河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
Ar L15AR =907.486?0.0012=1.089m3 H2 L15H2 =907.486?0.0007=6.352m3 N2 L15N2 =907.486?0.0006=2.117m3 冷交换器入槽液体L 16 =596.217m3
其中：NH3 L16 NH3 =596.217?0.9852=587.393m3
CH4 L16CH4 =596.217?0.003=1.789m3 Ar L16AR =596.217?0.0009=0.5372m3 H2 L16H2 =596.217?0.0067=3.995m3 N2 L16N2 =596.217?0.0023=1.303m3 入槽混合物料：
L 21 = L 15 + L 16 =907.486+596.217=1503.703m3 各组分物料含量：L 21i = L 15i + L 16i
其中：NH3 L21 NH3 =840.509+587.393=1427.902m3
CH4 L21CH4 =10.617+1.789=12.406m3 Ar L21AR =1.089+0.537=1.626m3 H2 L21H2 =6.352+3.995=10.347m3 N2 L21N2 =2.117+1.371=3.488m3
百分含量： x21NH3 = L 21i/ L 21
1427.902其中 NH3 x21 NH3 = ?100%?97.959%
1503.703 CH4 x21CH4 = Ar x21AR = H2 x21H2 = N2 x21N2 =
12.406?100%?0.825%
1503.7031.626?100%?0.108%
1503.70310.347?100%?0.688%
1503.7033.488?100%?0.42%
1503.703出槽物料：液氨贮槽出口驰放气 V20 =105.77m3 其中：NH3 V20 NH3 =105.77?0.4158=43.979m3
CH4 V20CH4 =105.77?0.1858=19.6552m3 Ar V20AR =105.77?0.0473=5.003m3 H2 V20H2 =105.77?0.2894=30.609m3 N2 V20N2 =105.77?0.0527=5.757m3
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出口液氨总物料：
L19= L21–L20=1427.902-43.979=1383.923m3 其中：
NH3 L19NH3=L21NH3–L20NH3=1503.703-105.77=127.993m3 CH4 L19CH4 = L 21CH4–L 20CH4 =19.652-12.406=7.246m3 Ar L19AR = L 21AR–L 20AR =5.003-1.626=3.377m3 H2 L19H2 = L 21H2–L 20H2 =30.609-10.347=20.262m3 N2 L19N2 = L 21N2–L 20N2 =34.88-5.757=29.123m3 各组分百分含量： 其中：NH3 x19 NH3 =
CH4 x19CH4 =Ar x19AR =H2 x19H2 =N2 x19N2 =
1297.933?100%?98.978%
1383.9237.246?100%?0.664%
1383.9233.377?100%?0.021%
1383.92320.626?100%?0.158%
1383.92329.123?100%?0.179%
1383.9231297.933?17?985.038 22.4液氨计算核算：NH3=
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2.2 热量衡算
2.2.1 冷交换器热量计算
（1）热气进口温度 冷交换器热气紧搂温度等于水冷器气体出口温度，由题意知t=25℃
（2）冷气进口温度 为了保证合成塔入口氨含量在2.0%，出氨冷气气体的氨含量必须等于或小于2.0%，设过饱和度为10%，则在该冷凝器下的平衡氨含量为：
yNH3?0.02?100%?1.82% 1.1查知平衡氨含量此时，冷凝温度t2 =-10 o，故冷气进口温度等于-10 o
(3)热气体带入热量 热气体在器内处于氨饱和区内，计算气体比热容时先求常压下比热容，然后用压力校正的方法计算实际的气体比热容。
查t14=25℃，p=30Mpa时的各组分比热容并计算得：
气体含量 各组分分压Mpa 表15t14=25℃，p=30Mpa时的各组分比热容 Ar N H CH 224NH 30.1655 0.5367 0.1705 0.0353 0.092 4.665 14.001 6.615 1.959 2.76 各组分在25度Cp′ 56.430 53.120 71.854 38.372 148.975 Cp′=65.622KJ/（kmol·℃）
