【正文】 氨冷器 Ⅰ 。換熱產(chǎn)生蒸汽后進(jìn)入塔外換熱器，蒸汽本身溫度降至 112℃ 左右進(jìn)水冷器被冷卻產(chǎn)生部分液氨，溫度降至 35℃ ，混合氣液進(jìn)氨分 離器，分離液氨，分離的液氨去液氨罐貯存，出氨分離器的氣體則部分放空，放空氣去氫回收裝置，放空后的循環(huán)氣經(jīng)冷交換器降溫至 17℃ 與新鮮氣混合，繼續(xù)下一循環(huán)。 氨合成塔 氨合成塔是合成氨工段的核心設(shè)備，合成塔內(nèi)部的主要設(shè)備是合成塔內(nèi)件，其按結(jié)構(gòu)形式可分為：冷管型內(nèi)件、冷激型內(nèi)件、段間熱型內(nèi)件及 混合型內(nèi)件等；按內(nèi)件氣體流向可分為：軸向型內(nèi)件、徑向型內(nèi)件和軸徑向混合型內(nèi)件等。大致結(jié)構(gòu)為第一絕熱床 +冷激器 +第二絕熱床 +層間換熱器 +第三絕熱床+下?lián)Q熱器，層間換熱器與下?lián)Q熱器串聯(lián)，絕熱床層中裝填催化劑。熱交換器的使用把合成反應(yīng)中生成的熱量交換出來，用來預(yù)熱原料氣，提高入塔氣的溫度，降低了合成塔的熱負(fù)荷。 冷交換器 冷交換器分為上下兩部分，上部換熱器為列管換熱器，下部為氨分離器，將熱氣體在進(jìn)入氨冷器前用冷氣體進(jìn)行冷卻換熱，以回收冷氣體的冷凍量，使進(jìn)入氨冷器的熱氣體預(yù)冷卻，從而節(jié)省冷凍量，同時(shí)分離經(jīng)氨冷后含氨混和氣中的液氨。本設(shè)計(jì)中采取兩臺(tái)氨冷器串聯(lián)，降低了冷卻負(fù)荷，提高了分離效率 。水冷器出口溫度： 35℃ ；精煉氣溫度： 35℃ ；精煉氣組成： H2 ， N2 , CH4 ， Ar 。（ +） 100%=% 入塔氬含量： Ary,5 =15%247。（ 1+） = 出塔氣量： M8=入塔氣量 生成氨含量 == 出塔氨含量： 3,8NHy =% 出塔甲烷含量： 4,8CHy =4,585 CHyMM ? =（ 1000247。） %=% 出塔氫含量： 2,8Hy =（ 1 ArCHNH yyy ,5,5,5 43 ?? ） 100% =（ ） 100%=% 出塔氮含量 : 2,8Ny =()100%=% 表 出塔氣體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 100 合成率 ? ? ? ? %100033570114360025011000 1721202%1001 2 5555 43 3 ????? ??????? ?? ... .yyyM M合成率 Ar,CH,NH, NH =% 氨分離器氣液平衡計(jì)算 表 氨分離器入口混合物組分含量 mi(%) 10 表 35℃ ， p= 各組分平衡常數(shù) 3NHK 4CHK ArK 2HK 2NK 設(shè) ? 時(shí)，代入 iiiKLVmL??? 1 則3331 NHNHNHKLVmL??? = 0 9 801 1 0111 1 6 50 .. . ?? = 同理 4CHL = ArL = 2HL = 2NL = L= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= 分離氣體量： V=1－ L=1－ = 計(jì)算氣液比： 39。= 誤差 %10039。100%=% 液體中氬含量： Arx = ArL /L=247。100%=% 液體中氫含量：2Hx=2HL/L=247。100%=% 表 氨分離器出口液體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 100 11 NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 100 出口氣體組分含量 氣體氨含量：3NHy= V Lm NHNH 33 ? =(－ )247。100 %= 氣體氬含量： V Lmy ArArAr ??=(－ 000013)247。100 %=% 氣體氮含量： V Lmy NNN 222 ??=(－ )247。 表 查 T=10℃ ， P= 的平衡常數(shù) 3NHK 4CHK ArK 2HK 2NK 27 51 75 80 冷交換器出口液體組分含量 出口液體甲烷含量： 444CHCHCH Kyx ? = ?? %1 0 0270 1 1 5 3 90 . % 出口液體氨含量： 12 %42598%100025220 0250333 ...KyxNHNHNH ???? 出口液體氬含量： %0 6 80%1 0 0510 3 4 6 20 ..KyxArArAr ???? 出口液體氫含量： %8250%10032133 618750222 ...KyxHHH ???? 出口液體氮含量： %2550%10080206 250222 ..KyxNNN ???? 表 冷交換器出口液體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 100 液氨儲(chǔ)槽氣液平衡計(jì)算 圖 液氨儲(chǔ)槽物料簡(jiǎn)圖 氨分離器液體和冷交換器出口分離液體匯合進(jìn)入液氨儲(chǔ)槽經(jīng)減壓溶解在液氨中的氣體會(huì)解吸形成馳放氣，兩種液體百分比估值，即水冷后分離液氨占總量的百分?jǐn)?shù)。 液氨儲(chǔ)槽入口 1Kmol 液體計(jì)算為準(zhǔn)，即 L0=1Kmol,入口液體混合后組分含量： iiiiiii %)G(xL%GxLxLm 161516150161615150 4 2 4 4 605 7 5 5 401 ?????????????? 混合后入氨含量： ?3,0 NHm += 13 混合后入口甲烷含量：4,0CHm=+= 混合后入口氬含量： Arm,0 = += 混合后入口氫含量：2,0Hm=+= 混合后入口氮含量：2,0Nm=+= 表 液氨儲(chǔ)槽入口液體組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 100 表 當(dāng) T=17℃ ， 平衡壓力 P=， 查平衡常數(shù) 3NHK 4CHK ArK 2HK 2NK 170 540 575 620 根據(jù)氣液平衡iiiKLVmL??? 