【正文】 合成塔一次入口5\6\7摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h合成塔二次出口8\9\10摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h水冷器出口(氣體)11摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h水冷器出口(液體)11摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h8540kmol/h氨分離器出口氣12摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h53679kmol/h放空氣13摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h冷交換器熱氣進口14摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h氨分離器出口液氨15摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h154kmol/h冷交換器出口液氨16摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/hkmol/h冷交換器熱氣出口(氣體)17摩爾分數(shù)%1m3/T(NH3)m3/hkmol/h4225冷交換器熱氣出口(液體)17摩爾分數(shù)%000011m3/T(NH3)0000m3/h0000kmol/h0000氨冷器進口(氣體)18摩爾分數(shù)%20100m3/T(NH3)m3/hkmol/h氨冷器進口(液體)18摩爾分數(shù)%000011m3/T(NH3)0000m3/h0000kmol/h0000氨冷器出口(液體)2摩爾分數(shù)%0001m3/T(NH3)m3/hkmol/h新鮮補充氣⑴摩爾分數(shù)%00m3/T(NH3)00m3/h00kmol/h00馳放氣組成20摩爾分數(shù)%m3/T(NH3)m3/h875kmol/h液氨貯槽進口液體21摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h177kmol/h產(chǎn)品液氨19摩爾分數(shù)%0100m3/T(NH3)m3/hkmol/h  熱量衡算（1） 熱氣進口溫度 冷交換器熱氣進口溫度等于水冷器氣體出口溫度，由題意知t1=35℃（2） 冷氣進口溫度 %，%，設過飽和度為10%，則在該冷凝溫度下的平衡氨含量為yNH3=100%=%查《小氮肥廠工藝設計手冊》%時的冷凝溫度t2=10℃ ，故冷氣進口溫度等于10℃（3） 熱氣體帶入熱量 熱氣體在器內(nèi)處與氨飽和區(qū)內(nèi)，計算氣體比熱容時先求常壓下氣體比熱容，然后用壓力校正的辦法計算實際的氣體比熱容。 V入= m3 入塔物料：V5= m3NH3 V5NH3=11422﹪=CH4 V5CH4=﹪=Ar V5Ar=﹪=H2 V5H2=﹪=N2 V5N2=﹪= 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= m3 出塔物料　　 V8= m3NH3 V8NH3=﹪= m3CH4 V8CH4=﹪= m3Ar V8Ar=﹪= m3H2 V8H2=﹪= m3N2 V8N2=﹪= m3 合成塔生成氨含量：ΔVNH3=V8NH3V5NH3 = == 沸熱鍋爐進出口物料，熱交換器進出口物料等于合成塔出塔物料。 V補= m３。(0i)將整個合成看著一個系統(tǒng)，進入該系統(tǒng)的物料有新鮮補充氣補V補， 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 。(0N2)= 100﹪=% 入口液體中組分含量 m180。(0Ar)= 100﹪=﹪ 入口液體中氫氣含量 m180。(0NH3)=100﹪=﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。 出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=LNH3/L=100％=％ 出口液體甲烷含量： xCH4=LCH4/L=100％=％ 出口液體氬含量： xAr=LAr/L=100％=％ 出口液體氫氣含量： xH2=LH2/L=100％=％ 出口液體氮氣含量： xN2=LN2/L=100％=％表413 液氨貯槽出口液氨組分（％）NH3CH4ArH2N2小計 出口弛放氣組分含量： 弛放氣氨含量： yNH3=(M0NH3LNH3)/V=()/100％=％ 弛放氣甲烷含量：yCH4=(M0CH4LCH4)/V=()/100％=％ 弛放氣氬含量： yAr=(M0 ArLAr)/V=()/100％=％ 弛放氣氫氣含量：yH2=(M0H2LH2)/V=()/100％=％ 弛放氣氮氣含量： yN2=(M0N2LN2)/V=()/100％=％表414 出口弛放氣組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計100 