x) 12.1.7调温水加热器中变换气放出热量计算
温度
入设备变换气温度 281℃ 出设备变换气温度 185℃ 进、出设备湿变换气量 213.9 kmol 变换气带入热Q1 Q1=7037×278=1955523 kJ 变换气带出热
气体在185℃时查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》梅安华1995年,图4-6-1～图4-6-8,计算混合气体的平均比热容.
CO2的恒压比热容40kJ/kmol℃ CO的恒压比热容28kJ/kmol℃ H2的比热容28.5 kJ/kmol℃ N2的比热容29.4 kJ/kmol℃ CH4的比热容43 kJ/kmol℃
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年 H2O过热水蒸汽的平均定压热容0.53kcal/kg℃=39.9kJ/kmol℃
平均比热容CP= 40×0.204+28×0.049+28.5×0.4115+29.4×0.1481 +43×0.087+39.9×0.1777=32kJ/kmol℃ 变换气在185℃时的比热容为32kJ/kmol℃ 组份 % m3（标） kmol kg
Q2=213.9 kmol×32kJ/kmol℃×185℃= 1266288kJ
设备及管道的热损失Q3 设Q3=36815 kJ 变换气放出热
Q=Q1 +Q2 +Q3=1955452 kJ-1266288kJ-36815 kJ =652401 kJ
CO2 20.4 978.9 43.7 1922.8 CO 4.9 235.2 10.5 294 H2 41.15 1971 88.06 176.12 N2 14.81 709.6 31.68 887.04 CH4 0.87 41.66 1.86 29.76 H2O 17.77 851.2 38 684 合计 100 4790.3 213.9 3993.7 y) 12.1.8 水加热器中低变气放出热计算
物料量及温度
进出水加热器的低变气量 同低变炉出口气量 进水加热器低变气温度 232℃ 出水加热器低变气温度 107℃ 热量计算 入热
低变气带入热Q1
低变气在232℃时的比热容CP=32.9 kJ/kmol℃
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Q1=213.9 kmol×32.9kJ/kmol℃×232℃= 1632642kJ
出热
低变气带出热Q2
低变气在107℃时的比热容CP=32.1 kJ/kmol℃
Q2=213.9 kmol×32.1kJ/kmol℃×107℃= 734633kJ
热损失Q3 Q3=12649 kJ 低变气放出热量 Q= Q1- Q2- Q3=1632656kJ-734682kJ-12650 kJ=885333 kJ
z) 12.1.9饱和热水塔物料及热量计算
（1）饱和塔物料及热量计算 已知条件 温度
进塔半水煤气温度 35℃ 出塔半水煤气温度 113℃ 进塔热水温度 116℃ 压力
进饱和塔气体压力 0.883M Pa(9kgf/cm3) 物料量
进塔干半水煤气气量3300Nm3=147.3 kmol
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 35℃时的饱和蒸汽压PH2O=0.05733 kgf/cm3
进塔半水煤气中蒸汽量
G?组份 % 0.05733?147.3?0.944 kmol=21.15 Nm3
9?0.05733CO2 11.13 369.6 16.5 CO 26.83 891 39.8 H2 39.35 1306.8 58.3 N2 20.37 676.5 30.2 CH4 1.29 42.9 1.9 O2 0.39 13.2 0.59 H2O 0.64 21.15 0.94 合计 100 3321.15 148.24 入塔湿半水煤气组成 m3（标） kmol 出塔干半水煤气量 同入塔半水煤气量 a 物料计算
设入塔水量 22000kg 22000kg÷18 kg/kmol=1222 kmol 出塔湿气量
取饱和塔出口气中蒸汽的饱和度为93%, 113℃时的饱和蒸汽压PH2O=1.6144 kgf/cm3 出饱和塔煤气中带出的蒸汽量
G?组份 %
1.6144?147.3?0.93?29.9 kmol=670.75 Nm3
9?1.6144CO2 9.31 CO 22.44 H2 32.91 N2 17.04 CH4 1.08 O2 0.33 H2O 16.89 合计 100 27
出塔湿半水煤气组成 m3（标） kmol 369.6 16.5 891 39.8 1306.8 58.3 676.5 30.2 42.9 1.9 13.2 0.59 670.75 29.9 3970.7 177.2 B热量衡算 入热
气体带入热Q1
35℃干半水煤气比热容CP=29.2 kJ/kmol℃, 蒸汽焓i=612.6kcal/kg=2564.8 kJ/kg 干半水煤气带入热 147.3 kmol×29.2 kJ/kmol℃×35℃=150540 kJ 蒸汽带入热 0.944 kmol×18 kg/kmol×2564.8 kJ/kg=43581 kJ 所以 Q1=150540 kJ+43581 kJ=194121 kJ 水带入热Q2 Q2=22000kg×1 kcal/kg℃×116℃=2552000 kcal=10684714kJ
合计 Q1 +Q2=194121 kJ+10684714kJ =10878835 kJ 出热
气体带出热Q3
113℃时干气比热容CP=29.9 kJ/kmol℃, 蒸汽焓i=643.9kcal/kg=2695.9 kJ/kg 出塔干气带出热 147.3 kmol×29.9 kJ/kmol℃×113℃=497683 kJ 出塔蒸汽带出热 29.9 kmol×18 kg/kmol×2695.9 kJ/kg=1450933 kJ 所以 Q3=497683 kJ +1450933 kJ =1948616 kJ 塔底排出水带出热Q4 塔底排出水量 1222 kmol-29.9 kmol -0.944 kmol=1191.2 kmol=21441 kg 设排水热焓为 H (kJ/kg) Q4=21441 kg×H (kJ/kg)=21441H kJ
热损失 Q5=75086 kJ
合计Q3+ Q4 +Q5=1948616 kJ+21441H kJ+75086 kJ=2023702kJ +21441H kJ 热平衡 10878835 kJ=2023702kJ +21441H kJ H=413 kJ/kg=98.64 kcal/kg
