【正文】 能的主要方式之一。高壓過熱蒸汽的價值較高 , 當然投資要多 , 根據整體流程統(tǒng)一考慮。 3 生產流程簡述 氣體從冷交換器出口分二路、一路作為近路、一路進入合成塔一次入口，氣體沿內件與外筒環(huán)隙向下冷卻塔壁后從一次出口出塔，出塔后與合成塔近路的冷氣體混合，進入氣氣換熱器冷氣入口，通過管間并與殼內熱氣體換熱。二、三、四層 (觸 媒 )溫度，一路作為塔底副線調節(jié)一層溫度，另一路為二入主線氣體，通過下部換熱器管間與反應后的熱氣體換熱、預熱后沿中心管進入觸媒層頂端，經過四層觸媒的反應后進入下部換熱器管內，從二次出口出塔、出塔后進入廢熱鍋爐進口，在廢熱鍋爐中副產 25MPa 蒸氣送去管網，從廢熱鍋爐出來后分成二股，一股進入氣氣換熱器管內與管間的冷氣體換熱，另一股氣體進入鍋爐給水預熱器在管內與管間的脫鹽，脫氧水換熱，換熱后與氣氣換熱器出口氣體會合，一起進入水冷器。在冷交換器管內被管間的冷氣體換熱，冷卻后出冷交換器與壓縮送來經過新鮮氣濾油器的新鮮氣氫氣、氮氣會合進入氨冷器，被液氨蒸發(fā)冷凝到 5～ 10℃，被冷凝的氣體再次進入冷交，在冷交下部氣液分離，液氨送往氨庫氣體與熱氣體換熱后再次出塔，進入合成塔再次循環(huán)。 入塔甲烷含量： y5CH4=％ （ +） 100％ =％； 入塔氫含量： y5H2=［ 100（ +17）］ 3/4100％ =％； 入塔氬含量： y5Ar=17％ ％ =％； 入塔氮含量： y5N2=［ 100 （ +17）］ 1/4100％ =％ 表 42 入塔氣組分含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 （ 2）合成塔出口氣組分： 以 1000kmol 入塔氣作為基準 求出塔氣組分， 由下式計算塔內生成氨含量： MNH3=M5 (y8NH3y5NH3)/ (1+y8NH3) =1000( )/ (1+) = 出塔氣量 : M8=入塔氣量 —生成氨含量 == 出塔氨含量： y8NH3=％ 出塔甲烷含量： y8CH4=(M5/M8)y5CH4=(1000/)％ =％ 出塔 氬 含量： y8Ar=(M5/M8)y5Ar=1000/％ =％ 出塔氫含量： y8H2=3/4(1y8NH3y8CH4y8Ar)100％ =3/4()100％ =％ 出塔氮含量： y8N2=1/4()100％ =％ 表 43 出塔氣體組分含量（％） NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 100 （ 3）合成率： 合成率 =2MNH3/［ M5(1y5NH3y5CH4y5Ar)］ 100％ =2［ 1000()］ 100％ =％ 氨分離器氣液平衡計算 表 45 已知氨分離器入口混合物組分 m(i) NH3 CH4 Ar H2 N2 小計 查 t=35℃ ， P= 時各組分平衡常數： 表 46 各組分平衡常數 KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 設 （ V/L） = 時，帶入 L(i)=m(i)/［ 1+(V/L)K(i)］ =L(i): LNH3=mNH3/［ 1+(V/L)KNH3］ = LCH4= mCH4/［ 1+(V/L)KCH4］ = Kmol LAr=mAr/［ 1+(V/L)KAr］ = Kmol LH2=mH2/［ 1+(V/L)KH2］ = LH2=mN2)/［ 1+(V/L)KN2］ = Kmol L 總 = L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)= Kmol 分離氣體量： V=1L== Kmol 計算氣液比： （ V/L）＇ = 誤差 ［（ V/L） （ V/L）＇］ /（ V/L） =（ ） /100％ =％ ，結果合理。兩種液體百分比估算值，即水冷后分離液氨占總量的白分數。 