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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流万吨年合成氨合成工段工艺设计毕业设计.精品文档.四川理工学院毕业设计 9万吨/年合成氨合成工段工艺设计四川理工学院材料与化学工程学院摘 要氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础。氨的合成主要有脱硫、转化、净化、合成几个工段。合成氨合成工段的设计，原料采用氮气和氢气，以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、气气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下制得液氨，工艺条件为： A201为催化剂， 480，31Mpa。本设计进行了物料衡算，热量衡算，设备选型计算。关键词：合成 工艺参数
2、 衡算 设备计算 ABSTRAmmonia is one of the most important basic chemical products in the world，Its output of various kinds of chemicals rank first in the world. Ammonia mainly used in agriculture and synthetic ammonia is the basis of nitrogen fertilizer industry. Ammonia synthesis is mainly from the four s
3、ections of desulphurization, conversion, decontamination, and synthesis. With using nitrogen and hydrogen as materials and synthesis converter as main equipment, under the action of the auxiliary equipments of ammonia air conditioning, water-cooling device,gas to gas exchanger, circulator, separator
4、, and condenser and so on, in the end, thedesignof the ammoniasynthesis sectionmakes ammoniacalliquor, The process conditions are determined as following:A201 as catalyst, 480，31Mpa .The design is be designed to material balance, heat balance and calculation of Devices type.KEY WORDS: synthesis proc
5、ess parameter balance calculation of Devices目 录第一部分 绪论11.1氨的性质及其在化工生产中的地位11.2合成氨的发展历程11.3技术规格21.3.1原材料技术规格21.3.2产品技术规格21.3.3危险性物料主要物性表31.4合成原理31.5工艺条件41.6工艺流程41.6.1工艺流程图41.6.2流程简述51.6.3工艺特点5第二部分工艺设计计算72.1计算依据72.2物料衡算72.2.1合成塔进入塔气气量计算72.2.2氨分离器气液平衡计算82.2.3冷交换器气液平衡计算102.2.4液氨储槽气液平衡计算112.2.5液氨贮槽物料计算132
6、.2.6合成系统物料计算142.2.7合成塔内物料计算162.2.8水冷器物料计算162.2.9氨分离器物料计算172.2.10冷交换器物料计算172.2.11氨冷器物料计算182.2.12冷分离器物料计算202.2.13液氨储槽物料计算212.2.14物料衡算结果汇总232.3热量衡算262.3.1冷交换器热量计算262.3.2氨冷器热量计算282.3.3循环机热量计算302.3.4合成塔热量计算312.3.5废热锅炉热量计算332.3.6热交换器热量计算342.3.7水冷器热量计算352.3.8氨分离器热量计算362.3.9中置锅炉产生蒸汽量的计算372.3.10合成系统温度计算示意图38
7、第三部分 设备设计及选型校核393.1 主要设备选型计算393.1.1 废热锅炉设备工艺计算393.2.1冷交换器设备工艺设计及校核42 4.1 主要设备选型汇总表55设计综述56参考文献57第一部分 绪论1.1氨的性质及其在化工生产中的地位合成氨的化学名称为氨，氮含量为82.3%。氨是一种无色具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭气的无色气体，比空气轻，密度1.429g/L，熔点77.7；沸点33.4。标准状况下，1米3气氨重0.771公斤；1米3液氨重638.6公斤。极易溶于水，常温（20）常压下，一个体积的水能溶解700个体积的氨；标准状况下，一个体积水能溶解1300个体积的氨氨的水溶液称为氨水
8、，呈强碱性。因此，用水喷淋处理跑氨事故，能收到较好的效果, 氨在常温常压下为具有特殊性恶臭的无色有毒气体，比空气轻。氨在常温下稳定，但是在高温下可分解成氢和氮。一般在一个大气压下450-500时分解，如果有铁、镍等催化剂存在，可在300时分解。氨与酸或酸酐可以直接作用，生成各种铵盐；氨与二氧化碳作用可生成氨基甲铵，脱水成尿素；在铂催化剂存在的条件下，氨与氧作用生成一氧化氮，一氧化氮继续氧化并与水作用，便能得到硝酸。氨在高温下(800以上)分解成氮和氢；氨具有易燃易爆和有毒的性质。氨的自燃点为630，氨在氧中易燃烧，燃烧时生成蓝色火焰。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇明火能引起爆炸。常温下氨在空
9、气中的爆炸范围为15.528，在氧气中为13.582。液氨或干燥的气氨，对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等有腐蚀作用12。氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位; 同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10 %的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70 %的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30 %的比例,称之为“工业氨”10。1.2
10、 合成氨的发展历程世界合成氨技术的发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺、低能耗制氨工艺、装置单系列产量最大化三个阶段。根据合成氨技术发展的情况分析, 未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变, 其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期, 改善经济性”的基本目标, 进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开- 1 -发。据英国FERTECON公司预测,未来4年世界合成氨产量将以3.5%/年增速继续增长。而中国的氨主要用于生产氮肥和尿素，2001年氮肥生产量比2000年氮肥生产量成长5.4%。2001年尿素产量比2000年尿素生产量成长3.
