量 表 415 各組分的含量 名稱(chēng) NH3 CH4 Ar H2 N2 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有， 循環(huán)回路中氫平衡 3232 23 NHNH, , N Hy y y 3 / 2 y 3 / 2 y 3 / 2HH HV V V V V L? ? ? ? ?弛 , 弛 弛 , 弛補(bǔ) 補(bǔ) 放 放 放 , 放 （ 25） 循環(huán)回路中氮平衡 32323 NHN , N H ,2 N , ,y y y 1 / 2 y 1 / 2 y 1 / 2N NHV V V V V L? ? ? ? ?弛 弛 弛 弛補(bǔ) 補(bǔ) 放 放 放 放 (26) 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 4r4 r 4 r( y y ) ( y y ) ( y y )CH ACH A CH AV V V? ? ? ? ?弛 弛 弛補(bǔ) 補(bǔ) 補(bǔ) 放 放 放 (27) 循環(huán)回路中氨平衡 33333 NHNHNHNHNH LyVyVyVyV ???? 馳馳放放入入出出 (28) 循環(huán)回路中總物料平衡 3NHV V V V V L? ? ? ? ?入 出 弛補(bǔ) 放 (29) 聯(lián)立式 (25)， (26)有 2322 2 2 3 3H 2 , N N HHN H N , N H( y y ) ( y 2 y ) ( y y 2 y ) 2 NHV V y V L? ? ? ? ? ? ? ?弛 弛 , 弛 , 弛補(bǔ) , 補(bǔ) , 補(bǔ) 放 , 放 放 , 放武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 (210) 聯(lián)立式 (27)， (210)并代入數(shù)據(jù)得 V放 = kmol/h V補(bǔ) = kmol/h 聯(lián)立式 (28)， (29)并代入數(shù)據(jù)得 V出 = kmol/h V入 = kmol/h 合成塔物料計(jì)算 入塔物料 V5 =V入 = kmol/h 各組分物料計(jì)算如下 35,NHV= ?= kmol/h 25,HV= ?= kmol/h 25,NV= ?= kmol/h 45,CHV= ?= kmol/h 5,ArV = ?= kmol/h 合成塔一出，二進(jìn)物料，熱交換器冷氣進(jìn)出物料等于合成塔入塔物料，即 V5 =V6 =V7 = kmol/h 出塔物料 V8 =V出 = kmol/h 各組分物料計(jì)算如下 38,NHV=?= kmol/h 28,HV=?= kmol/h 28,NV=?= kmol/h 48,CHV=?= kmol/h 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 8,ArV=?= kmol/h 合成塔生成氨量 =35,NHVV?38,NH== kmol/h 廢熱鍋爐進(jìn)出口物料，熱交換器進(jìn)口物料等于合成塔出塔物料即 9 10VVV? ? ?8 kmol/h 水冷器物料計(jì)算 進(jìn)器物料 水冷器進(jìn)器物料等于熱交換器熱氣出口物料， 即 10V入 = kmol/h 出器物料 在水冷器中部分氨被冷凝，由氨分離器氣液平衡計(jì)算得，氣液 比 V/L=12，故有如下方程 12// ,11,11 ?? LVLV 出出 (211) ,10,11,11 ??? 入出出 VLV (212) 解得， V11,出 = kmol/h 11,L出 = kmol/h 出器液體各組分由式 11,i 11,i11, yVV? 出 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下 311,NHV= ?= kmol/h 211,HV= ?= kmol/h 211,NV= ?= kmol/h 411,CHV= ?= kmol/h 11,ArV = ?= kmol/h 出器液體各組分由式 11,i 8,i 11,iL V V??計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下 311,NHL== kmol/h 211,HL== kmol/h 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 211,NL== kmol/h 411,CHL== kmol/h 11,ArL== kmol/h 氨分離器物料計(jì)算 進(jìn)器物料 氨分離器進(jìn)器總物料等于水冷器出器氣液混合物總物料 。 