【正文】 8 （8）液氨蒸發(fā)吸收熱量Q吸有熱量平衡計(jì)算=834 (283 )=1 090 查25℃液氨焓INH3 =(Kmol?℃)（由液氨貯槽來） 15℃蒸發(fā)焓INH3,9=1 △INH3= INH3，9INH3，L=1 =1 (9) 冷凍量計(jì)算W = Q吸/△INH3=kg表20 氨冷器熱量平衡匯總表()收 方支 方氣體帶入熱量氣體帶出熱量液氨帶入熱量液氨帶出熱量氣體中氨冷凝熱冷凍量新鮮氣帶入熱小計(jì)小計(jì) 循環(huán)機(jī)熱量計(jì)算（1） 循環(huán)機(jī)出口氣體溫度計(jì)算 由《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊》得循環(huán)氣中各組分的絕熱指數(shù)如表17：表21 循環(huán)氣中各組分的絕熱指數(shù)NH3CH4ARH2N2根據(jù)公式得： K=由前已知T入=30+273=303KP出=30 , P入=T出===℃≈38℃（2） 氣體帶入熱量由前計(jì)算 Q′3 =572 （3） 壓縮功P= P= 30 K= , Z2=, Z1=式中V 1=將上述數(shù)據(jù)帶入壓縮功計(jì)算公式得：W=壓縮熱 Q =3 600W=3 =295 （4）氣體帶出熱量 有熱平衡得：Q4 = Q3 +Q =572 +295 =868 因?yàn)? Q4=V4Cp4t4所以：Cp4 =KJ/Kmol氣體帶出熱量Q4 =476 表23 循環(huán)機(jī)熱平衡匯總表（）收方支方氣體帶入熱量氣體代入熱量 壓縮熱 小計(jì)小計(jì) 合成塔熱量計(jì)算合成塔熱量計(jì)算示意圖 圖2 合成塔進(jìn)出口熱量計(jì)算示意圖（1） 環(huán)隙溫升t6的計(jì)算（2）設(shè)合成塔環(huán)隙高度h=,由經(jīng)驗(yàn)公式知，,則合成塔一出溫度t6為：t6= t5+=38+≈60oC（3）氣體帶入熱量5由前計(jì)算4=868 ,因油分離器內(nèi)無溫升變化（忽略熱損失）。在壓力P=30Mp下的氣體反應(yīng)熱簡化計(jì)算式為：R=11 599+ ,將t=370oC帶入得：R=11 599+=12 （Kmol)由物料平衡計(jì)算知氨產(chǎn)量 =1 (標(biāo))=則合成塔內(nèi)反應(yīng)熱 R=（HR） =53 =265 (5)二次入塔氣體帶入熱量7由熱平衡知 7=( 6+ 8+ 損)( R+ 5) =V7Cp7t7∴ t7= (6)合成塔一出氣體帶出熱量6表24 t=60 oC P=30MPa混合氣體熱容N2H2CH4ARNH3氣體含量各組分分壓MPa各組分在56度Cp′ 計(jì)算得Cp6=(kmol. oC)。則 aw= tw+=63+ =(㎡ oC) ∴損=(tw –tB) =2457 =520 (9)合成塔二入溫度計(jì)算將上式數(shù)據(jù)帶入t7溫度計(jì)算式中得：設(shè)t7′=190oC，P=30Mpa查≤小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊≥附圖151至1518的各組分氣體比熱容并計(jì)算得N2H2CH4ARNH3氣體含量各組分分壓Mpa各組分在190度Cp′ Cp7=(kmol. oC)則 t7=誤差= 100%==%假設(shè)值與計(jì)算值基本相符，計(jì)算有效。表25 合成塔熱平衡總匯表()收 方支 方一次氣體進(jìn)口帶入熱量5一次氣體出口帶出熱量6二次氣體進(jìn)口帶入熱量7二次氣體出口帶出熱量8反應(yīng)熱R熱損失損小計(jì)小計(jì) 廢熱鍋爐熱量計(jì)算（1）管內(nèi)熱氣體帶入熱量 8由合成塔熱平衡計(jì)算 8=（2）管內(nèi)熱氣體帶出熱量 9設(shè)t9=220oC ，p=30MPa查≤小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊≥附圖151至1518的各組分氣體比熱容：表26N2H2CH4ARNH3氣體含量各組分分壓Mpa各組分在220度Cp′計(jì)算得Cp9=(kmol oC)∴ 9=V9Cp9t79==4 291 （3）廢熱鍋爐熱負(fù)荷△= 98==2 279 (4)軟水量計(jì)算設(shè)廢熱鍋爐加入軟水溫度t=30oC, 壓力P=,。