11、1%。目前中国大陆合成氨生产基本上已满足氮肥工业的需要，今后氮肥工业的发展重点是调整产品结构，对合成氨的需求将缓慢成长。中国现有合成氨生产企业 522个，2008年合成氨总产能约5700万吨，中国的商品液氨很少，主要用于生产肥料，非肥料需求不到10%，用于浓硝酸、己内酰胺、丙烯腈等。合成氨的发展，以原料构成的变化可分为以固体燃料为原料生产合成氨和以气体燃料或液体燃料为原料生产合成氨两个阶段。20世纪50年代以前，氨合成塔的最大能力为日常200t氨，到1963年和1966年相继建成日产544.31t和907.19t的氨厂，实现了单系列合成氨装置的大型化，这是合成氨工业发展史上第一次突破。大型化的
12、优点是投资费用低，能量利用率高，占地少，劳动生产率高14。1.3技术规格1.3.1原材料技术规格表1.1 原材料技术规格序号名称规格备注成分百分含量（摩尔）1精练气氢气74.70氮气24.31氨气0甲烷0.71氩气0.281.3.2产品技术规格表1.2 液氨产品技术规格序号名称规格国家标准备注等级组分含量1液氨一级品氨99.8GB356-65水和油0.22液氨二级品氨99.5GB356-65水和油0.5- 2 -表1.3 氨水产品技术规格序号名称规格标准备注等级组分含量1农业用氨水一级品氨20部标HGI-88-64二级品氨18三级品氨152工业用氨水一级品氨25部标HGI-88-64残渣0.3
13、二级品氨20残渣0.3三级品氨201.3.3危险性物料主要物性表表1.4危险性物料主要物性序号名称分子量熔点（）沸点（）闪点（）燃点（）空气中爆炸极限（）国家标准备注上限下限1氨气17.03-77.7-33.5651.2263027.415.7乙2氢气2.016-259.8-252.8-40074.24.1甲3甲烷16.043-184-161.5-19065015.05.0甲1.4 合成原理（1）合成反应方程式： 反应的特点：可逆反应、正反应放热、正反应是气体体积减小的可逆反应。反应趋近于平衡时的限度取决于化学平衡常数。化学平衡常数可用下式表示： 在低压与高压状态下影响平衡常数的因素是不同的。
14、在低压下，反应物系可以看作理想气体，平衡常数仅与温度有关。高压下的平衡常数不仅与温度有关，而且与气体组成及压力有关。在工业生产中主要考虑经济效应与社会效应，基本要求单位时间内产量高、原料利用率高。需要将生成的氨及时分离出来，并不断向体系中补充原料以增加反应物浓度，使平衡向合成氨的方向进行14。- 3 -1.5 工艺条件氨合成反应与其他可逆放热反应一样，氨合成反应存在着最佳温度Tm，它取决于反应气体的组成，压力以及所用催化剂的活性。Tm与平衡温度Te及正可逆反应的活化能E1，E2的关系为压力改变时，最佳温度亦相应变化，气体组成一定，压力越高，平衡温度与最佳温度越高。从化学平衡和化学反应速率的角度
15、看，提高操作压力是有利的。生产上选择操作压力的主要依据是能量消耗以及包括能量消耗，原料费用，设备投资在内的所谓综合费用，也就是说主要取决于技术经济效果。能量消耗主要包括原料气压缩功，循环气压缩功和氨分离的冷冻功。通常原料气和设备的费用对过程的经济指标影响较大，在1035Mpa范围内，压力提高，综合费用下降，主要原因是低压下操作设备投资与原料气消耗均增加。对于不同的流程来说，低于20Mpa时，三级冷凝流程的综合费用较低；2028.5Mpa时，二级冷凝流程的综合费用也较低；更高压力时采用一级冷凝的流程综合费用最低。总的说来，将压力从10Mpa提高到35Mpa时，综合费用可下降40%左右，继续提高压