液氨貯槽入口 1Kmol 液體計算為準，即 L0=1Kmol，入口液體混合后組分含量： m(0i)=L(15)X15i+L16X16i = G％ L0X15i+(1 G％ )X16i =+ 混合后入口氨含量： m0NH3=+= 混合后入口甲烷含量 : m0CH4=+= 混合后入口氬含量 : m0Ar=+= 混合后入口氫含量： m0H2=+= 混合后入口氮含量： m0N2=+= 表 411 液氨貯槽入口液體含量 m0NH3 m0CH4 m0Ar m0H2 m0N2 小計 當 t=17℃ ， P= 時，計算得熱平衡常數： 表 412 各組分的平衡常數 KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根據氣液平衡 L(i)=m(0i)/[1+(V/L)k(i)],設 (V/L)=,代入上式得 : 出口液體氨含量： LNH3=m0NH3/[(1+(V/L)kNH3] =(1+)= Kmol 出口液體甲烷含量： LCH4=m0CH4/[ 1+(V/L)kCH4] =(1+170)= Kmol 出口液體氬含量： LAr=m0Ar/[ 1+(V/L)kAr] =(1+540)= Kmol 出口液體氫氣含量： LH2=m0H2/[ 1+(V/L)kH2] =(1+575)= Kmol 出口液體氮氣含量： LN2=m0N2/[ 1+(V/L)kN2] =(1+620)= Kmol L(總 )=,V==,(V/L) ＇ =V/L=,誤差 =()/=％，假定正確。(0i)=L(21i)/L(21): 入口液體中氨含量 m180。(0CH4)=100﹪ =﹪ 入口液體中氬含量 m180。(0H2)= 100﹪ =% 入口液體中氮 氣含量 m180。(0i)≈ M180。 圖 42 系統(tǒng)示意圖 由前計算數據如下表： 表 415 各組分的含量 名稱 NH3 CH4 Ar H2 N2 氣量 補充氣 V 補 放空氣 V 放 弛放氣 液氨 入塔氣 V 入 出塔氣 V 出 根據物料平衡和元素組分平衡求 V 補 ,V 放 ,V 入 ,V 出 ： 循環(huán)回路中氫平衡： V 補 yH2補 =V 放 yH2 放 ＋ V 弛 yH2弛 +3/2V 放 yNH3放 +3/2V 弛 yNH3弛 +3/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉① 循環(huán)回路中氮平衡 : V 補 yN2補 =V 放 yN2 放 ＋ V 弛 yN2弛 +1/2V 放 yNH3放 +1/2V 弛 yNH3弛 +1/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉② 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 : V 補 (yCH4 放 +yAr 放 )=V 弛 (yCH4 放 +yAr 放 )+V 弛 (yCH4 弛 +yAr弛 ) V 補 (+)=V 放 (+)+(+) V 補 = 放 + ┉┉┉┉┉┉③ 循環(huán)回路中惰性氣體平衡 :V 出 yNH3V 入 yNH3 入 =V 放 y 放 +V 弛 y NH3 弛 +LNH3 出 入 = 放 + ┉┉┉┉┉┉④ 循環(huán)回路中總物料體平衡 : V 入 =V 出 + V 補 V 放 V 弛 LNH3= V 出 + V 補 － V 放= V 出 + V 補 － V 放 ┉┉┉┉┉┉⑤ 聯(lián)立 ①②③④⑤ 各式解得： V 放 = m３ 。 V 出 = m３ 。 