【正文】 HR=由物料衡算知，塔內(nèi)反應(yīng)生成氨為 △nNH3= QR=△nNH3(HR) = J/mol=20970573kJ/h熱平衡．減差值為熱損失Q損=Q3+Q5+QRQ4Q6=2242763kJ/h占總收入熱 Q損Q總=224276342396658100%=%根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此數(shù)據(jù)是合理的。按下速公式進(jìn)行核算△t=1Cp,m△yNH3(HR)1+y6,NH3Q損n3式中：Cp,m=Cp5,m+Cp6,m2=(kmol?K)為進(jìn)出口平均摩爾定壓熱容； △yNH3=y6,NH3y3,NH3==，氨凈值； n3=,入塔氣量。 合成塔能量平衡匯總表收入項(xiàng)支出項(xiàng)項(xiàng)目熱量/KJ(1)入口氣帶入熱Q6 Q6=34954516kJ/h (2)出口氣帶出熱Q7按前速方法求取摩爾定壓熱客Cp，m由 t7=250℃，p7= MPa求得 Cp7,m= 9 J/moIh1項(xiàng)目熱量/kJ此處計(jì)算目的是確定出口熱氣體的溫度t8。 熱交換器能量平衡匯總表收入項(xiàng)支出項(xiàng)項(xiàng)目熱量/kJh1合成一次出塔氣Q45199379去合成二次入塔氣Q518236953廢熱鍋爐來(lái)氣Q724306972熱氣出口去軟水預(yù)熱器Q811269398小計(jì)29506351小計(jì)29506351 軟水預(yù)熱器能量衡算 通過(guò)衡算，可以算出可能回收的熱量和可預(yù)熱的軟水量作為鍋爐給水。K算得 Q9=8099261kJ/h (3)熱負(fù)荷(可回收的熱量，忽略熱損失) ?Q=Q8Q9=3170137kJ/h (4)軟水量假定來(lái)水溫度為25℃，預(yù)熱到90℃，則軟水量W=?Q(9025)=除供給廢熱鍋爐外，還可送出。h1項(xiàng)目熱量/kJ 假定氨分離器無(wú)溫度和熱量變化，忽略熱損失，故與水冷器作為一個(gè)系統(tǒng)計(jì)算，并假定水冷器為套管冷卻囂。K)由物料衡算知氨分離器，液體排出量每小時(shí)為，算得液體帶出熱：Q1739。+Q1739。=625188kJ/h (4)液氨冷凝放出熱由手冊(cè)查得，算得：Q凝=4023044kJ/h (5)冷卻水移出熱Q水 Q水=Q9+Q凝Q11Q17=8273631kJ/h (6)需要冷卻水量W 取冷卻水溫度為25℃，升高到35℃。h1項(xiàng)目熱量/kJ己知入口氣體溫度為35 MPa MPa由手冊(cè)查得各組分的絕熱指數(shù)以及進(jìn)氣組成列入下表:組分NH3H2N2CH4Ar摩爾分?jǐn)?shù)絕熱指數(shù)混合氣體的絕熱指數(shù)，按下述公式計(jì)算。 摩爾定壓熱容與氨分出口的相同Cp13,m=(mol?K)計(jì)算得 Q13=3128100kJ/h(3)出口氣帶出熱Ql4 經(jīng)計(jì)算：Cp14,m=(mol?K) 則Q14=3844084kJ/h(4)絕熱壓縮提供能QN=Q14Q13=715984kJ/h(5)絕熱功校核按下述公式計(jì)算壓縮功率：P= 已知：p1=，p2= MPa，K= 查得：Z1=，Z2= 進(jìn)口氣體實(shí)際狀態(tài)的流量應(yīng)為V1=V0p0T1p1T0=所以P= 折成每小時(shí)的熱量： Q39。P=16317kJ/h 此誤差不大，可以認(rèn)為計(jì)算是平衡的，實(shí)際壓縮功率應(yīng)為715984/3600= 冷交換器與氨冷器能量衡算現(xiàn)將兩個(gè)設(shè)備作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行能量衡算對(duì)象。 (1)熱氣體(循環(huán)機(jī)來(lái))帶入熱Q14經(jīng)計(jì)算和查圖，摩爾定壓熱容Cp14,m=(molK) ．， 算得Q39。 由物料衡算結(jié)果。