年产五万吨合成氨合成工段工艺设计12070.docx

目录中文摘要1英文摘要21 引言31.1 氨的基本用途31.2 合成氨技术的发展趋势41.3 合成氨常见工艺方法41.3.1 高压法51.3.2 中压法51.3.3 低压法51.4 设计条件51.5 物料流程示意图62 物料衡算82.1 合成塔入口气组成82.2 合成塔出口气组成82.3 合成率计算92.4 氨分离器出口气液组成计算102.5 冷交换器分离出的液体组成132.6 液氨贮槽驰放气和液相组成的计算132.7 液氨贮槽物料衡算152.8 合成循环回路总物料衡算173 能量衡算283.1 合成塔能量衡算283.2废热锅炉能量衡算303.3 热交换器能量衡算313.4 软水预热器能量衡算323.5 水冷却器和氨分离器能量衡算333.6 循环压缩机能量衡算353.7 冷交换器与氨冷器能量衡算363.8 合成全系统能量平衡汇总384 设备选型及管道计算404.1 管道计算404.2 设备选型42结论43致谢44参考文献45年产五万万吨合成成氨合成成工段工工艺设计计摘要：本本次课程程设计任任务为年年产五万万吨合成成氨工厂合成成工段的的工艺设设计，氨氨合成工工艺流程程一般包括括分离和和再循环环、氨的的合成、惰惰性气体体排放等等基本步步骤，上上述基本本步骤组组合成为为氨合成成循环反反应的工工艺流程程。其中中氨合成成工段是是合成氨氨工艺的的中心环环节。新新鲜原料料气的摩摩尔分数数组成如如下：HH273.25%，N2225.59%，CHH41.665%,Ar00.511%合成成操作压压力为331MPPa，合合成塔入入口气的的组成为为NH33(3.0%),CHH4+Arr(155.5%),要要求合成成塔出口口气中氨氨的摩尔尔分数达达到177%。通通过查阅阅相关文文献和资资料，设设计了年年产五万万吨合成成氨厂合合成工段段的工艺艺流程，并并借助CCAD技技术绘制制了该工工艺的管管道及仪仪表流程程图和设设备布置置图。最最后对该该工艺流流程进行行了物料料衡算、能能量衡算算，并根根据设计计任务及及操作温温度、压压力按相相关标准准对工艺艺管道的的尺寸和和材质进进行了选选择。关键词：物料衡衡算，氨氨合成，能量衡算The Dessignn off 500kt/a SSyntthettic Ammooniaa ProccesssAbsttracct:TTherre aare  manny ttypees oof AAmmooniaa syynthhesiis ttechhnollogyy annd pproccesss,Geenerrallly,ttheyy inncluudess ammmonnia synntheesiss, ssepaarattionn annd rrecyycliing, innertt gaasess Emmisssionns aand othher bassic steeps, Coombiininng tthe aboove bassic steepstturnnninng iintoo thhe aammooniaa syynthhesiis rreacctioon aand reccycllingg prroceess , iin wwhicch aammooniaa syynthhesiis ssecttionn iss thhe ccenttrall paart of a ssyntthettic ammmoniia pproccesss.The tassk oof ccurrricuulumm deesiggn iis theeammmoniia ssyntthessis secctioon oof aan aannuual fiffty thoousaand tonns ssyntthettic ammmoniia pplannt . Thhe ccompposiitioon oof ffressh ffeedd gaas iis: H2(733.777%),N2(244.566%),CH44(1.27%),AAr(00.4%), thhe ttempperaaturre iis 335, thhe ooperratiing preessuure is 31MMPa, thhe iinleet ggas commpossitiion of thee Reeacttor is : NNH3(3.0%),CHH4+Arr(155.7%),iit RRequuirees tthe molle ffracctioon oof aammooniaa reeachhedss too 166.8% off ouutleet ggas of synntheesiss reeacttor. Byy