即 V8=V9=V10= m3 水冷器物料計算 進器物料：水冷器進氣物料等于熱交換器出口物料，即 V10 入 = m3 出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝；由氨分離器氣液平衡計算得氣液比(V/L)=,有如下方程 : V11 出 /L11 出 =(V/L)= ┉┉┉┉┉┉① V11 出 +L11 出 =L10 入 = ┉┉┉┉┉┉② 將 V11 出 = 出 帶入 ② 得 : L11 出 = m3 V11 出 = m3 出口氣 體組分由 V11i=V11 出 y11i得 : 其中， NH3 V11NH3=%= CH4 V11CH4=% = Ar V11Ar= % = H2 V11H2=% = N2 V11N2=% = 出口液體各組分由 L11i=V8iV11i 其中， NH3 L11NH3= = CH4 L11CH4= = Ar L11Ar= = H2 L11H2= = N2 L11N2= = 氨分離器物料計算 進器物料：氨分離器進器總物料等于水冷器出口氣液混合物總物料 即 V11=V11 出 +L11 出 = + = m3 出器物料：氣液混合物在器內進行分離，分別得到氣體和液體 出器氣體 V12＝ V11 出 ＝ m3，出器液體 L15＝ L11 出 ＝ m3 氨分離器出口氣體放空 V13= m3 其中， NH3 V13NH3=% = CH4 V13CH4=% = Ar V13Ar= % = H2 V13H2=% = N2 V13N2=% = 冷交換器物料計算 進器物料：進器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量 V14=V12V13= = m3 其中， NH3 V14NH3= % = m3 CH4 V14CH4= % = m3 Ar V14Ar= %= m3 H2 V14H2= % = m3 N2 V14N2= % = m3 出器物料（熱氣）： 設熱氣出口溫度 17℃ 查 t=17℃ ,P= 氣相平衡氨含量 y NH3=﹪，計算熱氣出口冷凝液氨時，忽略溶解在液氨中的氣體。 查 t=35 ℃ ， P= 時的各組分比熱容并計算得： 表 417 各組分含量，分壓及比熱容 N2 H2 CH4 Ar NH3 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp1=++++=3(Kmol℃ ) 熱氣體帶入熱量 Q1=V1Cp1t1=35=(4)冷氣體帶入熱量 查 t4=10℃ ， P= 時各組分比熱容并計算得： 表 418 各組分含量，分壓及比熱容 N2 H2 CH4 Ar NH3 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp4=++++=(Kmol℃ ) （ 5）氨冷凝熱 設熱氣體出口溫度為 20℃ ，熱氣體在器內由 35℃ 冷卻到 20℃ ，然后 進行氨冷凝，查氨冷凝熱 INH3=液氨冷凝放出熱量 Q 冷 =20= KJ/tNH3 （ 6）液氨帶入熱量查 10℃ 液氨比熱容 Cp= KJ/kg℃ 液氨帶入熱： Q4L=17(10)= KJ/tNH3 （ 7）熱氣體帶入熱 查 t3= 20℃ ， P= 時的各組分在常壓下， 17℃ 的摩爾比熱容并計算得： 表 419 各組分含量，分壓及比熱容 N2 H2 CH4 Ar NH3 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp=++++=33.83KJ/Kmol℃ 熱氣體帶出熱量： Q3=V3Cp3t3=17=（ 8）熱氣體中液氨帶出熱 查 20℃ 液氨比熱容 Cp= ℃ Q3L=1717=（ 9） 冷氣體中分離液氨帶出熱 Q2=Q4L=（ 10）冷氣體出口帶出熱 Q5=Q1+Q4+Q冷+Q4LQ3Q3LQ4L=+=48Q5=V5Cp5t5 t5=Q5/V5Cp5=489324Cp5=設 t5=30℃ ,P=： 表 420 各組分含量，分壓及比熱容 N2 H2 CH4 Ar NH3 氣體含量 各組分分壓 Cp Cp5=++++=(Kmol℃ ) t5=℃ （ 11）冷交換器熱量負荷計算 ΔQ放 =（管內熱氣帶入熱 +管內液氨冷凝熱） （管內熱氣帶出熱 +管內液氨帶出熱） =(+)(+) = KJ/tNH3 （ 1） 氣體帶入熱量 Q3 由冷交換器熱量計算的 Q= KJ/tNH3 （ 2） 氣體中液氨帶入熱量 Q3由冷交換器熱量計算得： Q3=（ 3） 氨冷器中氣氨冷凝熱 查 10℃ 氣氨冷凝熱（《小氮肥長工藝設