河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
mH20.42.75?0.0006kmol LH2==
1?(V/L)KH21?10?68.230LN2=
0.1425mN2?0.0002kmol =
1?(V/L)KN21?10?57.333分离液体量：
L=LNH3+LCH4+LAr+LH2+LN2
=0.0833+0.0010+0.0001+0.0006+0.0002 =0.0852Kmol 分离气体量：
V=1-L=1-0.0852=0.9148 计算气液比：
VV0.9148 ()ˊ== =10.737
LL0.0852VV()?()?L=10.737?10?100%=7.37% 误差=LV10()L分离液组分含量 液体中氨的含量： XNH3=
LNH30.0833?100%?97.77% =
L0.0852液体中甲烷的含量： LCH40.0010?100%?1.17% XCH4==
L0.0852液体中氩的含量：
LAR0.0001?100%?0.12% XAR==
L0.0852液体中氢的含量：
LH20.0006?100%?0.70% XH2==
L0.0852液体中氮的含量：
XN2=
LN20.0002?100%?0.06% =
L0.0852 11
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表6 分离器出口液体含量（%） NH3 97.77 CH4 AR H2 N2 合计 1.17 0.12 0.70 0.06 100 分离气体组分含量 气体氨含量：
mNH3?LNH30.1700?0.0833?100%?9.20% yNH3==
V0.9148气体甲烷含量：
mCH4?LCH40.2027?0.0010?100%?17.05% yCH4==
V0.9148气体氩含量：
mAR?LAR0.0598?0.0001?100%?3.53% yAR==
V0.9148气体氢含量：
mH2?LH20.4275?0.0006?100%?53.67% yH2==
V0.9148气体氮含量：
mN2?LN20.1425?0.0002?100%?16.55% yN2==
V0.9148 表7 分离器出口气体含量（%） NH3 9.20 CH4 AR H2 N2 合计 17.05 3.53 53.67 16.55 100 2.1.7 冷交换器气液平衡计算
根据气液平衡原理x（i）=y（i）/K(i)，由于冷交换器第二次出口气体含
量等于合成塔进口气体含量，由合成塔入口气体含量y（i）和操作条件下的分离温度可查出K(i)，便可解出x（i）。
表8 t=-10℃，P=17Mpa的平衡常数
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KNH3 0.02 KCH4 KAR KH2 KN2 49.50 52.11 87.20 84.30 冷交换器出口液体组分含量 出口液体中氨含量：
yNH30.02?100%?98.52% XNH3==
KNH30.0203出口液体中甲烷含量：
yCH40.1519?100%?3.0% XCH4==
KCH449.50出口液体中氩含量：
yAR0.0448?100%?0.09% XAR==
KAR52.11出口液体中氢含量：
yH20.5877?100%?0.68% XH2==
KH287.20出口液体中氮含量：
yN20.1956?100%?0.41% XN2==
KN284.30
表9 冷交换器出口液体含量 NH3 98.52 CH4 0.30 AR 0.09 H2 0.68 N2 0.41 合计 100 2.1.8 液氨储槽气液平衡计算
由于氨分离器出口分离液体和冷交换器出口分离液体汇合后进入液氨储槽，经减压后溶解在液氨中的气体会解析，即弛放气。两种液体百分比估算值即水冷后分离液氨占总量的百分数。
(1?y5NH3)(y8NH3?yNH3.分)?100% G%=
(y8NH3?y5NH3)(1?yNH3.分) 13
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=
(1?0.02)(0.17?0.0954)?100%?54.11%
(0.17?0.02)(1?0.0954)水冷后分离液氨占总量的54.11%，冷交分离液氨占总量的45.89%。
以液氨储槽入口1kmol液体为计算基准，即L0=1kmol，入口液体混合后组分含量：
m0i=L15x15i+L16x16i
=G%L0x15i=(1-G%)L0x16i
=0.5411x15i?0.4589x16i 混合后入口氨含量：
m0NH3=0.5411?0.9790+0.4589?0.9852=0.9818 混合后入口甲烷含量：
m0CH4=0.5411?0.0117+0.4589?0.003=0.0077 混合后入口氩含量：
m0Ar=0.5411?0.0012+0.4589?0.0009 =0.0011 混合后入口氢含量：
m0H2=0.5411?0.0063+0.4589?0.0068 =0.0076 混合后入口氮含量：
m0N2=0.5411?0.0018+0.4589?0.0041=0.0056
表10 液氨储槽入口液体含量 m0NH3 98.18 表11 当t=17℃（由热平衡计算得）P=1.500Mpa平衡常数 KNH3 KCH4 KAR KH2 KN2 0.0513 42.25 58.05 92.76 75.18 m0CH4 0.77 m0Ar 0.11 m0H2 0.38 m0N2 0.56 合计 100 m0i根据气液平衡原理 Li= V1?()KiLV）= 0.08， 代入上式得： L出口液体氨含量：
设（
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LNH3=
m0NH30.9818?0.9777kmol =
V1?()KNH31?0.0513?0.08L出口液体甲烷含量：
m0CH40.0077?0.0017kmol LCH4==
V1?()KCH41?0.08?42.250L出口液体氩含量：
0.0011m0Ar?0.0002kmol LAr==
V1?0.08?58.051?()KArL出口液体氢含量：
0.0038m0H2?0.0006kmol LH2==
V1?0.08?92.761?()KH2L出口液体氮含量：
0.0056m0N2?0.0008kmol LN2==
V1?0.08?75.181?()KN2L 出口液体总量：
L= LNH3 +LCH4 +LAr +LH2 +LN2=0.9777+0.0017+0.0002+0.0006+0.0008 =0.981Kmol 出口气体总量
V=1-L=1-0.981=0.019Kmol 计算气液比
VV ()ˊ==0.019=0.081
L0.981L 误差=
0.081?0.08?100%?1.25%
0.08出口液体组分含量 其中，出口液体氨含量：
LNH30.9777?100%?99.66% XNH3==
L0.981出口液体甲烷含量：
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