coonsuultiing thee reelevvantt liiterratuure andd innforrmattionn,wee deesiggnedd thhe aammooniaa syynthhesiis ssecttionn off ann aannuual fiffty thoousaand tonns ssyntthettic ammmoniia pplannt, witth tthe hellp oof CCAD tecchnoologgy,wwe ddesiigneed ppipiing andd innstrrumeent diaagraam aand equuipmmentt laayouut. Finnallly,wwe ddid thee maaterriall baalannce acccounntinng ,andd thhe eenerrgy ballancceacccouuntiing of thee prroceess, allso we sellectted pippingg siize andd maaterriall acccorrdinng tto tthe dessignn opperaatioon oof ttempperaaturre, preessuure andd reelevvantt sttanddardds .Keywwordds:aammooniaa syynthhesiis ssecttionn mmateeriaal bbalaancee acccouuntiing enerrgy ballancceacccouuntiing1 引引言1.1 氨的基基本用途途氨是基本本化工产产品之一一，用途途很广。化化肥是农农业的主主要肥料料，而其其中的氮氮肥又是是农业上上应用最最广泛的的一种化化学肥料料，其生生产规模模、技术术装备水水平、产产品数量量，都居居于化肥肥工业之之首，在在国民经经济中占占有极其其重要的的地位。各各种氮肥肥生产是是以合成成氨为主主要原料料的，因因此，合合成氨工工业的发发展标志志着氮肥肥工业的的水平。以氨为主主要原料料可以制制造尿素素、硝酸酸铵、碳碳酸氢铵铵、硫酸酸铵、氯氯化铵等等氮素肥肥料。还还可以将将氨加工工制成各各种含氮氮复合肥肥料。此此外，液液氨本身身就是一一种高效效氮素肥肥料，可可以直接接施用，一一些国家家已大量量使用液液氨。可可见，合合成氨工工业是氮氮肥工业业的基础础，对农农业增产产起着重重要的作作用。我国的氮氮肥工业业自200世纪500年代以以来, 不断发发展壮大大, 目前前合成氨氨产量已已跃居世世界第一一位, 现已掌掌握了以以焦炭、无无烟煤、焦焦炉气、天天然气及及油田伴伴生气和和液态烃烃多种原原料生产产合成氨氨、尿素素的技术术, 形成成了特有有的煤、石石油、天天然气原原料并存存和大、中中、小生生产规模模并存的的生产格格局。目目前我国国合成氨氨氮肥厂厂有大中中小型氮氮肥装置置近千个个, 大型型氮肥装装置重复复引进332 套套, 国产产化装置置超过220套, 中型型装置近近百套, 小型型装置约约6000 套, 合成成氨生产产能力达达到45500万万t /a。氮氮肥工业业已基本本满足了了国内需需求, 在与国国际接轨轨后, 具备与与国际合合成氨产产品竞争争的能力力, 今后后发展重重点是调调整原料料和产品品结构, 进一一步改善善经济性性。只有有通过科科技进步步对经济济增长的的贡献率率来实现现, 这也也是今后后发展合合成氨氮氮肥工业业新的增增长点。合成氨工工业是氮氮肥工业业的基础础, 在国国民经济济中占有有重要的的地位。我我国大多多数合成成氨企业业的煤制制气技术术沿用固固定床水水煤气炉炉, 炉型型老化、技技术落后后、能源源利用率率低、原原料价格格高, 是当前前急需进进行技术术改造的的重点。目目前合成成氨工业业的发展展方向是是优化原原料路线线, 实现现制氨原原料的多多元化, 引进进先进的的煤气化化工艺制制取合成成气, 降低产产品成本本, 改善善生产环环境; 同时研研究开发发简单可可行, 又可就就地取得得原料制制取合成成气的洁洁净煤气气化技术术, 这也也是我国国目前占占氮肥生生产总量量60% 左右右的中小小型氮肥肥厂亟待待要解决决的问题题。在这这种背景景下，该该项目以以“年产产5万吨吨合成氨氨合成工工段工艺艺设计”为为设计课课题，对对合成氨氨合成工工段的各各种工艺艺条件和和设备选选型等进进行深入入的研究究。1.2 合成氨氨技术的的发展趋趋势由于石油油价格的的飞涨和和深加工工技术的的进步,以“天天然气、轻轻油、重重油、煤煤”作为为合成氨氨原料结结构、并并以天然然气为主主体的格格局有了了很大的的变化。