16、力效果不显著。精制后的氢氮混合气是在高温，高压并有催化剂存在的条件下进行氨合成反应的。根据合成反应器所采用的压力，温度及催化剂型号的不同，氨合成的方法可以分为低压法，中压法和高压法三种。小型合成氨厂是采用低压法和中压法二种。其合成压力分别为1520MPa和32Mpa14。1.6 工艺流程1.6.1氨合成工序流程图- 4 -1.6.2流程简述：气体从冷交换器出口分二路、一路作为近路、一路进入合成塔一次入口，气体沿内件与外筒环隙向下冷却塔壁后从一次出口出塔，出塔后与合成塔近路的冷气体混合，进入气气换热器冷气入口，通过管间并与壳内热气体换热。升温后从冷气出口出来分五路进入合成塔、其中三路作为冷激线分
17、别调节合成塔。二、三、四层(触媒)温度，一路作为塔底副线调节一层温度，另一路为二入主线气体，通过下部换热器管间与反应后的热气体换热、预热后沿中心管进入触媒层顶端，经过四层触媒的反应后进入下部换热器管内，从二次出口出塔、出塔后进入废热锅炉进口，在废热锅炉中副产25MPa 蒸气送去管网，从废热锅炉出来后分成二股，一股进入气气换热器管内与管间的冷气体换热，另一股气体进入锅炉给水预热器在管内与管间的脱盐，脱氧水换热，换热后与气气换热器出口气体会合，一起进入水冷器。在水冷器内管被管外的循环水冷却后出水冷器，进入氨分离器，部分液氨被分离出来，气体出氨分离器，进入透平循环机入口，经加压后进入循环气滤油器出来
18、后进入冷交换器热气进口。在冷交换器管内被管间的冷气体换热，冷却后出冷交换器与压缩送来经过新鲜气滤油器的新鲜气氢气、氮气会合进入氨冷器，被液氨蒸发冷凝到-5-10，被冷凝的气体再次进入冷交，在冷交下部气液分离，液氨送往氨库气体与热气体换热后再次出塔，进入合成塔再次循环5。1.6.3工艺特点本工段生产液氨，生产能力为9kt吨液氨/年，与传统流程相比较，具有节能低耗的特点，具体表现如下所述：（1）合成塔内件及催化剂的选择： 合成塔内件：本次氨合成工艺选用YD型氨合成塔内件，YD型氨合成内件事四层绝热冷激式氨合成塔，相比鸿化公司氨合成厂原使用的合成塔内件并流三套管型内件，其装填催化剂的体积要多了将近2
19、0%，在不改变原有条件下，催化剂的增加就意味着生产能力的提高。另外，YD型塔有多层绝热，全冷激式，对气体净化度要求高，结构简单等特点。催化剂的选择：第一床层选用A201催化剂，因为该型号的催化剂含钴，其低温活性好，氨净值高，但价格昂贵，因此只用在第一床层，其进口温度为360oC，选用此型号催化剂更能发挥作用。以下各层都选用A110催化剂，其适用温度为380-500oC，价格较低，活性- 5 -也较好，适用于合成塔下面的床层。（2）“二进二出”的合成流程及反应热回收的方式与利用：本次设计选用的是“二进二出”的合成流程，选择塔内上下段双换热器和外设中置锅炉的工艺路线。主线、副线及1#、2#、3#冷
20、激气一次进塔，反应完成后进入塔内上段换热器管程，降温后第一次出塔进入中置锅炉回收热量，提高了反应热的回收率并获得了高品位的热，降低了二次进塔气体的温度，有利于减少下段换热器的热负荷，延长设备的使用寿命，而中置锅炉的副产品1Mpa的蒸汽可进入下一工段利用，节省了能源，降低了成本，减少了工艺负荷。（3）水冷器、双氨分离器的设置： 本次设计采用双氨分离器，氨分离器接在冷交换器与氨储罐之间，氨分离器放在冷交换器与氨冷器之间，这样的设计减少了单一氨分离器的生产负荷，有利于有效的分离产品中的液氨，提高液氨的产品规格等级，直接提高了经济效应，水冷后分离液氨再进行冷交，这样的设计减少了系统阻力，既提高了液氨的