以液氨貯槽出口一噸純液氨為基準折標立方米計算液氨貯槽出口液體量 L(19)=1000(17)= 其中 NH3 L(19NH3)=L(19NH3)X(19NH3)=﹪= m３ CH4 L(19CH4)=L(19CH4)X(19CH4)=﹪= m３ Ar L(19Ar)=L(19Ar)X(19Ar)=﹪= m３ H2 L(19H2)=L(19H2)X(19H2)=﹪= m３ N2 L(19N2)=L(19N2)X(19N2)=﹪= m３ 液氨貯槽出口弛放氣（V/L）= V(20)=L(19)== m３ 其中　NH3 V(20NH3)=V(20NH3)y(20NH3)=﹪= m３CH4 V(20CH4)=V(20CH4)y(20CH4)=﹪= m３Ar V(20Ar)=V(20Ar)y(20Ar)=﹪= m３H2 V(20H2)=V(20H2)y(20H2)=﹪= m３N2 V(20N2)=V(20N2)y(20N2)=﹪= m３ 液氨貯槽出口總物料=L(19)+ V(20)=+= m３ 液氨貯槽進口液體： 由物料平衡，入槽總物料=出槽總物料，L(21)=L(19)+V(20)= m３ 入口液體各組分含量計算:L(21i)= L(19i) + V(20i) 其中 NH3 L(21NH3)=+= m３ CH4 L(21CH4)= + = m３ Ar L(21Ar)= + = m３ H2 L(21H2)= += m３ N2 L(21N2)=+ = m３ 入口液體中組分含量核算,由 m180。 G％=（1+y5NH3）(y8NH3yNH3)/(( y8NH3 y5NH3)(1 yNH3)) =[(1+）（）]/ [（）（）] =％ ％冷交，％。 從而可計算出液體中各組分含量： 液體中氨含量： xNH3=LNH3/L=100％=％ 液體中氬含量： xAr=LAr/L=IOO％=％ 液體中甲烷含量：xCH4=LCH4/L=100％=％ 液體中氫含量: xH2=LH2/L=100％=％ 液體中氮含量： xN2=LH2/L=100％=％表47 氨分離器出口液體含量NH3CH4ArH2N2小計 分離氣體組分含量： 氣體氨含量： yNH3=［mNH3LNH3］/V=％ 氣體甲烷含量： yCH4=［mCH4LCH4］/V=％ 氣體氬含量： yAr=［mArLAr］/V=％ 氣體氫含量： yH2=［mH2LH2］/V=％ 氣體氮含量： yN2=［mN2LN2］/V=％表48 氨分離器出口氣體含量（％）NH3CH4ArH2N2小計查t=10℃,p=：表49 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN227517580 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4=％ 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3=％ 出口液體氬含量: xAr=yAr/ KAr=％ 出口液體氫含量: xH2=yH2/ KH2=％ 出口液體氮含量: xN2=yN2/ KN2=％表410 冷交換器出口液體組分含量（％）NH3CH4ArH2N2小計 由于氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合后進入液氨貯槽經(jīng)減壓后溶解在液氨中的氣體會解吸，即弛放氣。水冷器熱交換器合成塔廢熱鍋爐放空油分離器循環(huán)機冷交換器氨分離器新鮮氣弛放液氨儲槽氨冷器 圖31 工藝流程圖4 工藝計算 原始條件（1）年產(chǎn)量80kt，年生產(chǎn)時間扣除檢修時間后按310天計，則產(chǎn)量為：（2）新鮮補充氣組成表41 新鮮補充氣組成組分H2N2CH4Ar 總計含量（%） 24100（3）合成塔入口中氨含量：NH3入=%（4）合成塔出口中氨含量：NH3出=%（5）合成塔入口惰性氣體含量：CH4 +Ar=17%（6）合成塔操作壓力：32Mpa（7）精練氣溫度：35℃？？？？？？？ 物料衡算 合成塔物料衡算 （1）合成塔入口氣組分： 入塔氨含量: y5NH3=％。在水冷器內(nèi)管被管外的循環(huán)水冷卻后出水冷器，進入氨分離器，部分液氨被分離出來，氣體出氨分離器，進入透平循環(huán)機入口，經(jīng)加壓后進入循環(huán)氣濾油器出來后進入冷交換器熱氣進口。升溫后從冷氣出口出來分五路進入合成塔、其中三路作為冷激線分別調(diào)節(jié)合成塔。本次設計選用中壓法（壓力為32MPa）合成氨流程，采用預熱反應前的氫氮混合氣和副產(chǎn)蒸汽的方法回收反應熱，塔型選擇見設備選型部分。除盡可能提高熱回收率,多產(chǎn)蒸汽外, 應考慮提高回收熱的位能, 即提高回收蒸汽的壓力及過熱度。由于近來低溫氨催化劑的出現(xiàn), 可使合成壓力降低。中壓法技術比較成熟，經(jīng)濟性比較好，在15～30Pa的范圍內(nèi)，功耗的差別是不大的，因此世界上采用此法的很多。氨合成工藝選擇主要考慮合成壓力、合成塔結構型式及熱回收方法。用副產(chǎn)蒸汽及預熱高壓鍋爐給水方式回收反應熱時，～。此法的優(yōu)點是減少了塔內(nèi)換器的面積，從而減小了塔的體積，同時熱能回收完全。 (3)預熱反應前的氫