故℃時(shí)，(kg?K) 計(jì)算得：Q18=70146kJ/h (6)由液氯蒸發(fā)移出的熱量Q冷Q冷=Q1+Q14+Q液Q3Q18=5829334kJ/h(7)冷凍液氨量G查25℃時(shí)液氨的焓值HNH3,液=15℃時(shí)氣氨的焓值HNH3,氣=冷凍氨量 G=Q冷?HNH3= 冷交換器和氨冷器熱平衡匯總表收入項(xiàng)支出項(xiàng)項(xiàng)目熱量/kJh1循環(huán)氣帶入熱Q143669353循環(huán)氣帶出熱Q33189132新鮮補(bǔ)充氣Q1982008液氨帶出熱Q1870146氨冷凝熱Q液4296959液氨蒸發(fā)移出熱Q冷5829334小計(jì)8948320小計(jì)8948320 合成全系統(tǒng)能量平衡匯總Q水 水冷卻器移出熱合成系統(tǒng)新鮮氣帶入熱Q1合成反應(yīng)熱 QR壓縮熱 QN氨冷凝熱 QYQ損 熱損失Q12放空氣帶出熱Q17氨分液氨帶出熱Q18冷交液氨帶出熱Q冷 氨冷器移出熱Q汽 廢熱鍋爐移出熱Q軟 軟水預(yù)熱器移出熱根據(jù)上述計(jì)算，全系統(tǒng)的能量平衡示意圖 全系統(tǒng)能量平衡示意圖其中的各項(xiàng)熱量說(shuō)明:(1)氨冷凝熱QY包括水冷器中和氨冷器中的氨冷凝熱。 Q12= Q11 Q13=32234863128100=95386kJ/h (3)由氨分離器和冷交換器排出液氨熱量Ql7和Q18作為支出項(xiàng)。 (4)熱損失項(xiàng)Q損，包括已計(jì)入的合成塔熱損失(實(shí)際上包括計(jì)算誤差在內(nèi))和油分離器的熱損失，(循環(huán)機(jī)出口44℃，油分出口為42℃)后者由Q14和Q39。14=174731kJ/h則 Q損=2417494kJ/h (5)其他各項(xiàng)均為各單元設(shè)備計(jì)算結(jié)果。 能量平衡匯總表收入項(xiàng)支出項(xiàng)項(xiàng)目熱量/kJh1新鮮氣帶入熱Q1948255放空氣帶出熱Q1262361合成反應(yīng)熱QR22130603氨分液氨帶出熱Q17634277循環(huán)壓縮機(jī)壓縮熱QP763028冷交液氨帶出熱Q1864825廢熱鍋爐移出熱Q汽11215701氨冷凝熱QY8272737軟水預(yù)熱器移出熱Q軟3440225水冷卻器移出熱Q水8738178氨冷器移出熱Q冷5624611熱損失Q損2464095小計(jì)32114623小計(jì)321146234 設(shè)備選型及管道計(jì)算 管道計(jì)算取液體流速u=10m/s，氣體流速u=2m/s，則：v=π4d3?u，所以1點(diǎn)：v1=v0p0T1p1T0=27313600= d1=4v1πu=410=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?583mm。3點(diǎn)：v3=v0p0T3p3T0=3033127313600= d3=4v3πu=410=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?13317mm。5點(diǎn)：v5=v0p0T5p5T0=27313600= d5=4v5πu=410=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?18019mm。7點(diǎn)：v7=v0p0T7p7T0=27313600= d7=4v7πu=410=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?18019mm。9點(diǎn)：v9=v0p0T9p9T0=3083027313600= d9=4v9πu=410=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?13317mm。11點(diǎn)：v11=v0p0T11p11T0=3083027313600= d11=4v11πu=410=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?13317mm。17點(diǎn)：v17=176673600= d17=4v17πu=42=根據(jù)化肥用高壓無(wú)縫鋼管GB647986，選擇管子規(guī)格為?579mm。 管道規(guī)格匯總表管子位置管徑規(guī)格管子位置管道規(guī)格1點(diǎn)?583mm2點(diǎn)?15423mm3點(diǎn)?13317mm4點(diǎn)?15423mm5點(diǎn)?18019mm6點(diǎn)?18019mm7點(diǎn)?18019mm8點(diǎn)?16828mm9點(diǎn)?13317mm10點(diǎn)?13317mm11點(diǎn)?13317mm114點(diǎn)?13317mm17點(diǎn)?579mm18點(diǎn)?579mm 設(shè)備選型根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定以下各種設(shè)備規(guī)格： 外殼直徑：10000mm,有效高度：13800mm 