21、分离效果又避免了气液两相流，充分解决了低压下，水冷后很少有氨冷凝下来的矛盾5。（4）氨冷器的选择设置：本次设计选择的氨冷器与鸿化厂的氨冷凝塔氨蒸发器串联使用相比较，处理能力上有一定的劣势，但是单从合成氨工艺比较，单氨冷器的使用较两设备串联使用，在符合设计要求的基础上，不仅简化了工艺流程，并且在经济上显得更加合理。- 6 -第二部分工艺计算2.1 计算依据（1）年产量90kt，年生产时间扣除检修时间后按320天计，则产量为：11.72t/h （2）精炼气组成表2-1 精炼气组成组分H2N2CH4Ar 总计含量（V）74.7024.310.710.28 100（3）合成塔入口中氨含量：NH3入=3
22、.0%（4）合成塔出口中氨含量：NH3出=15%（5）合成塔入口中惰性气体含量：CH4 +Ar=14%（6）合成塔操作压力：31Mpa（7）精练气温度：35（8）循环机进出口压差：1.45Mpa（9）计算基准：生产1吨液氨设备及管道造成的压力，设备及管道的冷（热）量损失；冷交换器及氨冷器溶解在液氨中的气量，以上各项在计算中忽略不计。2.2 物料衡算2.2.1 合成塔入塔气量计算(1)合成塔入口气组分根据原始数据计算：入塔气中氨的含量X5NH3=3.0入塔气中甲烷的含量X5CH4=14.000.71/（0.71+0.28）100=10.04入塔气中氩的含量 X5Ar=14-10.04=3.96入
23、塔气中氢的含量X5H2=100-（3.0+14）3/4100=62.25入塔气中氮的含量X5N2=100-（3.0+14）1/4100=21.75- 7 -表2-2 入塔气组成（V）NH3CH4ArH2N2小计3.010.043.9662.2521.75100（2）合成塔出口气组分 设1000kmol入塔气作为基准求出塔气组分 由下式计算合成塔内生成氨的含量MNH3=M5(X8NH3-X5NH3)/(1+X8NH3)=1000(0.15- 0.03)/(1+0.15)=104.348kmol 出塔气量 M8=入塔气量生成氨含量=1000-104.348=895.652kmol 出塔气中氨的含量
24、X8NH3=15.00出塔气中甲烷的含量X8CH4=(M5/M8)X5CH4=(1000/895.65)10.04=11.210 出塔气中氨的含量X8Ar=(M5/M8)X5Ar=1000/895.653.96=4.421 出塔气中氢的含量 X8H2=3/4(1-Y8NH3-Y8CH4-Y8Ar)100=3/4(1-0.150-0.11210-0.04421)100=52.027 出塔气中氮的含量 X8N2=1/4(1-0.150-0.1121-0.04421)100=17.342表2-3 出塔气体组成（V%）NH3CH4ArH2N2小计15.011.214.42152.02717.34210
25、0 则得出合成率 合成率=2MNH3/M5(1-X5NH3-X5CH4-X5Ar)100 =2104.348/1000(1-0.03-0.14)100=25.1442.2.2氨分离器气液平衡计算设氨分离器进口气液混合物F，- 8 -进口物料组分n(i)；分离气相组分X(i)，气量V；分离液相组分Y(i)，液量L，其中进口物料组分n(i)等于合成塔出口气体组分。根据气液平衡原理，以1Kmol进口物料为计算基准，即F=1Kmol。表2-4 已知氨分离器入口混合物组分n(i)(V%)NH3CH4ArH2N2小计0.1500.11210.044210.520270.173421.00000 t=35，
26、P=29.4MPa时查无机化工工艺学（1）P346349各组分平衡常数表2-5 各组分平衡常数KNH3KCH4KArKH2KN20.0988.228.20027.50034.500假设（V/L）=15时，带入L(i)=n(i)/1+(V/L)K(i): LNH3=mNH3/1+(V/L)KNH3=0.15/(1+150.098)=0.06073Kmol LCH4=mCH4/1+(V/L)KCH4=0.1121/(1+158.2)=0.0009KmolLAr=mAr/1+(V/L)KAr=0.04421/(1+1528.2)=0.00010 Kmol LH2=mH2/1+(V/L)KH2=0.5