表 液氨貯槽入口液體組分 (%) m0NH3 m0CH4 m0Ar m0H2 m0N2 小計(jì) 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 查 t=17℃ (實(shí)際得到 )， P= 平衡常數(shù) 表 17℃時(shí)各組分的平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根據(jù)物料衡算和氣液平衡原理，有 0 /[1 ( / ) ]i i iL m V L K?? (24) 設(shè) V/L=，代入上式計(jì)算得出口液體中各組分含量 3NHL=[1+?]= kmol 2HL=[1+?170]= kmol 2NL=[1+?540]= kmol 4CHL=[1+?575]= kmol ArL =[1+?620]= kmol 出口液體總量 L= iL? =++++ = kmol 出口氣體總量 V=1L== kmol 計(jì)算液氣比 V/L=誤差 =（ ） / 100%? =% 出口液體組 分含量 計(jì)算公式 /iix L L? 根據(jù)該式計(jì)算得 3NHx=? =% 2Hx=? =% 2Nx=? =% 4CHx=? =% 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 Arx =? =% 結(jié)果匯總見(jiàn)表 表 液氨貯槽出口液體組分 (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 出口弛放氣組分含量 計(jì)算公式 0( ) /i i iy m L V?? 根據(jù)該式計(jì)算得 NH3y = ()/ 100%? =% H2y = ()/ 100%? =% N2y = ()/ 100%? =% CH4y = ()/ 100%? =% Ary = ()/ 100%? =% 結(jié)果匯總見(jiàn)表 表 弛放 氣組分含量 (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 100 液氨貯槽物料計(jì)算 19L =60000?1000/(300?24? 17)= kmol/h 其中 319,NHL= 19L 19NH3x =?= kmol/h 219,HL=?= kmol/h 219,NL=?= kmol/h 419,CHL=?= kmol/h 19,ArL =?= kmol/h 液氨貯槽出口弛放氣， V/L= 武漢工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 1920 LV ? =?= kmol/h 其中 320,NHV= 20V 20NH3y =?= kmol/h 220,HV=?= kmol/h 220,NV=?= kmol/h 420,CHV=?= kmol/h 20,ArV =?= kmol/h 液氨貯槽出口總物料 21L = 19L + 20V =+= kmol/h 入口液體各組分含量計(jì)算 21iL = 19iL + 20iV 所以各組分含量為 321,NHL=+= kmol/h 221,HL=+= kmol/h 221,NL=+= kmol/h 421,CHL=+= kmol/h 21,ArL =+= kmol/h 入口液體中組分核算，由 0 21 21/iim L L? 得 由上式計(jì)算得 30,NHm=? =% 20,Hm=? =% 20,Nm=? =% 40,CHm=? =% 0,Arm =? =% m= %100%%%%% ??????? im 滿足組分核算。 3 3 3 3335 , N H 8 , N H 8 , N H 5 , N HN H N H ,% [ ( 1 ) ( ) / ( y ) ( 1 ) ] 1 0 0 %G y y y y y? ? ? ? ? ?, 分 分 =[(1+)()/()()] 100%? = % 水冷后，分離液氨占總量的 %，冷交分離液氨占總量的 %。 表 氨分離器出口氣體組分含量 (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計(jì) 冷交換器氣液平衡計(jì)算 根據(jù)氣液平衡原理 ( ) ( ) ( )/i i iK y x? ，因?yàn)槔浣粨Q器二次出口氣體含量等于合成塔進(jìn)口氣體含量，由合成塔入口氣體含量 ()iy 和操作條件下分離溫度可查出 ()iK ，便可解出 ()ix . t=1℃， P= 的平衡常數(shù)如表 表 7℃時(shí)各組分平衡常數(shù) KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 冷交換器出口液體組分含量 出口液體中氨含量 3 3 3NH NH NH/x y K?=? =% 同理 2Hx=? =% 2Nx=? =% 4CHx=? =% Arx =? =% 結(jié)果匯總表 。 分離液體組成