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 过热蒸汽性质表, 得出塔水温 t=98℃
aa) （2）、热水塔物料及热量计算
已知 压力
气体出塔压力0.8Mpa(绝) 温度
气体入口温度107℃ 气体出口温度99℃ 物料量
入塔干气量184.22 kmol 入塔蒸气量29.68 kmol a. 物料计算 塔内蒸汽冷凝量
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设气体出热水塔温度为99℃,在99℃时的蒸汽压
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 99℃时的饱和蒸汽压PH2O=0.9969 kgf/cm3
变换气带出蒸汽量
0.9969?184.22?25.5 kmol
0.8?0.9969塔内蒸汽冷凝量
29.68 kmol-25.5 kmol=4.18 kmol 4.18 kmol×18 kg/kmol=75.24 kg 塔顶进水量
设饱和热水塔的排污由饱和塔底部排出, 排污量为总循环量的0.5%, 则排污量为 1222 kmol×0.5%=6.1 kmol =109.8 kg
塔顶进水量 1191.2 kmol-6.1 kmol=1185.1 kmol 1185.1 kmol×18 kg/kmol=21332kg
外界向系统补水量22000kg -21332kg-75.24 kg=593 kg b. 热量衡算 入热
气体带入热Q1 干低变气组成 组份 % kmol CO2 28.25 52.02 CO 1.18 48.83 2.18 H2 52.33 2158.91 96.38 N2 17.2 709.63 31.68 CH4 1 41.66 1.86 H2O 0 0 合计 100 4125.5 184.22 m3（标） 1165.25 在进气温度107℃干变换气比热容, 查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》梅安华1995年,图4-6-1～图4-6-8,计算混合气体的平均比热容.
CO2的恒压比热容41kJ/kmol℃ CO的恒压比热容29.5kJ/kmol℃ H2的比热容29.8 kJ/kmol℃ N2的比热容29.5 kJ/kmol℃ CH4的比热容40.2kJ/kmol℃
平均比热容CP= 41×0.2825+29.5×0.0118+29.8×0.5233+29.5×0.172+40.2×0.01 11.58+0.348+15.59+5.07+0.402=33kJ/kmol℃
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 饱和蒸汽的焓i=641.7kcal/kg
641.7kcal/kg ×4.184 kJ/ kcal =2684.9 kJ/kg
干变换气带入热 184.22kmol×33 kJ/kmol℃×107℃=650481 kJ 蒸汽带入热 29.68 kmol×18 kg/kmol×2684.9kJ/kg=1434381 kJ 所以 Q1=650481 kJ +1434381 kJ =2084862kJ 塔顶热水带入热Q2
Q2=21332kg×98kcal/kg(98℃时水的焓)=2090536 kcal=8746803 kJ 补充水带入热Q3
设补充水温度60 ℃, 60℃时水的焓为60 kcal/kg=251.04 kJ/kg Q3=593 kg×251.04 kJ/kg=148866.7 kJ
合计 Q1 +Q2+Q3=2084862kJ+8746803 kJ+148866.7 kJ=10980532 kJ
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出热
气体带出热Q4
热水塔出气温度99℃干变换气比热容, 查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》梅安华1995年,图4-6-1～图4-6-8,计算混合气体的平均比热容.
CO2的恒压比热容41kJ/kmol℃ CO的恒压比热容29.5kJ/kmol℃ H2的比热容29.8 kJ/kmol℃ N2的比热容29.5 kJ/kmol℃ CH4的比热容40.2kJ/kmol℃
平均比热容CP= 41×0.2825+29.5×0.0118+29.8×0.5233+29.5×0.172+40.2×0.01 11.58+0.348+15.59+5.07+0.402=33kJ/kmol℃
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 饱和蒸汽的焓i=638.7kcal/kg
638.7kcal/kg ×4.184 kJ/ kcal =2672.32 kJ/kg
干气带出热 184.22kmol×33 kJ/kmol℃×99℃=601846.7 kJ
蒸汽带出热 25.5 kmol×18 kg/kmol×2672.32 kJ/kg=1226595 kJ Q4=601846.7 kJ+1226595 kJ=1828442 kJ 热水带出热Q5
设出热水塔热水的焓为H kJ/kg
Q5=22000 kg×H kJ/kg=22000 H kJ 热损失Q6
设Q6=22090 kJ
合计 Q4 +Q5 +Q6=1828442 kJ+22000 H kJ+22090 kJ=1850532 kJ +22000 H kJ 热平衡 1850532 kJ +22000 H kJ=10980532 kJ H=413 kJ/kg=99 kcal/kg
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 过热蒸汽性质表, 得热水塔排水温度为 t=100℃
(3). 进饱和塔水温核算 调温水加热器供热652349 kJ 水加热器供热885324 kJ 水吸收热
H?652349kJ?885324kJ?69.9kJ/kg
22000kg进塔热水的焓H=413 kJ/kg+69.9 kJ/kg=482.9 kJ/kg=115.4 kcal/kg
查《氮肥工艺设计手册》理化数据分册 石油化学工业出版社1977年, 过热蒸汽性质表, 得 t=115℃
与所设的饱和塔热水进口温度116℃接近.
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