27、2027/(1+1527.5)=0.00126Kmol LH2=mN2/1+(V/L)KN2=0.17342/(1+1534.5)=0.00039 Kmol 计算分离液体量L= LNH3+ LCH4+ LAr+ LH2+ LH2=0.06332 Kmol 计算分离气体量V=1-L=1-0.07536=0.93668 Kmol 计算气液比（V/L）=0.93668/0.06332=14.793 误差（V/L）-（V/L）/（V/L）=（14.793-15）/15100=1.38，假定正确 则分离液体组分含量液体中氨的含量 YNH3=LNH3/L=0.06073/0.06332100=95.91
28、液体中氩的含量 YAr=LAr/L=0.0009/0.06332IOO=1.421 液体中甲烷的含量YCH4=LCH4/L=0.0001/0.06332100=0.147 液体中氢的含量 YH2=LH2/L=0.00126/0.06332100=1.96 液体中氮的含量 YN2=LH2/L=0.00039/0.06332100=0.614- 9 -表2-6 氨分离器出口液体含量(V%)NH3CH4ArH2N2小计95.911.4210.1471.960.614100.00 分离气体组分含量 气体中氨的含量 XNH3=nNH3-LNH3/V=(0.15-0.06073)/0.93668=9.53
29、 气体中甲烷的含量 XCH4=nCH4-LCH4/V=(0.1121-0.0009)/0.93668=11.87 气体中氩的含量 XAr=nAr-LAr/V=(0.04421-0.0001)/0.93668=4.71气体中氢的含量 XH2=nH2-LH2/V=(0.52027-0.00126)/0.93668=55.41气体中氮的含量 XN2=nN2-LN2/V=(0.17342-0.00033)/0.93668=18.48表2-7 氨分离器出口气体含量(V%)NH3CH4ArH2N2小计9.5311.874.7155.4118.48100.002.2.3冷交换器气液平衡计算根据气液平衡原理Y
30、(i)=X(i)/K(i),由于冷交换器第二次出口气体含量等于合成塔进口气体含量X(i)和操作条件下的分离温度可查出K(i)，可解出Y(i)。t=-10,p=28.3MPa时查无机化工工艺学（1）P346349的平衡常数得表2-8 各组分的平衡常数KNH3KCH4KArKH2KN20.0304827517580 冷交换器出口液体组分含量： 出口液体中氨的含量 YNH3=XNH3/ KNH3=0.03/0.03048=98.448出口液体中甲烷的含量 YCH4=XCH4/ KCH4=0.1004/27=0.372 出口液体中氩的含量 YAr=XAr/ KAr=0.0396/51=0.078 出口
31、液体中氢的含量 YH2=XH2/ KH2=0.6225/75=0.83 出口液体中氮的含量- 10 - YN2=XN2/ KN2=0.2175/80=0.272表2-9 冷交换器出口液体组分含量(V%)NH3CH4ArH2N2小计98.4480.3720.0780.830.272100.002.2.4液氨贮槽气液平衡计算 由于氨分离器液体和冷交换器出口分离液体汇合后进入液氨贮槽经减压后溶解在液氨中的气体会解吸，即弛放气。两种液体百分比估算值即水冷后分离液氨占总量的百分数。 G=（1+Y5NH3）(Y8NH3-YNH3)/( Y8NH3- Y5NH3)(1- YNH3) =(1+0.03）（0.