热气体带入热量
Q14=V14Cp14t14=
8944.104?25?65.622?655055.795KJ/tNH3 22.4（4）冷气体带入热量
查t2=-10℃，p=30Mpa时的各组分比热容并计算得： 气体含量 各组分分压Mpa 表16 t2=-10℃，p=30Mpa时的各组分比热容 N2 H2 CH4 AR NH3 0.1956 0.5877 0.1519 0.0448 0.0200 5.868 17.631 4.557 1.344 0.600 各组分在35度Cp′ 49.533 44.141 57.057 32.103 68.97 28
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Cp′=47.115KJ/（kmol?℃）
冷气体带入热量
Q2=V2Cp2t2=
11323.505?47.115?(?10)??238172.740KJ/tNH3
22.4（5）氨冷凝热 设热气体出口温度为15℃，热气体在器内由35℃冷却到15℃，然后进行氨冷凝，查氨冷凝热INH3 =1698.334 KJ/(Kmol?℃) 液氨冷凝放出热量
299.883Q冷= ?20?1698.334?454733.48KJ/tNH3
22.4（6）液氨带入热量
查-10℃时液氨比热容Cp =4.556KJ/(Kmol?℃)
596.217液氨带入热：Q2L=?15?4.556?（?10）?18189.942KJ/tNH3
22.4（7）热气体带出热
查t17=15℃，p=30Mpa时的各组分比热容并计算得：
Cp′=50.745KJ/（kmol?℃）
Cp14 = Cp′+⊿Cp =50.850KJ/(Kmol?℃)
热气体带入热量
Q17=V17Cp17t17=
8224.684?50.850?15?280061.505KJ 22.4（8）热气体中液氨带出热
查15℃时液氨比热容Cp=4.765KJ/(Kmol?℃)
299.883液氨带出热：Q17L= ?15?4.682?20?18804.271KJ/tNH3
22.4（9）冷气体中分离液氨带出热
Q16?Q2L=-18189.942KJ/tNH3
(10)冷气体出口带出热
Q3 = Q14+Q2+Q冷+Q2L-Q17-Q17L-Q2L
=655 055.795-238 172.740+454 733.48-18 189.942-280 061.505- 18 804.271+18 189.942=572 795.759KJ
Q572795.759?22.41132.635?Q3=V3Cp3t3 t3=3?
V3CP311328.116CP3CP3设t3=30℃，p=30Mpa时的各组分比热容并计算得：
表17 t3=30℃，p=17Mpa时的各组分比热容
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气体含量 各组分分压Mpa N2 H2 CH4 AR NH3 0.1956 0.5877 0.1519 0.0448 0.02 5.868 17.631 4.557 1.344 0.600 各组分在30度Cp′ 59.630 53.120 71.755 37.362 82.764 ??0.1956?56.930?0.5877?53.120?0.1519?71.755?CP 0.0448?37.362?0.02?82.764=56.582KJ/(Kmol?℃)
1132.635t3 =?20.018℃
56.582（11）冷交换器热量负荷计算 ⊿Q
放
=（管内热气带入热+管内液氨冷凝热）-（管内热气带出热+管内液氨
带出热）=887 345.342KJ
2.2.2 氨冷器热量计算
? （1）气体带入热量Q17由冷交换器热量计算得：Q=280 061.505KJ/tNH3
?L （2）气体中液氨带入热量Q17?L=18 804.271KJ/tNH3 由冷交换器热量计算得 Q17（3）氨冷器中气氨冷凝热
查-10℃气氨冷凝热《小氮肥厂工艺设计手册》INH3=1 295.633KJ/(Kmol?℃)，则气氨冷凝热
300.945Q冷=?17?1295.633?295917.082KJ/tNH3
22.4（4）新鲜气带入热量 Q1
表18 T1=35℃，p=30Mpa时的各组分比热容 N2 H2 CH4 AR 0.2517 0.7316 0.0129 0.0038 7.551 21.948 0.387 0.114 气体含量 各组分分压Mpa 各组分在40度Cp′ 54.005 50.453 61.112 35.530
然后用叠加的方法计算实际的混合热容
Cp1=0.2517?54.005?0.7316?50.453?0.0129?61.112?0.0035?35.53
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