河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
LCH40.0017?100%?0.17% XCH4==
L0.981出口液体氩含量：
LAR0.0002?100%?0.02% XAR==
L0.981出口液体氢含量：
LH20.0006?100%?0.06% XH2==
L0.981出口液体氮含量：
LN20.0008?100%?0.09% XN2==
L0.981表12 液氨储槽出口液氨组分（%） NH3 99.66 CH4 AR H2 N2 合计 0.17 0.02 0.06 0.09 100 出口弛放气组分含量 弛放气氨含量：
yNH3=
M0NH3?LNH30.9818?0.9777?100%?41.58% =
V0.019 弛放气甲烷含量：
yCH4=
M0CH4?LCH40.0077?0.0017?100%?18.58% =
V0.019弛放气氩含量：
yAR=
M0AR?LAR0.0011?0.0002?100%?4.73% =
V0.019弛放气氢含量：
M0H2?LH20.0038?0.0006?100%?29.84% yH2==
V0.019弛放气氮含量：
M0N2?LN20.0056?0.0008?100%?5.27% yN2==
V0.019
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表13 弛放气组分含量（%） NH3 41.58 CH4 AR H2 N2 合计 18.58 4.73 29.84 5.27 100 2.1.9 液氨储槽物料计算
以液氨储槽出口一吨纯液氨为基准折标立方米计算，液氨储槽出口液体量。
1000?22.4?1322.14Nm3 L19=
0.9966?17其中：
氨 L19NH3=L19x19NH3=1322.14?99.66%?1317.64m3 甲烷 L19CH4=L19x19CH4=1322.14?0.17%?2.45 m3 氩 L19Ar=L19x19AR=1322.14?0.02%?0.26 m3 氢 L19H2=L19x19H2=1322.14?0.06%?0.79 m3 氮 L19N2=L19x19N2=1322.14?0.09%?1.19 m3 液氨储槽出口弛放气
V （）= 0.08
L V20=0.08L19=0.08?1322.14=105.77 m3 其中：
氨 V20NH3=V20y20NH3=105.77?41.58%=43.979 m3 甲烷 V20CH4=V20y20CH4=105.77?18.58%=19.652 m3
氩 V20AR=V20y20AR=105.77?4.73%=5.003 m3 氢 V20H2=V20y20H2=105.77?29.84%=31.561 m3 氮 V20N2=V20y20N2=105.77?5.27%=5.574 m3
液氨储槽出口总物料=L19+V20=1322.14+105.77=1427.91m3 液氨储槽进口液体
由物料平衡：入槽总物料=出槽总物料 L21=L19+V20=1427.91m3 入口液体各组分含量计算 L21i=L19i+L20i
其中：氨 L21NH3=1317.64+43.979=1361.619 m3 甲烷 L21CH4=2.45+19.652=22.102 m3
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氩 L21Ar=0.26+5.003=5.263 m3 氢 L21H2?0.79+31.561=32.351 m3 氮 L21N2=1.19+5.574=6.764 m3
由上得 L21=1428.1m3
入口液体中组分含量核算，由m’0i= 入口液体中氨含量： m?=0NH3L21i得： L21L21NH31361.619?100%?96.16% =
L211428.1入口液体中甲烷含量：
?CH4=m0L21CH422.102?100%?1.55% =
L211428.1入口液体中氩含量：
L21AR5.263?A=m0?100%?0.37% =
L211428.1R入口液体中氢含量：
L21H232.351?H2=?100%?1.44% m0=
L211428.1入口液体中氮含量：
?N2=m0L21N26.764?100%?0.48% =
L211428.1?i? M0i 合成系统物料计算 即 m02.1.10 合成系统物料计算
将整个合成看做一个系统，进入该系统的物料有新鲜补充气V补，离开该系统的物料有放空气V放，液氨贮槽驰放气V驰，产品液氨L氨，如右图所示： 由前计算数据列入下表 名称 补充气 放空气 弛放气 NH3 CH4 表14 Ar 0.0038 0.0353 0.0473 H2 N2 气量 V补 V放 105.77 — 0.0920 0.4158 0.0129 0.1705 0.1858 0.7316 0.5367 0.2984 0.2517 0.1655 0.0527 18
