【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 計算 t=1℃， P= MPa 時各組分比熱容見表 . 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 31 表 7℃時各組分比熱容 Table 7 ℃ the h。附圖 1519 得 △ Cp = kJ/(kmol 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 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 熱氣體在器內處于 3NH 飽和區(qū)，計算氣體比熱容時先求常壓下氣體比熱容，然后再用壓力校正方法計算實際氣體比熱容 。小氮肥廠工藝設計手冊 187。 5% 滿足計算誤差。 5% 滿足計算誤差。 出器氣體 12 11,VV? 出 = kmol/h 15L = 1,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 冷交換器物料計算 (1) 進器物料 進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 其中各組分物料計算如下 314,NHV=? = kmol/h 214,HV=? = kmol/h 214,NV=? = kmol/h 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 23 414,CHV=? = kmol/h 14,ArV =? = kmol/h (2) 出器物料 (熱氣 ) 依據熱氣出口溫度 T=308K， P= MPa 氣相中平衡氨含量由 lg 3NH %=+（ 213） 計算得 。 表 各組分氣體含量 表 415 各組分的含量 名稱 NH3 CH4 Ar H2 N2 氣量 補充氣 V 補 放空氣 V 放 弛放氣 液氨 入塔氣 V 入 出塔氣 V 出 根據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 補 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 補 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 )C H AC H A C H AV V V? ? ? ? ?弛 弛 弛補 補 補 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 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 , 補 , 補 放 , 放 放 , 放武漢工程大學本科畢業(yè)設計 20 (210) 聯(lián)立式 (27)， (210)并代入數據得 V放 = kmol/h V補 = kmol/h 聯(lián)立式 (28)， (29)并代入數據得 V出 = kmol/h V入 = kmol/h 合成塔物料計算 入塔物料 V5 =V入 = kmol/h 各組分物料計算如下 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，二進物料，熱交換器冷氣進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 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 21 8,ArV =? = kmol/h 合成塔生成氨量 =35,NHVV?38,NH== kmol/h 廢熱鍋爐進出口物料，熱交換器進口物料等于合成塔出塔物料即 9 10VVV? ? ?8 kmol/h 水冷器物料計算 進器物料 水冷器進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算得，氣液 比 V/L=12，故有如下方程 12// ,11,11 ?? LVLV 出出 (211) 9 3 1 5 8,10,11,11 ??? 入出出 VLV (212) 解得， V11,出 = kmol/h 1,L出 = kmol/h 出器液體各組分由式 11,i 11,i11, yVV? 出 計算，計算結果如下 311,NHV= ? = kmol/h 211,HV= ? = kmol/h 211,NV= ? = kmol/h 411,CHV= ? = kmol/h 1,ArV = ? = kmol/h 出器液體各組分由式 11,i 8,i 11,iL V V??計算，計算結果如下 311,NHL== kmol/h 211,HL== kmol/h 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 22 211,NL== kmol/h 411,CHL== kmol/h 11,ArL == kmol/h 氨分離器物料計算 進器物料 氨分離器進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 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 16 查 t=17℃ (實際得到 )， P= 平衡常數 表 17℃時各組分的平衡常數 KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根據物料衡算和氣液平衡原理，有 0 /[1 ( / ) ]i i iL m V L K?? (24) 設 V/L=，代入上式計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 計算液氣比 V/L=誤差 =（ ） / 100%? =% 出口液體組 分含量 計算公式 /iix L L? 根據該式計算得 3NHx=? =% 2Hx=? =% 2Nx=? =% 4CHx=? =% 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 17 Arx =? =% 結果匯總見表 表 液氨貯槽出口液體組分 (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 出口弛放氣組分含量 計算公式 0( ) /i i iy m L V?? 根據該式計算得 NH3y = ()/ 100%? =% H2y = ()/ 100%? =% N2y = ()/ 100%? =% CH4y = ()/ 100%? =% Ary = ()/ 100%? =% 結果匯總見表 表 弛放 氣組分含量 (%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 液氨貯槽物料計算 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= 武漢工程大學本科畢業(yè)設計 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 由上式計算得 30,NHm=? =% 20,Hm=? =% 20,Nm=? =% 40,CHm=? =% 0,Arm =? =% m= %1 0 0%%%%% ??????? 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 冷交換器氣液平衡計算 根據氣液平衡原理 ( ) ( ) ( )/i i iK y x? ，因為冷交換器二次出口氣體含量等于合成塔進口氣體含量，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= 的平衡常數如表 表 7℃時各組分平衡常數 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 =? =% 結果匯總表 。 分離液體組成 ( ) ( )( / ) 100%iix L L?? %%1 0 0)0 7 (3 ???NHx %%1 0 0)0 7 (2 ??