河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
=51.428 KJ/（kmol?℃）
所以：新鲜气带入热量
2980.23?51.428?35=239 480.107KJ/tNH3 Q1=V1Cp1t1 =
22.4氨冷器收入总热量
?+Q17?L+Q冷+Q1 Q = Q17=2 280 061.505+18 804.271+295 917.082+239 480.3107 =834 262.965 KJ/tNH3
（5）氨冷器入口混合气温度t18 计算 有热平衡Q18= Q-Q冷=V18Cp18t18+V18LCp18Lt18
=834 262.965-295 917.082=538 345.883KJ/tNH3
1Q18?V181303.975所以：t18 ==
V18LCP?0.026CP1818LCp18?Cp18LV18表19 t18=27℃，p=30Mpa时的各组分比热容并计算得 N2 H2 CH4 AR NH3 0.1891 0.5612 0.1776 0.0525 0.0196 5.673 16.836 5.328 1.575 0.588 气体含量 各组分分压Mpa 各组分在30度Cp′ 54.148 50.169 64.664 36.098 137.85
Cp′=54.476KJ/（kmol?℃）
由t1=26℃查《小氮肥厂工艺设计手册》液氨的比热容
Cp18L =4.865 KJ/（kg*℃） 代入上式
t18 =
1303.975?26.882?27
54.476?0.026?4.856与假设一致。
混合后氨冷器入口热气温度26℃。
（6）由冷交换器热量计算Q′2 =-238 172.740KJ/tNH3 （7） 气体中液氨带出热量Q′2L
由冷交换器热量计算 Q′2L=-18 189.942KJ/tNH3 （8）液氨蒸发吸收热量Q吸
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有热量平衡计算
??Q2?L? Q吸?Q入??Q2=834 262.965-(-283 172.740-18 189.942) =1 090 625.647KJ/tNH3
查25℃液氨焓INH3 =530.123KJ/(Kmol?℃)（由液氨贮槽来） -15℃蒸发焓
INH3,9=1 542.223kg
△INH3= INH3，9-INH3，L=1 542.223-520.123=1 012.1KJ/kg (9) 冷冻量计算
W = Q吸/△INH3=
1090625.947?107.762kg
1012.1
收 方 ? 气体带入热量Q17表20 氨冷器热量平衡汇总表(KJ/tNH3) 支 方 280061.505 18804.271 ? 气体带出热量Q2-238172.740 ?L 液氨带入热量Q17?L -18189.942 液氨带出热量Q2气体中氨冷凝热Q冷 295917.0 新鲜气带入热Q1 小计 239480.107 834262.965 冷冻量Q吸 小计 1090625.647 834262.965 2.2.3 循环机热量计算
（1） 循环机出口气体温度计算
由《小氮肥厂工艺设计手册》得循环气中各组分的绝热指数如表17： K1 NH3 0.092 表21 循环气中各组分的绝热指数
CH4 AR H2 0.1705 0.0353 0.5367 N2 0.1655 根据公式
y1??入i k?1ki?1得： K=2.654
?P?出T出?T入??P?入?k?1k
由前已知T入=30+273=303K
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P出=30Mpa , P入=27.03Mpa得 T出=303?1.110.2826=301.201K=38.201℃≈38℃ （2） 气体带入热量
由前计算 Q′3 =572 795.795KJ/tNH3 （3） 压缩功
?1p出kkkZ2W?20.324PV[()?1] 11k?1p入Z1P入=27.03Mpa P出= 30Mpa K= 2.654, Z2=1.13, Z1=1.02 式中V 1=V0p0T?2.202m3/min PT10将上述数据带入压缩功计算公式得：
W=82.132KW
压缩热 QW =3 600W=3 600?82.132=295 675.200KJ/tNH3 （4）气体带出热量
有热平衡得：Q4 = Q3 +QW =572 795.759+295 675.200=868 470.959KJ/tNH3 因为: Q4=V4Cp4t4 Q868470.959?22.4所以：Cp4 =4?℃ ?57.581KJ/Kmol·
V4t411408.41?38表22 t4=38℃，p=30Mpa时的常压下各组分比热容并计算得 N2 H2 CH4 AR NH3 气体含量 各组分分压Mpa 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′ 56.930 53.120 71.755 37.362 82.764 Cp′=56.582KJ/(Kmol?℃)
Cp?C??57.581?56.582p?误差= =0.76% ?100%=
56.581Cp计算正确。
气体带出热量Q4 =476 358.788KJ/tNH3
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表23 循环机热平衡汇总表（KJ/tNH3） 收方 支方 ? 气体带入热量Q3572795.759 295675.200 868470.975 气体代入热量Q4 小计 868470.959 压缩热QN 小计 868470.975 2.2.4 合成塔热量计算
合成塔热量计算示意图
图2 合成塔进出口热量计算示意图 （1） 环隙温升t6的计算
（2）设合成塔环隙高度h=14.000m,由经验公式知，环隙每米温升按1.56oC计,则合成塔一出温度t6为：
t6= t5+1.56h=38+1.56?14≈60oC （3）气体带入热量Q5
由前计算Q4=868 470.959KJ/tNH3,因油分离器内无温升变化（忽略热损失）。所以Q5=Q4=868 470.959KJ/tNH3 （4）气体反应热QR
设合成塔二出温度370 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=30Mp下的气体反应热简化计算式为：
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-HR=11 599+3.216t ,将t=370oC带入得：
-HR=11 599+3.216?370=12 788.92Kcal/（Kmol·tNH3）
= 53 457.686KJ/(Kmol·tNH3)
由物料平衡计算知氨产量
?VNH3=1 114.739m3(标)=49.765kmol 则合成塔内反应热
QR=（-HR）??VNH3
=53 390.471?49.765=265 6976.789KJ (5)二次入塔气体带入热量Q7 由热平衡知
Q7=( Q6+ Q8+ Q损)-( QR+ Q5) =V7Cp7t7
（Q6?Q8?Q损）?（QR?Q5）∴ t7=
V7CP7(6)合成塔一出气体带出热量Q6 气体含量 各组分分压MPa 表24 t=60 oC P=30MPa混合气体热容 N2 H2 CH4 AR NH3 0.1956 0.5877 0.1519 0.0448 0.02 5.868 17.631 4.557 1.344 0.6 各组分在56度Cp′ 46.389 44.391 58.938 31.726 63.954 计算得Cp6=46.817KJ/(kmol. oC)。
11408.41 Q6=?46.817?60=1430645.172KJ/tNH3
22.4(7)合成塔二出气体带出热量Q8 当t=370 oC P=30MPa 表25 t=60C P=30MPa混合气体各组分比热容 N2 H2 CH4 AR NH3 0.1425 0.4275 0.2027 0.0598 0.17 4.275 12.825 6.081 1.794 5.1 58.185 气体含量 各组分分压Mpa 各组分在56度Cp′ 36.717 35.363 66.211 25.08
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