年产20万吨合成氨厂工艺设计

年产20万吨合成氨厂工艺设计内容摘要：

  表 42 出塔气体组分含量（％） NH3 Ar H2 N2 小计 ③ 合成率： 33NH6 6 N H 62N 100%N (1 y )Ary合 成 率 =［ 1()］ x100％ =％ （ 2） 氨分离器气液平衡计算 设 氨分离器进口气液混合物 F，进口物料组分 m（ i）；分离 气相 组分 y（ i），气量 V；分离液相组分 x（ i），液量 L；其中进口物料组分 m（ 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。 由气液平衡原理： F m ( i) V y ( i) L x ( i) m ( i)   （ 1） y(i)K(i)=x(i) （ 2） K（ i） 组分 i平衡常 数 将（ 2）式代入（ 1）式得： 年产 20万吨合 成氨工厂工艺设计 13 m( i) V( )K (i) 1L x (i) L m ( i)L x( i)= L ( i )V1+( ) K ( i )L  （ 3） L L(i) （ 4） 液体组分 Lix(i)=L（ ） （ 5） 1V F L L    （ 6） 气体组分 ( ) ( ) ( )() V i m i L iyi VV （ 7） 已知分离器入口混合物组分 m(i) 表 43 入口混合物组分 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小计 查 t=20℃ ,P= 表 44 平衡常数 KNH3 KAr KH2 KN2 设 ( )  代入 (3)式中计算各组分溶解液量 3330 . 2 1 0 . 1 8 1 4 31 0 . 0 3 5 4 . 51 ( )NHNH NHmL K m o lV KL   0 .1 8 8 8 8 0 .0 0 0 2 11 2 0 0 4 .51 ( )ArArArmL Km o lVKL   2220 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 91 2 4 0 4 . 51 ( )HH HmL K m o lV KL   陕西科技大学毕业设计 14 2220 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 51 2 7 0 4 . 51 ( )NN NmL K m o lV KL   分离液体量 3 2 2NH A r H NL L L L L    =+++ = 分离气体量 1 1 0 . 1 8 2 1 8 0 . 8 1 7 8 2V L K m o l     计算气液比 39。 ( ) ( )    39。 VV( ) ( ) 4 .5 0 0 4 .4 8 9LL 1 0 0 % 0 .2 4 4 %V4 .5 0 0()L    误 差 假定正确。 分离液体组分含量 液体中氨含量 33 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 9 9 . 5 8 8 %0 . 1 8 2 1 8NHNH Lx L    液体中氩含量 0. 00 02 1 10 0% 0. 11 5%0. 18 21 8ArAr Lx L    液体中氢含量 22 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 0 . 2 1 4 %0 . 1 8 2 1 8HH Lx L    液体中氮含量 年产 20万吨合 成氨工厂工艺设计 15 22 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 0 . 0 8 3 %0 . 1 8 2 1 8NN Lx L    氨分离器出口液体含量（ %） 表 45 氨分离器出口液体含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小计 分离气体组分含量 ： 气体氨含量 333 0 . 2 1 0 . 1 8 1 4 3 1 0 0 % 3 . 4 9 3 %0 . 8 1 7 8 2N H N HNH mLy V     气体氩含量 0. 18 88 8 0. 00 02 1 10 0% 23 .0 70 %0. 81 78 2A r A rAr mLy V     气体氢含量 222 0 . 4 1 6 4 8 0 . 0 0 0 3 9 1 0 0 % 5 0 . 8 7 8 %0 . 8 1 7 8 2HHH mLy V     气体氮含量 222 0 . 1 8 4 6 4 0 . 0 0 0 1 5 1 0 0 % 2 2 . 5 5 9 %0 . 8 1 7 8 2NNN mLy V     氨分离器出口气体含量（ %） 表 46 氨分离器出口气体含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小计 （ 3） 液氨储罐气液平衡计算 液氨储罐入口液体含量（ %） 表 47 液氨储罐入口液体含量（ %） 3NHm Arm 2Hm 2Nm 小计 陕西科技大学毕业设计 16 查得 t=17℃ P= 表 48 平衡常数 KNH3 KAr KH2 KN2 540 575 620 根据气液平衡原理 以液氨储罐入口 1Kmol液氨为计算基准 设 ( )  代入上式得 3330 . 9 9 5 8 8 0 . 9 9 0 8 41 0 . 0 0 8 5 0 . 5 9 81 ( )NHNH NHmL K m o lV KL   0 .0 0 1 1 5 0 .0 0 0 2 11 0 .0 0 8 5 5 4 01 ( )ArArArmL Km o lVKL   2220 . 0 0 0 2 1 4 0 . 0 0 0 3 61 0 . 0 0 8 5 5 7 51 ( )HH HmL K m o lV KL   2220 . 0 0 0 8 3 0 . 