32、15-0.0953）/ （0.15-0.03）（1-0.0953） =51.897 则水冷后分离液氨占总量的51.897冷交，氨冷后分离液氨占总量的48.103%。 液氨贮槽入口1Kmol液体计算为准，即L0=1Kmol，入口液体混合后组分含量 N(0i)=L(15)Y15i+L16Y16i = GL0Y15i+(1- G)Y16i =0.51897Y15i+0.48103Y16i混合后入口中氨的含量 N0NH3=0.518970.9591+0.481030.98448=0.97131混合后入口中甲烷的含量 N0CH4=0.518970.01421+0.481030.00372=0.00916
33、混合后入口中氩的含量 N0Ar=0.518970.00147+0.481030.00078=0.00114混合后入口中氢的含量 N0H2=0.518970.0196+0.481030.0083=0.01416混合后入口中氮的含量N0N2=0.518970.00614+0.481030.00272=0.00449- 11 -表2-10 液氨贮槽入口液体含量(V%)N0NH3N0CH4N0ArN0H2N0N2小计0.971310.009160.001140.014160.004491.0000t=17、P=1.568Mpa时查无机化工工艺学（1）P346349平衡常数表2-11 各组分的平衡常数K
34、NH3KCH4KArKH2KN20.598170540575620 根据气液平衡L(i)=N(0i)/1+(V/L)k(i)设(V/L)=0.07,代入上式有 出口液体中氨的含量 LNH3=N0NH3/(1+(V/L)kNH3 =0.97131/(1+0.070.598)=0.93228Kmol出口液体中甲烷的含量 LCH4=N0CH4/ 1+(V/L)kCH4- 11 -=0.00916/(1+0.07170)=0.00071Kmol 出口液体中氩的含量 LAr=N0Ar/ 1+(V/L)kAr =0.00114/(1+0.07540)=0.00003Kmol 出口液体中氢气的含量 LH2=
35、N0H2/ 1+(V/L)kH2 =0.01416/(1+0.07575)=0.00034Kmol 出口液体中氮气的含量 LN2=N0N2/ 1+(V/L)kN2 =0.00449/(1+0.07620)=0.0001Kmol L(总)= LNH3+ LCH4+ LAr+ LH2+ LH2=0.93346 Kmol得出出口气体总量 V=1-0.93346=0.06654Kmol 计算气液比 (V/L) =V/L=0.06654/0.93346=0.0713误差 =(0.07-0.0713)/0.07=-1.857，则假定正确。 出口液体组分含量 出口液体氨的含量 YNH3=LNH3/L=0.9
36、3228/0.93346100=99.874 出口液体甲烷的含量 YCH4=LCH4/L=0.00071/0.93346100=0.076 出口液体氩的含量 YAr=LAr/L=0.00003/0.93346100=0.003 出口液体氢气的含量 YH2=LH2/L=0.00034/0.93346100=0.036 出口液体氮气的含量YN2=LN2/L=0.0001/0.93346100=0.011- 12 -表2-12 液氨贮槽出口液氨组分(V%)NH3CH4ArH2N2小计99.8740.0760.0030.0360.0111.0000计算出口弛放气各组分含量 弛放气中氨的含量 XNH3=
37、(M0NH3-LNH3)/V=(0.97131-0.93228)/0.06654100=58.645 弛放气中甲烷的含量XCH4=(N0CH4-LCH4)/V=(0.00916-0.00071)/0.06654100=12.678 弛放气中氩的含量 XAr=(NOAr-LAr)/V=(0.00114-0.00003)/0.06654100=1.668弛放气中氢气的含量XH2=(N0H2-LH2)/V=(0.01416-0.00034)/0.06654100=20.769 弛放气中氮气的含量 XN2=(N0N2-LN2)/V=(0.00449-0.0001)/0.06654100=6.598表2