℃) ∴ =℃ 誤差=100%=假設(shè)基本正確，計(jì)算有效。(1)熱氣體帶入熱量 10,由熱交換器熱平衡計(jì)算 10= 1 392 (2)氨冷凝熱查≤小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊≥表1011得35 oC后，氨冷凝熱I=1 (Kmol?℃)=式中 —液氨平均分子質(zhì)量。氨分離器液氨帶入熱量等于液氨帶出熱量即 合成塔催化劑層設(shè)計(jì)并流扁平管800氨合成塔，其催化劑筐尺寸如下：催化劑筐內(nèi)徑，mm 766。電爐中心管，mm 1086。測溫管，mm 246。保護(hù)管套，mm 30 2。升氣管, mm ； 催化劑裝填量，m3 。催化劑伸縮率3% 。/h = =無惰性氣體氨分解基流量：以知=, = =() =179。a. 查物性數(shù)據(jù)：第一段平均溫度== 0c由= 0c，=% 查=() =54340 kJ/kmol NH3：令氣體第一段焓升（反應(yīng)熱）== 當(dāng)tk,1=444℃，=，=（）/ m179。An,1= () = ()=）/ m179。本段段單位長度反應(yīng)熱為= 107 kJ/()第二段絕熱層計(jì)算方法同第一段。由tk，3=490 0C, yoNH3,3==()/ m179。 An,3=( )=()=()/ m179?；痉?，故假設(shè)tk,3=4900C正確。/h（9）冷卻水壓力p=（10）冷卻水入口溫度 t入=25℃（11）冷卻水出口溫度 t出=38℃（12）冷卻水量W=②管內(nèi)給熱系數(shù)的計(jì)算α0＝式中各物性數(shù)據(jù)取之平均溫度 t平=(35+)247。= 對比壓力Pr=30247。= Tr′(+273)/=(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2Ci11μi Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度μ=∑(yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2)=()(6) 雷諾準(zhǔn)數(shù)設(shè)取管內(nèi)流速ω＝密度 ρ=M平 pT0/(Z p0VoT)=(11..41130273)247。= =（7）普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=Cpμ/(λM)=247。=(. ℃)③管外給熱系數(shù) αi= 式中L=W/2lnW冷卻水量Kg/h忽略蒸發(fā)水量l高壓管真管長度 l=7mn冷卻管列數(shù)n=20 L=1057271000/(2720)== =管外給熱系數(shù) α0=247。ln[()/ (3525)]=℃⑤傳熱總系數(shù)K設(shè)管內(nèi)污垢系數(shù)R1＝10－4(. ℃)/KJ設(shè)管外污垢系數(shù)R2=104(. ℃)/KJδ= λ鋼= KJ/(. ℃) K=1247。()+247。)]= KJ/(. ℃)⑥傳熱面積F=Q/K△tm=247。(207)= 取60 排實(shí)際傳熱面積 F實(shí)＝F真＋F彎F實(shí)=720+(2)/220= m2冷排高度 H=212(601)247。/h（9）冷氣體壓力p=30Mpa（10）冷氣入口溫度 t入=10℃（11）冷氣出口溫度 t出=30℃（12）冷氣氣量V=179。=, 對比溫度Tr=280/=查《氮肥》（理）圖14普遍化壓縮系數(shù)圖得 Z＝(2) 混合氣體平均分子量 由前計(jì)算知M平=(3) 氣體比熱容查氣體比熱容NH3CH4ArH2N2Pi MpaCpi KJ/Kmol. ℃Cp=∑yi Cpi=++++=(4) 導(dǎo)熱系數(shù)λ查《氮肥》（理）188表常壓下各組分導(dǎo)熱系數(shù)NH3CH4ArH2N2λ0i,KJ/(. ℃)由λ0m=∑λi0yi Mi1/3/∑yi Mi1/3由前熱交知 ∑yi Mi1/3=故 λ0m= KJ/(. o C)由前計(jì)算 Tr= Pr= 查《氮肥》氣體導(dǎo)熱系數(shù)λr=λ/λ0m= λ===(. o C)(5) 氣體粘度μ查《氮肥》（理）圖122,23,25,30,31各組分氣體在壓力下的粘度NH3CH4ArH2N2Ci11μi Kg/()高壓下含氨混合氣體的粘度μ=∑yiMi1/2Ciμi/∑yiMi1/2其中 ∑yiMi1/2=μ=(+4+++)247。