【正文】 器底部熱氣入口（210℃）進入熱交換器內被管間冷氣冷卻，從頂部熱氣出口（110℃）出來進入高壓水冷器進一步冷卻至常溫，其中部分氣氨被冷凝，液氨在氨分離器中分出。為降低惰性氣體含量，保持循環(huán)系統(tǒng)中一定量的惰性氣體，循環(huán)氣岀氨分離器后部分放空，然后進循環(huán)機增壓后送往油分離器，從而完成一個循環(huán)。 氨合成工段工藝流程圖 第三章 工藝計算根據(jù)前面的工藝流程進行物料衡算和熱量衡算 原始條件(1)年產量200kt，年生產時間扣除檢修時間后按300天計，則產量為：(2)新鮮補充氣組成 新鮮補充氣組成(摩爾分數(shù)%)組分H2N2CH4Ar 總計含量 100(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=15%(6)合成塔操作壓力：32Mpa(7)精練氣溫度：35℃(8)水冷器出口氣體溫度 35℃(9)循環(huán)機進出口壓差 (10)年工作日 300 d 計算基準 生產1t氨 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:y6NH3=%。根據(jù)氣液平衡原理，以F=1Kmol/h進口物料為計算基準,則m(i)=Lx(i)+Vy(i),y(i)=K(i)x(i).K(i)為組分i的平衡常數(shù)[13]。 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=I00%=% 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%=% 氨分離器出口液體含量(摩爾分數(shù)%)NH3CH4ArH2N2總計100 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=()/=% 氨分離器出口氣體含量(摩爾分數(shù)%)NH3CH4ArH2N2總計100 查t=10℃,p=： 各組分的平衡常數(shù)KNH3KCH4KArKH2KN227517580 冷交換器出口液體組分含量： 出口液體氨含量： xNH3=yNH3/ KNH3= 出口液體甲烷含量： xCH4=yCH4/ KCH4= 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= 冷交換器出口液體組分含量(摩爾分數(shù)%)NH3CH4ArH2N2總計100 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減壓后溶解在液氨中的氣體會解吸，即弛放氣。 G%=(1+y6NH3)(y9NH3yNH3)/(( y9NH3 y6NH3)(1 yNH3)) =[(1+)()]/ [()()]=% %，%。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%=% 液氨貯槽出口液氨組分(摩爾分數(shù)%)NH3CH4ArH2N2總計100 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%=% 出口弛放氣組分含量(摩爾分數(shù)%)NH3CH4ArH2N2總計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(19)X(19NH3)=﹪= m３ CH4 L(19CH4)=L(19)X(19CH4)=﹪= m３ Ar L(19Ar)=L(19)X(19Ar)=﹪= m３ H2 L(19H2)=L(19)X(19H2)=﹪= m３ N2 L(19N2)=L(19)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(20)y(20NH3)=﹪= m３CH4 V(20CH4)=V(20)y(20CH4)=14,46﹪=Ar V(20Ar)=V(20)y(20Ar)=﹪= m３H2 V(20H2)=V(20)y(20H2)=﹪=N2 V(20N2)=V(20)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(18)=L(19)+V(20)= m３ 入口液體各組分含量計算:L(18i)= L(19i) + V(20i) 其中 NH3 L(18NH3)=+= CH4 L(18CH4)=+= Ar L(18Ar)=+ = m３ H2 L(18H2)= += m３ N2 L(18N2)=+ = 入口液體中組分含量核算,由 m180。(18NH3)=100﹪=﹪ 入口液體中甲烷含量 m180。(18Ar)= 100﹪=﹪ 入口液體中氫氣含量 m180。(18N2)= 100﹪=% 入口液體中組分含量 m180。(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，產品液氨L氨 。 V補=。 V入= 新鮮補充氣各組分的含量組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%0m3/T(NH3)0m3/h0kmol/h27100 入塔物料： V6= m3 NH3 V6NH3=﹪= CH4 V6CH4=﹪= Ar V6Ar=﹪= H2 V6H2=﹪= N2 V6N2=﹪= 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　 V6=V7=V8= 出塔物料　 V9= NH3 V9NH3=﹪= m3 CH4 V9CH4=﹪= m3 Ar V9Ar=﹪= m3 H2 V9H2=﹪= N2 V9N2=﹪= 合成塔生成氨含量：ΔVNH3=V9NH3V6NH3= == 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。取過飽和度10﹪ 故 V4NH3=﹪=﹪(V4=V0+V1，V0指循環(huán)氣里部分氨冷凝后所剩氣體) 設熱氣出口氨體積為a，則： a /(－+a)= a= m3L4NH3=V15NH3a= = m3冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中 NH3 V4NH3= V15NH3L4NH3= = m3CH4 V4CH4= V15CH4 = m3Ar V4Ar=V15Ar= m3H2 V4H2= V15H2 = m3N2 V4N2= V15N2= m3出口總氣量 V4=V15L4NH3= =出口氣體各組分：NH3 V4NH3／V4= ／100%=%CH4 V4CH4／V4= ／100%=%Ar V4Ar／V4=／100%=%H2 V4H2／V4= ／100%=%N2 V4N2／V4=／100%=%組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h199549kmol/h組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h65199549kmol/h組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%000011m3/T(NH3)0000m3/h0000kmol/h0000組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h66383199149kmol/h 進器物料：氨冷器進器物料等于冷交換器出器物料 其中， NH3 V4NH3= CH4 V4CH4 =Ar V4Ar= H2 V4H2=N2 V4N2= 進器液體等于冷交換器冷凝液氨量　L4=L4NH3= m3 進器總物料＝V4+L4=+ = 出器物料：已知出器氣體中氨含量為 %，設出器氣體中氨含量為b m3b/()= 則氨冷器中冷凝液氨量：L′4NH3=V4NH3b== 氨冷器出口總液氨量:L5NH3=L4NH3+L′4NH3=+= 氨冷器出口氣量:V5=V4L′4NH3= = m3 其中， NH3 V5NH3= CH4 V5CH4= V4CH4= m3 Ar V5Ar= V4Ar= H2 V5H2= V4H2= N2 V5N2= V4N2= 各組分百分含量 y5i=V5i/V5NH3 y5NH3=100%=%CH4 y5CH4=100%=%Ar y5Ar=100%=%H2 y5H2=100%=%N2 y5N2=100%=% 出器總物料=V5+L5NH3= + =組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h199549.kmol/h組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%000011m3/T(NH3)0000m3/h0000kmol/h0000組分N2H2CH4ArNH3總計摩爾分數(shù)%100m3/T(NH3)m3/h199549.kmol/h 冷凝塔物料計算 進口物料：冷交換器進口總物料等于氨冷器出口總物料，其中 氣體入口V5= m3；液體入口 L5NH3= m3 由氣液平衡計算得，以1Kmol進口物料為計算基