觸媒筐直徑：Ф93416，上觸媒高度：5582mm，下觸媒高度：578mm冷管直徑：Φ4Φ2Φ221各62根換熱面積：E=40m2，換熱高度：36mm, 管子Φ10，換熱面積：224m2調(diào)壓器功率：650V，710A，800KVA，觸媒裝填量：15t，3m3 外殼直徑：Φ900mm,有效高度：8210mm雙層列管熱交換器F=165m2 1冷凝塔 Φ254管子628根，帶聯(lián)箱之列管熱交換器F=226m2 2臺(tái) 外殼直徑Φ1000 高度H=4625mm 1臺(tái) 臥式套管熱交換器F=199m2 3臺(tái)結(jié)論此次課程設(shè)計(jì)不只是對(duì)我們?cè)凇痘ぴO(shè)計(jì)》這門課中所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，加深了我們對(duì)《化工設(shè)計(jì)》這門課的體會(huì)，同時(shí)也是一個(gè)增長(zhǎng)知識(shí)的過(guò)程，融合了大學(xué)里所學(xué)的其他課程。設(shè)計(jì)開(kāi)始要做好充分的準(zhǔn)備工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，查閱與工藝路線和重點(diǎn)設(shè)備相關(guān)的文獻(xiàn)資料。化工計(jì)算首先要清楚設(shè)計(jì)的思路，只有思路清晰、方法正確、謹(jǐn)慎悉心才能及時(shí)高效完成任務(wù)。團(tuán)隊(duì)的配合也尤為重要，每個(gè)人都要認(rèn)真做好分配的任務(wù)并為團(tuán)隊(duì)成員提供最優(yōu)的答案，為整個(gè)團(tuán)隊(duì)順利完成工作提供保障。學(xué)習(xí)是一個(gè)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的過(guò)程，只有堅(jiān)持不懈地積極學(xué)習(xí)和吸收新的知識(shí)， 與時(shí)俱進(jìn)，不斷地充實(shí)自己，才能成長(zhǎng)為一名合格進(jìn)而優(yōu)秀的化工設(shè)計(jì)者。我不僅學(xué)到了新知識(shí)，也對(duì)化工設(shè)計(jì)課程中所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了鞏固。作為一個(gè)化工人，我一定要樹立起實(shí)事求是、認(rèn)真負(fù)責(zé)以及與他人合作的工作作風(fēng)。47 致謝從這次課程設(shè)計(jì)開(kāi)始以來(lái)，我們得到了指導(dǎo)老師徐超教授的悉心指導(dǎo)，無(wú)論是流程設(shè)計(jì)、資料查詢，還是論文成稿、繪制流程圖，都傾注了徐超老師和設(shè)計(jì)院老師的心血。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。N99999zhi[參考文獻(xiàn)][1] 陳鐘秀,顧飛燕,(第二版)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版 社,2007.[2] .(第三版)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007. [3] 廖巧麗,[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.[4] 劉榮杰,衛(wèi)志賢,程惠亭[M].化工工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 西安：西北大學(xué)出版社,1994.[5] [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.[6] 魏崇光,[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2006.[7] (上、下冊(cè))[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1985. [8] HG20519—[S].[9]崔鵬，魏鳳玉. 化工原理[M].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2007.[10]（論文）工作實(shí)施細(xì)則[M].合肥工業(yè)大學(xué)教務(wù)處，2011.