河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
Cp8=45.117KJ/(kmol. oC)
9982.35?45.117?370=6 571 423.391KJ/tNH3 ∴Q8= V8Cp8t8 =
22.4(8)合成塔热损失
根据经验公式Q损=awFw(tw –tB),设塔壁温度tw=63 oC，空气温度57oC，塔外壁高 h′=20m ,外径D=2.6m 。
则 aw=0.209 tw+33.44=0.209×63+33.44 =46.607KJ/(㎡·h· oC) ∴Q损=46.607F(tw –tB)
=46.607?3.14×2.6×24×57 =520 523.382KJ/tNH3
(9)合成塔二入温度计算
将上式数据带入t7温度计算式中得：
.231t7?8675 CP7设t7′=190oC，P=30Mpa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 N2 气体含量 各组分分压Mpa 各组分在190度Cp′ H2 CH4 AR NH3 0.1956 0.5877 0.1519 0.0448 0.02 5.868 17.631 4.557 1.344 0.6 33.565 32.645 50.578 23.082 57.475 Cp7=35.617KJ/(kmol. oC)
8675.231则 t7=?191.45
35.617t7-t?191.45?1907误差= ?100%=?100%=0.75%
t7191.45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=(1 430 645.172+6571 423.391+520523.382)-(868470.959+3324704.813) =4329416.173KJ/tNH3
(10)合成塔绝热温升核算
?yNH ?-HR?Q?1由 △t== ??损?
?1+y8Nt ?Cp??3NH3 36
河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
11式中Cp=(Cp7+Cp8)= (35.617+45.117)=40.367KJ/(kmol. oC)
22带入上式得：
△t=
10.14?53457.686520523.382?22.4=163.879℃ ?（?）40.3671?0.1711408.41 ∴t6= t7+191.45oC=163.879+191.45=355.329℃
与前面假设基本相符，计算有效。
表25 合成塔热平衡总汇表(KJ/tNH3) 收 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 868470.959 4329416.173 2656976.789 7854863.921 支 方 1430645.172 6571423.391 520523.382 7854863.921 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 小计 2.2.5 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=6571423.391KJ/tNH3 （2）管内热气体带出热量 Q9 设t9=220oC ，p=30MPa
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： 气体含量 各组分分压Mpa N2 表26 H2 0.4275 12.825 35.363 CH4 0.2027 6.081 58.245 AR 0.0598 1.794 25.921 NH3 0.17 5.1 59.125 0.1425 4.275 各组分在220度Cp′ 36.817
计算得Cp9=43.772KJ/(kmol? oC)
9982.35∴ Q9=V9Cp9t79=?43.772?220=4 291 447.916KJ/tNH3
22.4（3）废热锅炉热负荷
△Q= Q9-Q8=4291447.916-6571423.391=-2 279 975.475KJ/tNH3 (4)软水量计算
37
河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
设废热锅炉加入软水温度t=30oC, 压力P=1.324MPa,副产1.324MPa的饱和蒸汽。需软水量X
查软水焓 I1=125.484KJ/(kmol?℃) 蒸汽焓 I2=2 784.716KJ/(kmol?℃) 由热平衡得： ?Q=X（I2-I1）
?Q2279975.475X???857.381
I2?I12784.716?125.484∴废热锅炉软水带入热量
Q软=X I1=857.381?125.484=107 587.620KJ/tNH3
蒸汽带出热量：Q蒸=107587.620+2 279 975.475=2 387 563.095KJ/tNH3 表27 废热锅炉热量总汇表（KJ/tNH3） 收 方 支 方 管内气体带入热量Q8 6 571 423.391 管内热气体带出热量Q9 4 291 447.916 软水带入热量Q软 小计 107 587.620 蒸汽带出热量Q蒸 2 387 563.095 6 679 011.011 6 679 011.011 小计 2.2.6 热交换器热量计算
图3 热交换器进出口热量计算示意图
（1）冷气体带入热量 Q6
由合成塔热平衡计算 Q6=143 0645.172KJ/tNH3 （2）热气体带入热量 Q9
由废热锅炉热平衡计算 Q9=4 291 447.173KJ/tNH3 （3）冷气体带出热量 Q7
38
河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
由合成塔热平衡计算 Q7=4 329 416.173KJ/tNH3 （4）热气体出口温度计算 由热平衡得：Q6+Q9=Q7+Q10
Q10=Q6+Q9-Q7=1 392 676.915KJ/tNH3
Q10= V10Cp10t10
Q101392676.915?22.42143.012t10= ==
9433.32CP10CP10V10Cp10 气体含量 各组分分压Mpa 表28 t10=55.3℃ P=30Mpa各组分比热容 N2 H2 CH4 AR 0.1425 4.275 0.4275 12.825 32.369 0.2027 6.081 45.061 0.0598 1.794 23.266 NH3 0.17 5.100 102.535 各组分在66.4度Cp′ 33.842 0∴CP=41.663KJ/(kmol·℃)
?= ∴ t102143.0122143.012??55.972℃
CP1046.616?t10?t1055.972?55.3误差=?100%=?100%?1.2%
t1055.972假设基本正确，计算有效。 （5）热交换器热负荷
?Q?Q7?Q6?Q10?Q9 =1 392 676.915-4 291 447.9116
=－2 898 771.001KJ/tNH3
表29 热交换器热量汇总表(KJ/tNH3) 收 方 支 方 冷气带入热量Q6 热气带入热量Q9 小计 1 430 645.172 4 291 447.9116 5 722 093.088 冷气带出热量Q7 热气带出热量Q10 小计 4 329 416.173 1 392 676.915 5 722 093.088 2.2.7 水冷器热量计算e
由已知，水冷器出口热气体温度t11=35 oC,设气体先冷却至35 oC后，氨再冷凝。
39
河南城建学院专科毕业设计(论文) 工艺设计
(1)热气体带入热量 Q10,由热交换器热平衡计算
Q10= 1 392 676.915KJ/tNH3
(2)氨冷凝热
查≤小氮肥厂工艺设计手册≥表10-1-1得35 oC后，氨冷凝热I=1 705.607KJ/(Kmol?℃)
Q冷?V11L?INH3
=
907.486?16.769?1705.607?2955300.91 22.47式中 16.769—液氨平均分子质量。
（3）热气体带出热量Q11
表30 T11=35 oC, P=30Mpa时各组分比热容 气体含量 各组分分压Mpa N2 H2 CH4 AR NH3 0.1655 0.5367 0.1705 0.0353 0.092 4.665 14.001 6.615 1.959 2.76 各组分在35度Cp′ 34.485 32.462 43.911 23.450 91.040 Cp0=39.819KJ/(kmol. oC) 热气体带出热量
Q11?V11Cp11t11=
9074.864?39.819?35 22.4 =564 612.515KJ/tNH3 (4)液氨带出热量
/kmol?℃）查35 oC液氨比热容，CpL?4.849kJ（
V Q液?11LM?CpL?t11
22.4=
907.486?16.769?4.849?35=282 660.539KJ/tNH3 22.4（5）冷却水量计算
设需要冷却水量为W，冷却上水ta=25 oC，冷却下水tb=38 oC，取冷却水比热容CpL?4.18kJ/kg
则冷却水吸收热量为 ?Q?Q ?Q收支 = ?Q10?Q冷???Q11?Q液?
40