38、-13 出口弛放气组分含量(V%)NH3CH4ArH2N2小计58.64512.6781.66820.7696.5981002.2.5液氨贮槽物料计算 以液氨贮槽出口1吨纯液氨为基准折标米3计算液氨贮槽出口液体量 L19=100022.4/(0.9987417)=1319.309m3(标) 则有 L19NH3=L19NH3Y9NH3=1319.3090.99874 =1317.647m3(标) L19CH4=L19CH4Y19CH4=1319.3090.00076=1.003m3(标) L19Ar=L19ArY19A=1319.3090.00003=0.040m3(标) L19H2=L19H2
39、Y19H2=1319.3090.00036=0.475m3(标) L19N2=L19N2Y19N2=1319.3090.00011=0.145m3(标) 有前可知液氨贮槽出口弛放气（V/L）=0.07 V20=0.07L19=0.071319.309=92.352m3(标) 其中V20NH3=V20NH3X20NH3=92.3520.58645=54.160m3(标)- 13 - V20CH4=V20CH4X20CH4=92.3520.12678=11.708m3(标) V20Ar=V20ArX20Ar=92.3520.01668=1.540m3(标)V20H2=V20H2X20H2=92.3
40、520.20769=19.181m3(标) V20N2=V20N2X20N2=92.3520.06598=6.093m3(标) 液氨贮槽出口总物料=L19+ V20=1319.309 + 92.352=1411.661m3(标) 由物料平衡，则有：入槽总物料=出槽总物料L21=出口总物料=1411.661m3(标) 得入口液体各组分含量计算:L21i= L19i + V20i则有 L21NH3=1317.647 + 54.160=1371.807m3(标) L21CH4=1.003 + 11.708 =12.711m3(标)L21Ar=0.040 + 1.540 =1.58m3(标) L21H
41、2=0.475 + 19.181=19.656m3(标) L21N2=0.145 + 6.093 =6.238m3(标)由入口液体中组分含量核算,由 M0i=L21i/L21得入口液体中氨的含量 N0NH3= L21NH3/L21=1371.807/1411.661=97.177 入口液体中甲烷的含量N0CH4= L21CH4/L21=12.711/1411.661=0.900 入口液体中氩的含量 N0Ar= L21Ar/L21=1.58/1411.661=0.112 入口液体中氢气的含量 N0H2= L21H2/L21=19.656/1411.661=1.392% 入口液体中氮气的含量 N0
42、N2= L21N2/L21=6.238/1411.661=0.442% 则 N0i N0i2.2.6合成系统物料计算合成系统物料计算示意图： - 14 -将整个合成看着一个系统，进入该系统的物料有新鲜补充气补V补， 离开该系统的物料有放空气V放，液氨贮槽弛放气V弛，产品液氨L氨 。 则由前计算数据列出下表：表2-14 各组分的含量(V%)名称NH3CH4ArH2N2气量m3(标)补充气-0.00710.00280.74700.2431V补放空气0.09350.11870.04710.55410.1848V放弛放气0.586450.126780.016680.207690.069892.352液氨0.998740.000760.000030.000360.000111319.309入塔气3.0010.043.9662.2521.75V入出塔气1511.214.42152.02717.342 V出 由物料平衡和元素组分平衡计算V补,V放,V入,V出： 循环回路中氢平衡V补XH2补=V放XH2放V弛XH2弛+3/2V放XNH3放+3/2V弛XNH3弛+3/2LNH3 （1） 循环回路中氮平衡 V补XN2补=V放XN2放V弛XN2弛+1/2V放XNH3放+1/2V弛