1，設(shè) V/L=，代入上式得： 出口液體氨含量： k m o l9 2 2 7059800 2 7 501 9 6 8 101 3330 ... .KLVmLNHNHNH ??????? 出口液體甲烷含量： k m o l0007870170082101 0117801 4440 ...KLVmLCHCHCH ??????? 出口液體氬含量： k m o l0000360540082101 0011901 0 ...KLVmLArArAr ??????? 出口液體氫氣含量： k m o l0 0 0 3 0 905750 8 2 101 0 1 4 8 6012220 ...KLVmLHHH ??????? 出口液體氮?dú)夂浚? 14 k m o l0 0 0 0 7 90620202101 0 0 4 0 801 2220 ...KLVmLNNN ??????? L(總 )=， V== 〔 LV 〕 ′=，誤差（ ） 247。 出口液體含氨量： LLx NHNH 33 ? =247。100%=% 出口液體氬含量： LLx ArAr?=247。100%=% 出口液體氮?dú)夂浚??? LLx NN 22247。100%=% 弛放氣中甲烷含量： ??? V LMy CHCHCH 444 0(－ )247。100%=% 弛放氣中氫氣含量： V LMy HHH 222 0?? =(－ )247。100%=% 15 表 出口馳放氣組分含量（ %） NH3 CH4 Ar H2 N2 總計(jì) 100 液氨儲(chǔ)槽物料計(jì)算 以液氨儲(chǔ)槽出口一噸純液氨為基準(zhǔn)折標(biāo)立方米計(jì)算液氨儲(chǔ)槽出口液體量 L(19)=1000247。(0i)=L(21i)247。 NHm =247。 CHm = 247。 = 247。 Hm = 247。 Nm =247。 ? 滿足設(shè)計(jì)要求。 即 V8=V9=V10= m3 水冷器物料計(jì)算 進(jìn)器物料：水冷器進(jìn)氣物料等于熱交換器出口物料，即 V10 入 = 出器物料：在水冷器中部分氨氣被冷凝；由氨分離器氣液平衡計(jì)算得氣液比 (V247。取過飽和度 10% 故317NHV=%=% 設(shè)熱氣出口氨體積為 a，則： %496a8 6 5 . 7 4 99 2 3 3 . 6 7 a .??? 計(jì)算 得 a= ??? aVL NHNH 33 1417 － = 冷交換器熱氣出口氣量及組分： 其中： NH3 333 171417 NHNHNH LVV ?? = CH4 44 1417 CHCH LV ? = Ar ArAr LV 1417 ? = H2 22 1717 HH LV ? = N2 22 1717 NN LV ? = 出口總氣量 3171417 NHLVV ??=－ = m3 出口氣體各組分： NH3 17173VVNH =247。100%=% Ar 1717VVAr =247。100%=% N2 17172VVN =247。100%=% CH4 418CHy=247。100%=% H2 218Hy=247。100%=% 進(jìn)器液體等于冷交換器冷凝液氨量： 22 33 171818 NHNH LLL ??= m3 進(jìn)器總物料＝ V18+L18=+= m3 出器 Ⅰ 物料：已知出器 Ⅰ 氣體中氨含量為 %，出器 II 氣體中氨含量 %，設(shè)出器氣體中氨含量為 bⅠ m3 52 4114b76958007811905 b II .... ??? 解得 bⅠ = 則氨冷器中冷凝液氨量： ??? bVL NHNH 33 181839。182 NHNHNH LLL+= 氨冷器出口氣量： V2=V18－ b=－ = m3 其中： NH3 32NHV= CH4 42CHV= 418CHV= Ar ArV2 = ArV18 = H2 22HV= 218HV= N2 22NV= 218NV= 各組分百分含量：222 VVy ii ? NH3 32NHy=247。100%=% Ar Ary2=247。100%=% N2 22Ny=247。 VVV ???? （ 311） VLVVV 151381739。1739。NHV?? —冷交換器入口總氨物料 將 V8= V13= L15= 代入上式解得 V17′= V′Ⅱ =+= m3 24 339。39。= 代入 (310)得： V=－ (247。= 由 VL 可求出冷交換器冷凝液體量： 316VL =VL = 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=－ = 其中： NH3 33NHV=%= CH4 43CHV=%= Ar ArV3 =%= H2 23HV=%= N2 23NV=%= 計(jì)算誤差 =553VVV? 100%=（ － ） 247。 校核氨分離器液氨百分?jǐn)?shù) 氨分離器液氨百分?jǐn)?shù)： ???? ?? %100% 161615 1515 xLL xLG 分 095618247。39。%=－ % 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 315NHL== CH4 415CHL== Ar ArL15 == H2 215HL== N2 215NL== 冷交換器入槽液體 L16= m3 其中： NH3 316NHL== CH4 416CHL== Ar ArL16 == H2 216HL== N2 216NL== 入槽混合物料 L21=L15+L16=+= m3 各組分物料含量： iii LLL 161521 ?? 其中： NH3 321NHL= += CH4 421CHL= += Ar ArL21 = += H2 221HL=+= N2 221NL= += 百分含量：212121 LLx ii ? 26 其中： NH3 321NHx=247。100%=% Ar Arx21 = 247。100%=% N2 221Nx=