合成氨方案設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 (4)液體組分：X(i)= (5)V=FL=1L (6)氣體組分： y(i)== (7)計算氣、液組分的步驟為：首先根據經驗數據設（V/L）值，查操作條件下的（t，P）平衡常數（Ki）代入（3）計算L（i），然后根據（4）（5）（6）式計算（V/L）值，將假定值與計算值進相比較直至在誤差允許的范圍內。已知分離器入口混合物組分m（i）：合計查t=40℃，P=：KNH3KCH4KARKH2KN2設（V/L）=9代入（3）式中計算各組分溶解液量LNH3===LCH4===LAr===LH2===LN2=== 分離氣體量： V=1L=計算氣液比： ˊ==誤差==分離液組分含量液體中氨的含量： =液體中甲烷的含量： =液體中氬的含量： XAR==液體中氫的含量：=液體中氮的含量：=按分離器出口液體含量（%）NH3CH4ARH2N2合計100分離氣體組分含量 氣體氨含量： =氣體甲烷含量：=氣體氬含量：氣體氫含量：=氣體氮含量：=按分離器出口氣體含量（%）CH4ARH2N2合計100 冷交換器氣液平衡計算 根據氣液平衡原理x（i）=y（i）/K(i)，由于冷交換器第二次出口氣體含量等于合成塔進口氣體含量，由合成塔入口氣體含量y（i）和操作條件下的分離溫度可查出K(i)，便可解出x（i）。 查t=10℃，P=： 冷交換器出口液體組分含量 出口液體中氨含量： 出口液體中甲烷含量：出口液體中氬含量：出口液體中氫含量：出口液體中氮含量： 冷交換器出口液體含量(%)NH3合計100 液氨儲槽氣液平衡計算 由于氨分離器出口分離液體和冷交換器出口分離液體匯合后進入液氨儲槽，經減壓后溶解在液氨中的氣體會解析，即弛放氣。兩種液體百分比估算值即水冷后分離液氨占總量的百分數。 %，% 。以液氨儲槽入口1kmol液體為計算基準，即L0=1kmol，入口液體混合后組分含量： =混合后入口氨含量： 混合后入口甲烷含量： 混合后入口氬含量： 混合后入口氫含量： 混合后入口氮含量： 液氨儲槽入口液體含量合計100 當t=17℃（由熱平衡計算得）P=。 170540575620 根據氣液平衡原理 Li= 設（）= ， 代入上式得： 出口液體氨含量： 出口液體甲烷含量： 出口液體氬含量：出口液體氫含量：出口液體氮含量： 出口液體總量： =++++ = 出口氣體總量 V=1L== 計算氣液比 ˊ== 誤差= 出口液體組分含量 其中，出口液體氨含量： 出口液體甲烷含量：出口液體氬含量： 出口液體氫含量：出口液體氮含量：液氨儲槽出口液氨組分（%）NH3CH4ARH2N2合計100 出口弛放氣組分含量弛放氣氨含量： 弛放氣甲烷含量： 弛放氣氬含量： 弛放氣氫含量：弛放氣氮含量：弛放氣組分含量（%）NH3CH4ARH2N2合計100 液氨儲槽物料計算以液氨儲槽出口一噸純液氨為基準折標立方米計算，液氨儲槽出口液體量。 L19=(標)其中 氨 L1L19x19NH39NH3=(標) 甲烷 L19CH4=L19x19CH4= m3(標) 氬 L19Ar=L19x19AR= m3(標) 氫 L19H2=L19x19H2= m3(標) 氮 L19N2=L19x19N2= m3(標) 液氨儲槽出口弛放氣 （）= V20= = =(標) 其中 氨 V20NH3=V20y20NH3= =(標) 甲烷 V20CH4=V20y20CH4= =(標)氬 V20AR=V20y20AR= =(標)氫 V20H2=V20y20H2= =(標)氮 V20N2=V20y20N2= =(標)液氨儲槽出口總物料=L19+V20=+ =(標)液氨儲槽進口液體 由物料平衡：入槽總物料=出槽總物料 L21=L19+L20=(標) 入口液體各組分含量計算 L21i=L19i+L20i其中：氨 L21NH3=+=(標) 甲烷 L21CH4=+=(標) 氬 L21Ar=+=(標) 氫 L21H2=+=(標) 氮 L21N2=+=(標)入口液體中組分含量核算，由得： 入口液體中氨含量： ==%入口液體中甲烷含量：== 入口液體中氬含量：== 入口液體中氫含量：== 入口液體中氮含量：== 即 合成系統物料計算將整個合成看做一個系統，進入該系統的物料有新鮮補充氣V補，離開該系統的物料有放空氣V放，液氨貯槽馳放氣V馳，產品液氨L氨，由前計算數據列入下表：名稱氣量補充氣—V補放空氣V放弛放氣液氨入塔氣V入出塔氣V出 根據物料平衡和元素組分求：V補，V放，V出，V入 。循環回路中氫平衡：V補yH2補 =V放yH2放+V弛yH2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2L NH3 …………..