(4)=1857根管間距 to==14= 取to=18mm正六邊形排列 層數(shù)a= (12n33)1/2/6= 實(shí)取26層六邊形對角線排管 b=取板間距h=200mm，取e==20mm則設(shè)備直徑 D= to(b1)+2e=18(501)+220=922mm實(shí)取換熱器直徑930mm管外當(dāng)量直徑 de=(D2nd外2)/(d+ nd外)= (93021857142)247。440](440207)(8092072072)1/2 = m2流道截面積f2=(() 2) =f=(f1f2)1/2=(7) 計(jì)算雷諾準(zhǔn)數(shù)氣體重量流速G=V M平/()=()=Re=deG/μ=3600247。()== =(μ/μm)==管外給熱系數(shù)αi＝λ／d外 (μ/μm) ＝247。ln[(3520)/ (17+15)]=F=247。(1650)=河南城建學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)【1】韓冬冰、虞樂舜主編. 《化工工藝學(xué)》.中國石化出版社. 2004年【2】時(shí)鈞等主編. 《化學(xué)工程手冊》.【3】化工部第一設(shè)計(jì)院等.《化工設(shè)計(jì)》. 【4】石化部化工設(shè)計(jì)院主編.《小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊》.【5】四川化工廠.《化肥工業(yè)》【6】上海化工研究院，《化肥工業(yè)》，【7】化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院.《氨合成計(jì)算圖表》.1967年【8】化學(xué)工業(yè)部第二設(shè)計(jì)院.《工藝計(jì)算手冊》.1966年【9】石油化工部化工設(shè)計(jì)院主編.《氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊》（理化數(shù)據(jù)）.【10】，林櫨生，副主編.《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊》. 化學(xué)工業(yè)出版社【11】化學(xué)工業(yè)部人事教育司、化學(xué)工業(yè)部教育培訓(xùn)中心.《氨的合成》，【12】廖傳華、顧國亮、袁連山主編.《工業(yè)化學(xué)過程與計(jì)算》，【13】曾之平、王扶明等主編.《化工工藝學(xué)》.【14】馬源主編.《化肥工業(yè)》. . 1983年河南城建學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文) 致謝致 謝經(jīng)過十來周的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于做完了。設(shè)計(jì)做完了，但是由于我所學(xué)有限，加上這短短的三年時(shí)間并不能深刻的掌握設(shè)計(jì)中所需的偏僻知識點(diǎn)，所以對于設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的紕漏和缺點(diǎn)，還望各位老師見諒。正是在趙老師的悉心指導(dǎo)下，我的設(shè)計(jì)才得以順利完成。同時(shí)，也感謝化學(xué)與材料工程學(xué)院的其他老師，在這三年里給予的關(guān)愛。在一起設(shè)備的計(jì)算選取中，《化工機(jī)械基礎(chǔ)》的知識給予了極大的幫助。再次謝謝那些在做設(shè)計(jì)過程中給予我無私幫助的老師和同學(xué)。