河南城建学院毕业论文（设计）
由t4=29℃，p=31.458Mpa时的常压下各组分比热容并计算得： Cp°=29.162kJ/（kmol.℃） pc=2.991Mpa Tc=88.955K Pr=P/ pc =10.517 TR =T/ Tc=3.288
查《小氮肥厂工艺设计手册》附图 ⊿ Cp=2.559kJ/（kmol.℃）
Cp14 = Cp°+⊿ Cp =31.721kJ/（kmol.℃）
C?误差=
p?C?p?Cp?100%=-0.473% ,气体带出热量Q4 =349371.2496 kJ
循环机热平衡汇总表
收 方 支 方 ? 气体代入热量Q3压缩热QN 小计 139474.2248kJ 209897.0248kJ 349371.2496kJ 气体代入热量Q4349371.2496kJ 349371.2496kJ 4.4合成塔热量计算
合成塔热量计算示意图
(1) 环隙温升t6的计算
41
河南城建学院毕业论文（设计）
设合成塔环隙高度h=13.5m,由经验公式知，环隙每米温升按1.46oC计,则合成塔一出温度t6为：
t6= t5+1.46h=29+1.46 ?13.5=48.71oC (2) 气体带入热量Q5
由前计算Q4=349371.2496kJ,因油分离器内无温升变化（忽略热损失）。所以Q5=Q4=349371.2496 (3) 气体反应热QR
设合成塔二出温度365 oC假定气体在塔内先温升至出口温度后再进行氨合成反应。在压力P=30.388Mp下的气体反应热简化计算式为： -HR=11599+3.216t ,将t=365oC带入得： -HR=11599+3.216?365=12772.84kcal/kmol = 53390.47kJ/mol 由物料平衡计算知氨产量
?VNH3=2087.8m3(标)=93.33kmol
则合成塔内反应热QR=（-HR）??VNH3=53390.471?93.33=4982933.6006kJ (4) 二次入塔气体带入热量Q7
由热平衡知
Q7=( Q6+ Q8+ Q损)-( QR+ Q5) =V7Cp7t7
Q?∴ t=
7
6?Q8?Q损???QR?Q5?V7Cp7t7
(5)合成塔一出气体带出热量Q6
查t=48.71 oC P=30.388Mp混合气体热容，按高压分压叠加法计算得Cp6=30.962kJ/(kmol. oC)。 ∴Q6=
17075.67272?30.962?48.71
22.4 =1149679.903kJ
42
河南城建学院毕业论文（设计）
（6）合成塔二出气体带出热量Q8 当t=365 oC P=30.388 Mp
查≤小氮肥厂工艺设计手册≥附图1-5-1至1-5-18的各组分气体比热容并计算得Cp8=35.216kJ/(kmol. oC)
∴Q8= V8Cp8t8 =8712022.66kJ (7)合成塔热损失
根据经验公式Q损=awFw(tw –tB),设塔壁温度tw=80 oC，空气温度-5 oC，塔外壁高 h′=15m ,外径D=1.008m 。
则 aw=0.209 tw+33.44=0.209 ?80+33.44 =50.16kJ/(m2.h. oC) Q损=50.16F(tw –tB)
=50.16?3.14?1.008?15?85 =202422.085kJ (8)合成塔二入温度计算
将上式数据带入t7温度计算式中得：
=
4731819.7924
762.30682Cp76207.23791
Cp7=
设t7′=186.5oC查≤小氮肥厂工艺设计手册≥附图1-5-1至1-5-18的各组分气体比热容并计算得Cp7=31.513kJ/(kmol. oC) 则 t7=196.973880C
误差=
t7-t?7?100%=0.0531% t7假设值与计算值基本相符,计算有效。 ∴合成塔气体二次入口带入热量
Q7=4731819.7924kJ
43
河南城建学院毕业论文（设计）
（9）合成塔绝热温升核算
?yNH ?-HR?Q?13由 △t== ??损?
?1+y8Nt ?CpNH3??11式中Cp=(Cp7+Cp8)= (31.513+35.213)=33.363kJ/(kmol. oC)
220带入上式得：△t=185.15882C
∴t6= t7+185.15882oC=382.1322oC 与前面假设基本相符，计算有效。
合成塔热平衡总汇表
收 方 支 方 一次气体进口带入热 量Q5 二次气体进口带入热量Q7 反应热QR 小计 349371.2496kJ 4731819.7924 kJ 4982933.6006 kJ 10064124.648 kJ 20128247.2165kJ 一次气体出口带出热 量Q6 二次气体出口带出热量Q8 热损失Q损 1149679.903 kJ 87120022.66 kJ 202422.085 kJ 10064124.648 kJ 20128247.2165kJ 4.5废热锅炉热量计算
（1）管内热气体带入热量 Q8
由合成塔热平衡计算 Q8=87120022.66kJ （2）管内热气体带出热量 Q9 设t9=220oC ，p=29.4Mp
查≤小氮肥厂工艺设计手册≥附图1-5-1至1-5-18的各组分气体比热容并计算得Cp9=34.895kJ/(kmol. oC) ∴ Q9=V9Cp9t79
=5768299.46kJ （3）废热锅炉热负荷
?Q= Q9- Q8=-2943723.2kJ
44
河南城建学院毕业论文（设计）
(4)软水量计算
设废热锅炉加入软水温度t=30oC, 压力P=1.274Mp,副产1.274Mp的饱和蒸汽。需软水量X 。
查 软水焓 I1=125.484kJ/kg 蒸汽焓 I2=27840716kJ/kg 由热平衡得
?Q=X（I2-I1）
X??Q?1106.9825kg I2?I1∴废热锅炉软水带入热量
Q软=X I1=138908.5879.788kJ 蒸汽带出热量
Q蒸=29576140.788kJ
废热锅炉热量总汇表
收 方 支 方 管内气体带入热 量Q8 软水带入热量8712022.66kJ 138908.5879 kJ 3534440.248 kJ 管内热气体带出 热量Q9 蒸汽带出热量5768299.46 kJ 29576140.788 kJ 3534440.248 kJ Q软
Q蒸 45