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液氨 入塔气 出塔气 0.9966 0.0200 0.1700 0.0017 0.1519 0.2027 0.0002 0.0448 0.0598 0.0006 0.5877 0.4275 0.0009 0.1956 0.1425 1322.14 V入 V出 根据物料平衡和元素组分求：V补，V放，V出，V入 。
循环回路中氢平衡：
V补yH2补 =V放yH2放+V弛yH2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2L NH3 (1) 循环回路中氮平衡：
V补yN2补 =V放yN2放+V弛yN2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2L NH3 (2)
循环回路中惰性气体平衡
V补(yCH4补+ yAr补)=V放(yCH4放+ yAr放)+V弛(yCH4弛+ yAr弛) (3)
循环回路中氨平衡：
V出yNH3出-V入yNH3入=V放yNH3放+V弛yNH3弛+ L NH3 (4) 循环回路中总物料平衡：
V入=V出+V补-V放-V弛-L NH3 (5)
由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可解得：
V放=130.76 m3 V补=2980.23 m3 V入=11408.41 m3
V出=9982.35 m3
2.1.11合成塔物料计算
入塔物料：V5= V入=11408.41 m3
其中 NH3 V5 NH3 = 11408.41×0.0200=228.168 m3 CH4 V5CH4 = 11408.41×0.1519=1732.973 m3 Ar V5AR = 11408.41×0.0448=511.097 m3 H2 V5H2 = 11408.41×0.0587=6704.725 m3 N2 V5N2 = 11408.41×0.1956=2231.485 m3
合成塔一出，二进物料，热交换器冷气进出物料等于合成塔入塔物料，即
V5 = V6= V7 =11408.41 m3 出塔物料： V8 =9982.35 m3 其中
NH3 V8NH3 =9982.35?0.17=1697.000 m3 CH4 V8CH4 =9982.35?0.2027=2023.422 m3
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Ar V8AR =9982.35?0.0598=596.945 m3 H2 V8H2 =9982.35?0.4275=4267.425 m3 N2 V8N2 =9982.35?0.1425=1422.485 m3 合成塔生成氨量：
VNH3 = V8NH3-V5NH3 =1697.000-228.168
=1468.832 m3 =1114.739 Kg
废热锅炉进出口物料，热交换器热气进出物料等于合成塔出塔物料， 即V8 = V9= V10 =9982.35 m3
2.1.12水冷器物料计算
进器物料：水冷器进气物料等于热交换器热气进出物料，即
V10入=9982.35 m3
出器物料：在水冷器中部分气氨被冷凝，由氨分离器气液平衡计算得，气液比V/L= 10 故有如下方程：
V11出/L 11出= V/L= 10 （1） V11出+ L11出= L10入=9982.35 （2） 将V11出=10L 11出 ，代入（2）得：
9982.35?907.486 m3L 11出= 11V 11出=9982.35-907.486=9074.864 m3 出器气体组分由V11i=V11出y11i得 其中
NH3 V11 NH3 =9074.864?0.0920=834.887 m3 CH4 V11CH4 =9074.864?0.1705=1547.264 m3 Ar V11AR =9074.864?0.0353=320.343 m3 H2 V11H2 =9074.864?0.5367=4870.480 m3 N2 V11N2 =9074.864×0.1655=1501.890m3 出器液体各组分由L 11i = V8i – V11i 其中
NH3 L11 NH3 =1697.000-834.887=862.113 m3 CH4 L11CH4 =2023.422-1547.264=476.158 m3 Ar L11AR =596.945-320.343=276.602 m3 H2 L11H2 =4870.480-4267.455=603.025 m3 N2 L11N2 =1501.890-1422.485=79.405 m3
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