【正文】 表 1011 氨熱力學(xué)性質(zhì)） INH3=Q冷 =L417INH3=17=(4) 新鮮氣帶入熱量 Q1 t1=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 N2 H2 CH4 Ar 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp1=+++ =(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 N2 H2 CH4 Ar NH3 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） 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) NH3 CH4 Ar H2 N2 K1 根據(jù)公式 ? ?? 1i i1 KyK 入 =()+()+()+() =+++++ K= KKPPTT 1??????????入出入出 T入 =30+273=303 K P出 = P入 =28MPa代入得 1. 3 9411. 3 94)283 4( 92?出T ==℃ 39? ℃ （ 2） 氣體帶入熱量由前計(jì)算 Q5= （ 3） 壓縮功 1211211 ZZPPK KVPN KK????????????????????? ? 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/tNH3 Q4=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： 。取過飽和度 10﹪ 故 V17NH3=﹪ =﹪ 設(shè)熱氣出口氨體積為，則： a/( ++a)= a= m3 L17NH3=V14NH3a= = m3 冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中 NH3 V17NH3= V14NH3L17NH3= = m3 CH4 V17CH4= V14CH4 = m3 Ar V17Ar=V14Ar= m3 H2 V17H2= V14H2 = m3 N2 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％ =％ 氨冷器物料計(jì)算 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= = m3 Ar V1Ar= = m3 H2 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/V18 NH3 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 m3 b/()=％ 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/V2 NH3 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+Vy NH3=FmNH3┉┉┉┉┉┉② 圖 43 冷交換器物料 將 yNH3=， xNH3= 代入上式： 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′=％ 液氨貯槽物料計(jì)算 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 N2 H2 CH4 Ar NH3 總計(jì) 氨冷器出口 (氣體 )2 摩爾分?jǐn)?shù) % 1 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 冷交器冷氣出口 3\4\5 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 合成塔一次入口 5\6\7 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 6 kmol/h 合成塔二次出口8\9\10 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 水冷器出口 (氣體 )11 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h kmol/h 水冷器出口 (液體 )11 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 8540 kmol/h 氨分離器出口氣 12 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m3/T(NH3) m3/h 53679 kmol/h 放空氣13 摩爾分?jǐn)?shù) % 100 m