【正文】 查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）并計(jì)算得(4) 氣體導(dǎo)熱系數(shù)λ查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)表531 各組分導(dǎo)熱系數(shù)表NH3CH4ArH2N2由計(jì)算由前計(jì)算 查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)， (5) 氣體粘度μ查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）圖122,23,25,30,31各組分氣體的粘度表532 各組分氣體粘度表NH3CH4ArH2N211高壓下含氨混合氣體的粘度 (6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)取管內(nèi)流速 (7)普蘭特準(zhǔn)數(shù) 管內(nèi)給熱系數(shù) 式中冷氣體物性數(shù)據(jù)取平均溫度 (1) 壓縮因子Z由前計(jì)算知 對(duì)比壓力 查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）普遍化壓縮系數(shù)之四得(2) 混合氣體分子量． (3)氣體熱容查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）氣體比熱容表533 氣體比熱容表NH3CH4ArH2N2 (4) 導(dǎo)熱系數(shù)λ查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)表534 導(dǎo)熱系數(shù)表NH3CH4ArH2N2由 計(jì)算其中 由前計(jì)算 查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù) 則 (5) 氣體粘度μ查《小氮肥廠工藝手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）圖122,23,25,30,31各組分氣體的粘度表535 氣體粘度表NH3CH4ArH2N211高壓下含氨混合氣體的粘度其中 (6) 換熱器尺寸設(shè)計(jì)設(shè)換熱器面積 ，換熱管則換熱管數(shù) 管間距 取正六邊形排列 層數(shù) 實(shí)取37層六邊形對(duì)角線排管 取板間距，取則設(shè)備直徑實(shí)取換熱器直徑校核管內(nèi)流速 其中實(shí)際傳熱系數(shù)管外當(dāng)量直徑 流道截面積（擋板為圓缺形） ， 其中 取檔板直徑，流道截面積 (7) 計(jì)算雷諾準(zhǔn)數(shù)氣體重量流速 (8)計(jì)算普蘭特準(zhǔn)數(shù) 管內(nèi)給熱系數(shù) 取 與假定面積相符 實(shí)取換熱面積 取, 水冷器設(shè)備工藝計(jì)算（1）選淋灑式排管冷卻器（2）高壓換熱管 （3）熱負(fù)荷 （4）產(chǎn)量 （5）熱氣體壓力 （6）熱氣入口溫度 （7）熱氣出口溫度 （8）熱氣氣量 （9）冷卻水壓力 （10）冷卻水入口溫度 （11）冷卻水出口溫度 （12）冷卻水量 式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 （1）壓縮系數(shù)由廢鍋計(jì)算知 對(duì)比溫度 對(duì)比壓力 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）圖14普遍化壓縮系數(shù)圖得 （2）混合氣體平均分子量 （3）氣體熱容 （4）氣體導(dǎo)熱系數(shù) 已知常壓下氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 則假對(duì)比參數(shù)查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù)， (5) 氣體粘度查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度表541 氣體粘度表NH3CH4ArH2N211 Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度 (6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)取管內(nèi)流速 密度 （7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)管內(nèi)給熱系數(shù) 式中 ： 冷卻水量忽略蒸發(fā)水量， 高壓管真管長度 冷卻管列數(shù) 管外給熱系數(shù) 設(shè)管內(nèi)污垢系數(shù) 設(shè)管外污垢系數(shù) 實(shí)取換熱面積 需排管數(shù) 取20 排實(shí)際傳熱面積 冷排高度 流速核算 氣體實(shí)際體積流量:管內(nèi)流速 氨冷器設(shè)備工藝計(jì)算（1）選立式氨冷器，熱氣走管程，液蒸發(fā)走殼程（2）高壓換熱管 （3）熱負(fù)荷 （4）產(chǎn)量（5）熱氣體壓力 （6）熱氣入口溫度 （7）熱氣出口溫度 （8）液氨入口溫度 （9）液氨蒸發(fā)溫度 （10）液氨量 式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 管內(nèi)汽液混合物（按氣相計(jì)算）表551 氣體百分?jǐn)?shù)表NH3CH4ArH2N2小計(jì)氣量%100 (1) 壓縮系數(shù)Z和體積流量對(duì)比溫度 對(duì)比壓力 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）圖14普遍化壓縮系數(shù)圖得 氣體體積流量為（3）混合氣體平均分子量 （4）氣體熱容 查氣體常壓比熱容表552 比熱容表NH3CH4ArH2N2混合氣體常壓比熱容由 ， 查比熱容壓力校正圖（5）氣體導(dǎo)熱系數(shù) 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)表553 導(dǎo)熱系數(shù)表NH3CH4ArH2N2由 由， 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）普遍化氣體對(duì)比導(dǎo)熱系數(shù) (6) 氣體粘度 查《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（理化數(shù)據(jù)）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度表554 氣體粘度表NH3CH4ArH2N211 Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度 (7)雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)取管內(nèi)流速 密度 (8) 普蘭特準(zhǔn)數(shù) 管內(nèi)給熱系數(shù) 式中F氨冷器的換熱面積，用試差法計(jì)算設(shè) 設(shè)管內(nèi)污垢系數(shù) 無縫鋼管導(dǎo)熱系數(shù) 總傳熱系數(shù)與假定面積相符合 取管數(shù)根 管長 U型管) 表56 工藝設(shè)備選型匯總表合成塔外殼公稱直徑壓力外殼高度空重容積內(nèi)件內(nèi)件規(guī)格形式公稱直徑型式三段絕熱冷激—間接換熱式凈空高觸媒裝填量下部換熱器型式列管式 電加熱器功率塔內(nèi)熱電偶規(guī)格嵌裝式K型測(cè)溫范圍電偶直徑數(shù)量3組共20點(diǎn)廢熱鍋爐型式臥式U型換熱管換熱管數(shù)量根換熱管長度L=換熱管規(guī)格換熱面積熱交換器型式列管式換熱器換熱管數(shù)量根換熱管長度換熱管規(guī)格無縫鋼管換熱面積水冷器型式淋灑式排管冷卻器換熱管列數(shù)根直管長度換熱管規(guī)格換熱面積氨冷器型式立式氨冷器換熱管數(shù)量根換熱管長度換熱管規(guī)格換熱面積第六章 車間布置車間布置是設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，既要符合工藝要求，又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，合理布局。本設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)催化劑床層進(jìn)行近似設(shè)計(jì)。三段絕熱冷激—間接換熱式內(nèi)件流程如圖51所示。（5）熱交換器熱負(fù)荷表427 熱交換器熱量平衡匯總表收 方熱量（KJ）支 方熱量（KJ）冷氣帶入熱量 Q6冷氣帶入熱量 Q7熱氣帶入熱量 Q9熱氣帶出熱量 Q10小 計(jì)小 計(jì)由題意知水冷器出口溫度 ，設(shè)氣體先冷卻至35℃后氨再冷凝（1）熱氣帶入熱量 Q10 由熱交換器熱平衡計(jì)算 （2）氨冷凝熱 查 《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》 1011得：氨冷凝熱。表425 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 Q5476358,788一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 （2）管內(nèi)熱氣體帶出熱量 Qs設(shè) 查《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)—理化數(shù)據(jù)》并計(jì)算得：∴ (3) 廢熱鍋爐熱負(fù)荷 (4) 軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度。氣體帶出熱量 表424 循環(huán)機(jī)熱平衡匯總表收 方（KJ）支 方（KJ）氣體帶入熱量Q′3320824氣體帶出熱量Q4壓縮熱QN小 計(jì)小 計(jì)圖423 合成塔熱量計(jì)算示意圖Q6Q8合成塔QRQ5Q7Q損(1)環(huán)隙溫升計(jì)算設(shè)合成塔環(huán)隙高度，由經(jīng)驗(yàn)公式知：環(huán)隙溫升按計(jì)則合成塔一出溫度為:(2) 氣體帶入熱量由前計(jì)算 因油分離器內(nèi)無溫升變化（忽略損失）∴ (3)氣體反應(yīng)熱設(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)在壓力的氣體反應(yīng)簡(jiǎn)化計(jì)算式為： 將 代入得：由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量 則 合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 (4) 二次入塔氣體帶入熱量Q7由熱平衡知 ∴ (5) 合成塔一出氣體帶出熱量Q6查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得：∴ (6) 合成塔二出氣體帶出熱量 Q8查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得： ∴ (7)合成塔熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 設(shè)塔壁溫度 空氣溫度 塔外壁高 外徑 則 ∴ (8) 合成塔二入溫度計(jì)算將上述數(shù)據(jù)帶入溫度計(jì)算式中得：設(shè) 查 混合氣體熱容，按高壓疊加法計(jì)算得：則 誤差假設(shè)值與實(shí)際值基本相符,計(jì)算有效。 , , 查 《小氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》附圖411液氮的比熱容 代入上式 與假設(shè)一致。其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 計(jì)算誤差校核氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)：冷交換器分離液氨百分?jǐn)?shù)：計(jì)算誤差進(jìn)槽物料：氨分離器入槽液體 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 冷交換器入槽液體 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 入槽混合物料 各組分物料含量： 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 百分含量 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 出槽物料：液氨貯槽出口弛放氣 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 出口液氨總物料 其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 各組分百分含量：其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 液氨產(chǎn)量核算: 物料衡算匯總表見附錄 熱量衡算冷交換器Q3Q2Q17Q16Q14圖421 冷交換器熱量計(jì)算示意圖 （1）熱氣進(jìn)口溫度，冷交換器熱氣進(jìn)口溫度等于水冷器體出口溫度，由題意知 。 。 設(shè)熱氣出口氨體積為 ，則： 冷交換器熱氣出口氣量及組分：其中 NH3 CH4 Ar H2 N2 出口總氣量 出口氣體各組分：NH3 CH4 Ar H2 N2 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)充新鮮氣物料其中 CH4 Ar H2 N2 進(jìn)器氣體