化学化工学院 课程设计说明书
由前计算数据如下表：
表4-1-14 计算数据
名称 补充气 放空气 弛放气 液氨 入塔气 出塔气 NH3 -- 0.09376 0.59605 0.99869 0.025 0.165 CH4 0.011 0.14140 0.14447 0.00085 0.11539 0.13115 Ar 0.0033 0.04275 0.01526 0.00003 0.03462 0.03935 H2 0.7445 0.51494 0.1921 N2 0.2412 0.18061 0.05277 气量Nm３ V补 V放 108.321 1319.375 0.000336 0.00009 0.61874 0.49838 0.20625 0.16612 V入 V出 根据物料平衡和元素组分平衡求V补,V放,V入,V出: 循环回路中氢平衡：
3330 .1V补yH2补=V放yH2放+V驰yH2驰+V放yH2放+V驰yH2驰+LNH3 ?4.1.1?222循环回路中氮平衡:
111V补yN2补=V放yN2放+V驰yN2驰+V放yN2放+V驰yN2驰+LNH3 ?4.1.10? .2222循环回路中惰性气体平衡:
V补(yCH4放?yAr放)?Ｖ弛(yCH4放?yAr放)?V弛(yCH4弛?yAr弛)
V补?0.011?0.0033??V放?0.1414?0.04275??108.321?0.14447?0.01526?
0.0143V补?0.18415 V放?17.327
V补?12.878 V放?1211.68 ?4.1.10? .3循环回路中惰性气体平衡:
V出yNH3出?V入yNH3入?V放y放?V弛yNH3弛?LNH3
0.165V出?0.025V入?0.09376V放? 0.59605?108.321 ? 1317.647
0.165V出?0.025V入?0.09376V放? 1382.212 ?4.1.10? .431 化学化工学院 课程设计说明书
循环回路中总物料平衡:
V入?V出? V补?V放?V弛?LNH3?V出?V补?V放?108.321?1317.647?V出?V补?V放?1425.968 ?4.1.10? . 5联立?4.1.10.1??4.1.10.2??4.1.10.3??4.1.10.4??4.1.10.5?各式解得：
V放?135.479 m３; V补?2956.387m３; V出?10212.836 m３; V入?11607.770 m3
4.1.11合成塔物料计算： 入塔物料： V5?11607.77 m3
其中 NH3 V5,NH3?11607.77?2.50%?290.194Nm3
CH4 V5,CH4?11607.77?11.539%?1339.421Nm3 Ar V5,Ar?11607.77?3.462%?401.801Nm3 H2 V5,H2?11607.77?61.874%?7182.192Nm3 N2 V5,N2?11607.77?20.625%?2394.102Nm3
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?11607.77Nm3
3m3出塔物料 V8?10212.8 6NH3 V8,NH3?10212.836?16.5%?1685.118Nm3 CH4 V8,CH4?10212.836?13.115%?1339.421Nm3 Ar V8,Ar?10212.836?3.935%?401.861Nm3 H2 V8,H2?10212.836?49.838%?5089.873Nm3 N2 V8,N2?10212.836?16.612%?1696.583Nm3
合成塔生成氨含量：?VNH3?V8,NH3?V5,NH3?1685.118?290.194?1394.924Nm3 废热锅炉进出口物料，热交换器进出口物料等于合成塔出塔物料。
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即 V8?V9?V10?10212.836Nm3 4.1.12水冷器物料计算：
进器物料：水冷器进气物料等于热交换器出口物料，即 V10,入?10212.836Nm3 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
V2?11615.289Nm3 ，
V?11.105,有如下方程: LV11,出L11,出?V?11.105 ?4.1.1?2 .1LV11,出?L11,出?L10,入?10212.836 ?4.1.12? .2V11,出?11.105?L11,出 代入 ?4.1.12.2? 得: 将 3L11,出?843.687Nm3 V11出49m ,?9369.1N出口气体组分由V11,i?V11,出?y11,i得:
3?9369.1?499.3?76%Nm878其中， NH3 V11NH .451,3CH4 V11,CH4?9369.149?14.140%?1324.798Nm3 Ar V11,Ar?9369.149?4.275%?400.531Nm3
4954.1?48%H2 V11H,2?9369.1?4918.0?61%N2 V11N,2?9369.1?35N0m7 3.30731N6m9 2.062出口液体各组分由 L11,i?V8,i?V11,i 得
?18其中 NH3 L11NH,3?1685.1387?8.541Nm806.667
CH4 L11,CH4?1339.421?1324.798?14.623Nm3 Ar L11,Ar?401.861?400.531?1.330Nm3
73H2 L11H,2?5089.8?35073?.307Nm1 6.565N2 L11,N2?1696.563?1692.062?4.501Nm3
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4.1.13氨分离器物料计算：
进器物料：氨分离器进器总物料等于水冷器出口气液混合物总物料
即 V11?V11,出?L11,出?9369.149?843.687?10212.836Nm3 出器物料：气液混合物在器内进行分离，分别得到气体和液体 出器气体V12＝V11,出＝9369.149Nm3，出器液体L15＝L11,出＝843.687Nm3 氨分离器出口气体放空V13?135.479Nm3
3799.3?76%Nm12 其中， NH3 V13NH .703,3?135.4? CH4 V13,CH4?135.479?14.14%?19.157Nm3 Ar V13,Ar?135.479?4.275%?5.792Nm3
3?954.1?48%N7m3 .359 H2 V13H,2?135.473?918.0?61%N2m4 .468 N2 V13N,?2135.474.1.14冷交换器物料计算：
进器物料：进器物料等于氨分离器出口气体物料减去放空气量
V14?V12?V13?9369.149?135.479?9233.67Nm3
67其中， NH3 V14NH,3?9233.?9.3?76%8Nm635 .748 CH4 V14,CH4?9233.67?14.14%?1305.641Nm3 Ar V14,Ar?9233.67?4.275%?394.739Nm3
?7 H2 V14H,2?9233.654.1?484N9m99.948
?718.0?61% N2 V14N,2?9233.631N66m 7.594出器物料（热气）：
设热气出口温度17℃（由热量计算核定）查 T?17℃,p?28.42MPa气相中平衡氨含量y*NH3?5.9%，计算热气出口冷凝液氨时，忽略溶解在液氨中的气体。
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取过饱和度 10%，故 V17,NH3?1.1?5.9%?6.49%。
设热气出口氨体积为 a，则：
a3 N9m?0.0649 a?580.769233.67?865.748?aL17,NH3?V14,NH3?a?865.748?580.769?284.979Nm3
冷交换器热气出口气量及组分：
其中 NH3 V17,NH3? V14,NH3?L17,NH3?865.748?284.979?580.769Nm3
CH4 V17,CH4? V14,CH4?1305.641Nm3 Ar V17A,r?V14A,r?394.73N93m
H2 V17,H2? V14,H2?4999.948Nm3 N2 V17,N2? V14,N2?1667.594Nm3
出口总气量 V17?V1?4L出口气体各组分：
NH3
V17NH,3V17V17,CH4V17?580.769?100%?6.49%
8948.6911305.641?100%?14.590%
8948.691?9233.?67NH173,284?.97938Nm94 8.691CH4 ?Ar
V17,ArV17V17H,2V17V17N,2V17?394.739?100%?4.411%
8948.6914999.948?100%?55.874%
8948.6911667.594?100%?18.635%
8948.691H2 ?N2 ?4.1.15氨冷器物料计算：
进器物料：氨冷器进器物料等于冷交换器出器物料加上补充新鲜气物料
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