9万吨年合成氨合成工段工艺设计_毕业设计(编辑修改稿)

9万吨年合成氨合成工段工艺设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

3 CH4 Ar H2 N2 小计 100 （ 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(X8NH3X5NH3)/(1+X8NH3) =1000( )/(1+)= 出塔气量 M8=入塔气量 — 生成氨含量 == 出塔气中氨的含量 X8NH3=％ 出塔气中甲烷的含量 X8CH4=(M5/M8)179。 X5CH4=(1000/)179。 ％ =％ 出塔气中氨的含量 X8Ar=(M5/M8)179。 X5Ar=1000/179。 ％ =％ 出塔气中氢的含量 X8H2=3/4(1Y8NH3Y8CH4Y8Ar)179。 100％ =3/4()179。 100％ =％ 出塔气中氮的含量 X8N2=1/4()179。 100％ =％ 表 23 出塔气体组成 （ V%） NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 100 则得 出合成率 合成率 =2MNH3/［ M5(1X5NH3X5CH4X5Ar)］179。 100％ =2179。 ［ 1000179。 ()］179。 100％ =％ 氨分离器气液平衡计算 氨分离器操作条件35176。 图 2 1F n(i )X(i)Y(i)F进 口企业混合物n(i) 组分 含量X(i) 分离 气相组分Y(i) 分离 液相组分设氨分离器进口气液混合物 F， 8 四川理工学院毕业设计 工艺计算 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 24 已知氨分离器入口混合物组分 n(i)(V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 t=35℃， P= 时 查《无机化工工艺学（ 1）》 P346～ 349 各组分平衡常数 表 25 各组分平衡常数 KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 假设（ V/L） =15 时，带入 L179。 (i)=n(i)/［ 1+(V/L)179。 K(i)］ : LNH3=mNH3/［ 1+(V/L)179。 KNH3］ =(1+15179。 )= LCH4=mCH4/［ 1+(V/L)179。 KCH4］ =(1+15179。 )= LAr=mAr/［ 1+(V/L)179。 KAr］ =(1+15179。 )= Kmol LH2=mH2/［ 1+(V/L)179。 KH2］ =(1+15179。 )= LH2=mN2/［ 1+(V/L)179。 KN2］ =(1+15179。 )= Kmol 计算 分离液体量 L= LNH3+ LCH4+ LAr+ LH2+ LH2= Kmol 计算 分离气体量 V=1L== Kmol 计算气液比 （ V/L） ＇ = 误差［（ V/L） （ V/L）＇］ /（ V/L） =（ ） /15179。 100％ =％，假定正确 则分离液体组分含量 液体中氨的含量 YNH3=LNH3/L=179。 100％ =％ 液体中氩的含量 YAr=LAr/L=179。 IOO％ =％ 液体中甲烷的含量 YCH4=LCH4/L=179。 100％ =％ 液体中氢的含量 YH2=LH2/L=179。 100％ =％ 液体中氮的含量 YN2=LH2/L=179。 100％ =％ 9 四川理工学院毕业设计 工艺计算 表 26 氨分离器出口液体含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 分离气体组分含量 气体中氨的含量 XNH3=［ nNH3LNH3］ /V=()/=％ 气体中甲烷的含量 XCH4=［ nCH4LCH4］ /V=()/=％ 气体中氩的含量 XAr=［ nArLAr］ /V=()/=％ 气体中氢的含量 XH2=［ nH2LH2］ /V=()/=％ 气体中氮的含量 XN2=［ nN2LN2］ /V=()/=％ 表 27 氨分离器出口气体含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 冷交换器气液平衡计算 根据气液平衡原理 Y(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= 时 查《无机化工工艺学（ 1）》 P346～ 349 的平衡常数 得 表 28 各组分的平衡常数 KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 27 51 75 80 冷交换器出口液体组分含量： 出口液体中氨的含量 YNH3=XNH3/ KNH3=％ 出口液体中甲烷的含量 YCH4=XCH4/ KCH4=％ 出口液体中氩的含量 YAr=XAr/ KAr=％ 出口液体中氢的含量 YH2=XH2/ KH2=％ 出口液体中氮的含量 10 四川理工学院毕业设计 工艺计算 YN2=XN2/ KN2=％ 表 29 冷交换器出口液体组分含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 液氨贮槽气液平衡计算 L15 X15iL16 X16i L NV Y(i)L X(i)图 2 2 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）179。 (Y8NH3YNH3)/(( Y8NH3 Y5NH3)179。 (1 YNH3)) =[(1+）179。 （ ） ]/ [（ ）179。 （ ） ] =％ 则水冷后分离液氨占总量的 ％冷交，氨冷后分离液 氨占总量的%。 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 = G％ L0Y15i+(1 G％ )Y16i =+ 混合后入口中氨的含量 N0NH3=179。 +179。 = 混合后入口中甲烷的含量 N0CH4=179。 +179。 = 混合后入口中氩的含量 N0Ar=179。 +179。 = 混合后入口中氢的含量 N0H2=179。 +179。 = 混合后入口中氮的含量 N0N2=179。 +179。 = 11 四川理工学院毕业设计 工艺计算 表 210 液氨贮槽入口液体含量 (V%) N0NH3 N0CH4 N0Ar N0H2 N0N2 小计 t=17℃、 P= 查《无机化工工艺学（ 1）》 P346～ 349 平衡常数 表 211 各组分的平衡常数 KNH3 KCH4 KAr KH2 KN2 170 540 575 620 根据气液平衡 L(i)=N(0i)/[1+(V/L)k(i)] 设 (V/L)=,代入上式有 出口液体中氨的含量 LNH3=N0NH3/[(1+(V/L)179。 kNH3] =(1+179。 )= 出口液体中甲烷的含量 LCH4=N0CH4/[ 1+(V/L)179。 kCH4] 11 =(1+179。 170)= 出口液体中氩的含量 LAr=N0Ar/[ 1+(V/L)179。 kAr] =(1+179。 540)= 出口液体中氢气的含量 LH2=N0H2/[ 1+(V/L)179。 kH2] =(1+179。 575)= 出口液体中氮气的含量 LN2=N0N2/[ 1+(V/L)179。 kN2] =(1+179。 620)= L(总 )= LNH3+ LCH4+ LAr+ LH2+ LH2= Kmol 得出 出口气体总量 V== 计算气液比 (V/L) ＇ =V/L=误差 =()/=％，则假定正确。 出口液体组分含量 出口液体氨的含量 YNH3=LNH3/L=179。 100％ =％ 出口液体甲烷的含量 YCH4=LCH4/L=179。 100％ =％ 出口液体氩的含量 YAr=LAr/L=179。 100％ =％ 出口液体氢气的含量 YH2=LH2/L=179。 100％ =％ 出口液体氮气的含量 YN2=LN2/L=179。 100％ =％ 12 四川理工学院毕业设计 工艺计算 表 212 液氨贮槽出口液氨组分 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 计算出口弛放气各组分含量 弛放气中氨的含量 XNH3=(M0NH3LNH3)/V =()/179。 100％ =％ 弛放气中甲烷的含量 XCH4=(N0CH4LCH4)/V =()/179。 100％ =％ 弛放气中氩的含量 XAr=(NOArLAr)/V =()/179。 100％ =％ 弛放气中氢气的含量 XH2=(N0H2LH2)/V =()/179。 100％ =％ 弛放气中氮气的含量 XN2=(N0N2LN2)/V =()/179。 100％ =％ 表 213 出口弛放气组分含量 (V%) NH3 CH4 Ar H2 N2 小计 100 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=1000179。 (179。 17)=(标 ) 则有 L19NH3=L19NH3179。 Y9NH3=179。 =(标 ) L19CH4=L19CH4179。 Y19CH4=179。 =(标 ) L19Ar=L19Ar179。 Y19A=179。 =(标 ) L19H2=L19H2179。 Y19H2=179。 =(标 ) L19N2=L19N2179。 Y19N2=179。 =(标 ) 有前可知 液氨贮槽出口弛放气（ V/L） = V20=179。 L19=179。 =(标 ) 其中 V20NH3=V20NH3179。 X20NH3=179。 =(标 ) 13 四川理工学院毕业设计 工艺计算 V20CH4=V20CH4179。 X20CH4=179。 =(标 ) V20Ar=V20Ar179。 X20Ar=179。 =(标 ) V20H2=V20H2179。 X20H2=179。 =(标 ) V20N2=V20N2179。 X20N2=179。 =(标 ) 液氨贮槽出口总物料 =L19+ V20= + =(标 ) 由物料平衡，则有：入槽总物料 =出槽总物料 L21=出口总物料 =(标 ) 得入口液体各组分含量计算 :L21i= L19i + V20i 则有 L21NH3= + =(标 ) L21CH4= + =(标 ) L21Ar= + =(标 ) L21H2= + =(标 ) L21N2= + =(标 ) 由入口液体中组分含量核算 ,由 M180。 0i=L21i/L21得 入。