0 0 0 1 31 0 . 0 0 8 5 6 2 01 ( )NN NmL K m o lV KL   出口液体总量 3 2 2NH A r H NL L L L L    =+++ = 放出气体总量 m(i)L(i)= V1+ ( )K (i)L年产 20万吨合 成氨工厂工艺设计 17 1 1 0 . 9 9 1 5 4 0 . 0 0 8 4 6V L K m o l     计算气液比 39。 ( ) ( )    39。 VV( ) ( ) 0 . 0 0 8 5 0 . 0 0 8 5 3LL 1 0 0 % 0 . 3 5 3 %V0 . 0 0 8 5()L    误 差 液氨储罐出口液体含量（ %） 表 49 液氨储罐出口液体 含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小计 放出气体组分含量由式 iii MLy V计算 液氨储罐出口气体含量（ %） 410 液氨储罐出口气体含量（ %） NH3 Ar H2 N2 小计 （ 4） 液氨储罐物料计算 以液氨储罐出口一吨液氨为基准折标 3米 计算 液氨储罐出口液体量 319 10 00 22 .4L 13 18 .5 83 m ( )0 .9 99 29 17 标 其中 : 3NH 33 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 . 5 8 3 9 9 . 9 2 9 % 1 3 1 7 . 6 4 7m ( )N H N HL L x    标 Ar 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 .5 8 3 0 .0 2 1 % 0 .2 7 7 m ( )A r A rL L x    标 陕西科技大学毕业设计 18 2H 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 . 5 8 3 0 . 0 3 7 % 0 . 4 8 8 m ( )HHL L x    标 2N 22 31 9 1 9 1 9 1 3 1 8 . 5 8 3 0 . 0 1 3 % 0 . 1 7 1 m ( )NNL L x    标 液氨储罐出口气体量  31 8 1 90 . 0 0 8 5 0 . 0 0 8 5 1 3 1 8 . 5 8 3 1 1 . 2 0 8 m ( )VL     标 其中 : 3NH 33 31 8 1 8 1 8 1 1 . 2 0 8 5 9 . 5 7 4 % 6 . 6 7 7m ( )N H N HV V y    标 Ar 31 8 1 8 1 8 1 1 .2 0 8 1 1 .1 1 1 % 1 .2 4 5 m ( )A r A rV V y    标 2H 22 31 8 1 8 1 8 1 1 . 2 0 8 2 1 . 0 4 % 2 . 3 5 8 m ( )HHV V y    标 2N 22 31 8 1 8 1 8 1 1 . 2 0 8 8 . 2 7 5 % 0 . 9 2 8 m ( )NNV V y    标 1 9 1 8LV液 氨 储 罐 出 口 总 物 料 =+ = 3m( )标 由物料平衡 19 18 17L V L 317 13 29 .79 1m ( )L  标 则进口液体组分 3NH 33 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 9 9 . 5 8 8 % 1 3 2 4 . 3 1 2 m ( )N H N HL L x    标 Ar 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 0 . 1 1 5 % 1 . 5 2 9 m ( )A r A rL L x    标 2H 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 0 . 2 1 4 % 2 . 8 4 6 m ( )HHL L x    标 2N 22 31 7 1 7 1 7 1 3 2 9 . 7 9 1 0 . 0 8 3 % 1 . 1 0 4 m ( )NNL L x    标 年产 20万吨合 成氨工厂工艺设计 19 （ 5） 合成系统物料衡算 将整个合成系统看作一个系统 ,进入该系统的物料有新 鲜补充气体 V补 ,离开该系统的物料有去深冷净化装置的回收气 V回 ,液氨储罐弛放气 V弛 ,产品液氨 L氨。 由前面计算数据列入下表 表 411 衡算表 名称 NH3 Ar H2 N2 气量 3m( )标 补充气 V补 回收气 V回 弛放气 液氨 入塔气 V入 出塔气 V出 根据物料平衡和元素组分平衡求 V补 ， V回 ， V入 ， V出。 循环回路中氢平衡 2 2 3 323322H H NH NHHV y V y V y V y V y L    回 回 弛 弛 回 回 弛 弛补 补 氨 （ 1） 循环回路中氮平衡 2 2 3 321 1 12 2 2N N NH NHNV y V y V y V y V y L    回 回 弛 弛 回 回 弛 弛补 补 氨 （ 2） 循环回路中惰性气体平衡 rrAAV y V y V yr 回 回 弛 弛补 A 补 0. 00 25 0. 20 11 7 0. 11 11 1V V V回 弛补 8 0 .4 6 8 4 9 8 .1 2 8VV回补 （ 3） 陕西科技大学毕业设计 20 循环回路中氨平衡 33 3 3NHN H N H N HV y V y V y V y L   入 入出 出 回 回 弛 弛 氨 0 . 2 1 0 . 0 2 5 0 . 1 5 8 5 5 1 1 . 2 0 8 0 . 5 9 5 7 4 1 3 1 8 . 5 8 3 0 . 9 9929V V V     入出 回 0 . 2 1 0 . 0 2 5 0 . 1 5 8 5 5 1 3 2 4 . 3 2 4V V V。