(1)循環回路中氮平衡：V補yN2補 =V放yN2放+V弛yN2弛+1/2V放yNH3放+1/2V弛yNH3弛+1/2L NH3 …………. (2)循環回路中惰性氣體平衡：V補(yCH4補+ yAr補)=V放(yCH4放+ yAr放)+V弛(yCH4弛+ yAr弛) …………. (3)循環回路中氨平衡：V出yNH3出V入yNH3入=V放yNH3放+V弛yNH3弛+ L NH3 …………. (4) 循環回路中總物料平衡： V入=V出+V補V放V弛L NH3……(5)由(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可得：經計算得 V補= (標) V放= m3(標) V入= m3(標) V出=(標) 合成塔物料計算入塔物料：V5= m3(標)其中 NH3 V5 NH3 = =(標) CH4 V5CH4 = =(標) Ar V5AR = = (標) H2 V5H2 = =(標) N2 V5N2 = =(標)合成塔一出，二進物料，熱交換器冷氣進出物料等于合成塔入塔物料，即V5 = V6= V7 = m3(標)出塔物料：V8 = m3(標) 其中 NH3 V8NH3 = =(標) CH4 V8CH4 = =(標) Ar V8AR ==(標) H2 V8H2 = =(標) N2 V8N2 = =(標) 合成塔生成氨量：△ VNH3 = V8NH3V5NH3 ==(標)廢熱鍋爐進出口物料，熱交換器熱氣進出物料等于合成塔出塔物料，即V8 = V9= V10 =(標) 水冷器物料計算進器物料：水冷器進氣物料等于熱交換器熱氣進出物料，即V10入= m3(標)出器物料：在水冷器中部分氣氨被冷凝，由氨分離器氣液平衡計算得，氣液比L/V= ,故有如下方程：將V11出= 11出 ，代入得：L 11出=(標) V 11出==(標)出器氣體組分由V11i=V11出y11i其中 NH3 V11 NH3 ==(標) CH4 V11CH4 ==(標)Ar V11AR ==(標) H2 V11H2 ==(標) N2 V11N2 ==(標)出器液體各組分由L 11i = V8i – V11i其中 NH3 L11 NH3 ==(標) CH4 L11CH4 ==(標)Ar L11AR ==(標) H2 L11H2 ==(標) N2 L11N2 ==(標) 氨分離器物料計算進器物料：氨分離進器總物料等于水冷器出器氣液混合物總物料。即V11 = V11出+L 11出=+=(標)出器物料：氣液混合物在器內進行分離，分別得到氣體和液體。出器氣體：V12 = V11出=(標) ，出器液體：L 15=L 11出=(標) ，氨分離器出口氣體放空V13=(標)其中 NH3 V13 NH3 ==(標) CH4 V13CH4 ==(標) Ar V13AR ==(標) H2 V13H2 ==(標) N2 V13N2 ==(標) 冷交換器物料計算進器物料：進器物料等于氨分離器出口氣體物料減去放空氣量：V14 = V12–V13==(標)其中 NH3 V14 NH3 ==(標) CH4 V14CH4 ==(標) Ar V14AR ==(標) H2 V14H2 ==(標) N2 V14N2 ==(標)出口物料（熱氣）：設熱氣出口溫度17℃，查t=17℃，p=，氣相中平衡氨含量y＊=﹪，計算熱氣出口冷凝液氨量時，忽略溶解在液氨中的氣體。取過飽和度10﹪，故V17NH3=﹪﹪=﹪.設熱氣出口氨體積為a，則： a=(標)冷交換器熱氣冷凝液氨量為：L 17NH3=V14NH3 –a==(標)冷交換器熱氣出口氣量及組分其中 NH3 V17 NH3 =V14NH3 –L 17NH3 == m3(標)CH4 V17CH4 = V14CH4= m3(標)Ar V17AR = V14AR= m3(標)H2 V17H2 = V14H2=(標)N2 V17N2 = V14N2=(標)出口總氣量V17=V14 –L 17NH3== m3(標)出口氣體各組分：其中 NH3 V17NH3 /V17= % CH4 V17CH4 /V17= % Ar V17AR /V17 = % H2 V17H2 /V17= % N2 V17N2 /V17= % 進器物料：氨冷器進器物料等于冷交換器出器物料加上補充新鮮氣物料V1=(標)其中 CH4 V1CH4 ==(標) Ar V1AR ==(標) H2 V1H2 ==(標) N2 V1N2 ==(標)V18=V1+V17=+ =(標)進器氣體組分含量V18i=V1i+V17i其中 NH3 V18 NH3 = V17NH3=(標) CH4 V18CH4 =+=(標) Ar V18AR =+=(標) H2 V18H2 =+=(標) N2 V18N2 =+=(標)各組分百分含量y18i=V18i /V18其中 NH3 y18 NH3 = CH4 y18CH4 = Ar y18AR = H2 y18H2 = N2 y18N2 =進器液體等于冷交換器冷凝液氨量：L 18= L 18NH3 = L 17NH3 =(標)進器總物料= V18 + L 18 =+=(標)出器物料：﹪，設出器氣體中氨含量為b，解b =(標)則氨冷器中冷凝液氨量：L 18= V18–b ==(標)氨冷器出器總液氨