基基于装置置经济性性考虑,“轻油油”和“重重油”型型合成氨氨装置已已经不具具备市场场竞争能能力, 绝大多多数装置置目前已已经停车车或进行行以结构构调整为为核心内内容的技技术改造造。其结结构调整整包括原原料结构构、品质质构调整整。由于于煤的储储量约为为天然气气与石油油储量总总和的110倍,以煤为为原料制制氨等煤煤化工及及其相关关技术的的开发再再度成为为世界技技术开发发的热点点, 煤有有可能在在未来的的合成氨氨装置原原料份额额中再次次占举足足轻重的的地位, 形成成与天然然气共为为原料主主体的格格局。根据合成成氨技术术发展的的情况分分析, 估计未未来合成成氨的基基本生产产原理将将不会出出现原则则性的改改变, 其技术术发展将将会继续续紧密围围绕“降降低生产产成本、提提高运行行周期, 改善善经济性性”的基基本目标标,进一步步集中在在“大型型化、低低能耗、结结构调整整、清洁洁生产、长长周期运运行”等等方面进进行技术术的研究究开发。大型化、集集成化、自自动化, 形成成经济规规模的生生产中心心、低能能耗与环环境更友友好将是是未来合合成氨装装置的主主流发展展方向。在在合成氨氨装置大大型化的的技术开开发过程程中, 其焦点点主要集集中在关关键性的的工序和和设备, 即合合成气制制备、合合成气净净化、氨氨合成技技术、合合成气压压缩机。在在低能耗耗合成氨氨装置的的技术开开发过程程中, 其主要要工艺技技术将会会进一步步发展。第一,以以“油改改气”和和“油改改煤”为为核心的的原料结结构调整整和以“多多联产和和再加工工”为核核心的产产品结构构调整, 是合合成氨装装置“改改善经济济性、增增强竞争争力”的的有效途途径。第二,实实施与环环境友好好的清洁洁生产是是未来合合成氨装装置的必必然和惟惟一的选选择。生生产过程程中不生生成或很很少生成成副产物物、废物物, 实现现或接近近“零排排放”的的清洁生生产技术术将日趋趋成熟和和不断完完善。第三,提提高生产产运转的的可靠性性, 延长长运行周周期是未未来合成成氨装置置“改善善经济性性、增强强竞争力力”的必必要保证证。有利利于“提提高装置置生产运运转率、延延长运行行周期”的的技术, 包括括工艺优优化技术术、先进进控制技技术等将将越来越越受到重重视。1.3 合成氨氨常见工工艺方法法氨的合成成是合成成氨生产产的最后后一道工工序，其其任务是是将经过过精制的的氢氮混混合气在在催化剂剂的作用用下多快快好省地地合成为为氨。对对于合成成系统来来说，液液体氨即即是它的的产品。工业上合成氨的各种工艺流程一般以压力的高低来分类。1.3.1高压压法操作压力力701000MPaa，温度度为55506650。这种种方法的的主要优优点是氨氨合成效效率高，混混合气中中的氨易易被分离离。故流流程、设设备都比比较紧凑凑。但因因为合成成效率高高，放出出的热量量多，催催化剂温温度高，易易过热而而失去活活性，所所以催化化剂的使使用寿命命较短。又又因为是是高温高高压操作作，对设设备制造造、材质质要求都都较高，投投资费用用大。目目前工业业上很少少采用此此法生产产。1.3.2中压压法操作压力力为200600MPaa，温度度45005550，其其优缺点点介于高高压法与与低压法法之间，目目前此法法技术比比较成熟熟，经济济性比较较好。因因为合成成压力的的确定，不不外乎从从设备投投资和压压缩功耗耗这两方方面来考考虑。从从动力消消耗看，合合成系统统的功耗耗占全厂厂总功耗耗的比重重最大。但但功耗决决不但取取决于压压力一项项，还要要看其它它工艺指指标和流流程的布布置情况况。总的的来看，在在1530PPa的范范围内，功功耗的差差别是不不大的，因因此世界界上采用用此法的的很多。1.3.3低压压法操作压力力10MMPa左左右，温温度40004450。由于于操作压压力和温温度都比比较低，故故对设备备要求低低，容易易管理，且且催化剂剂的活性性较高，这这是此法法的优点点。但此此法所用用催化剂剂对毒物物很敏感感，易中中毒，使使用寿命命短，因因此对原原料气的的精制纯纯度要求求严格。又又因操作作压力低低，氨的的合成效效率低，分分离较困困难，流流程复杂杂。实际际工业生生产上此此法已不不采用了了。合成成氨工艺艺流程大大概可以以分为：原料气气的制备备；原料料气的净净化；气气体压缩缩和氨的的合成四四大部分分。1.4设设计条件件(1)生生产能力力：液氨氨产量为为50kkt/aa。(2)新新鲜氮氢氢气组成成如下表表：组成H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%73.22524.5591.6550.511100(3)合合成塔入入口气：yNH3 为33.0%，yCH4+Ar为115.55%。(4)合合成塔出出口气： 为117%。(5)合合成操作作压力：31MMPa。(6)新新鲜气温温度：335。(7)其其他部位位的温度度和压力力，见流流程图。(8)水水冷却器器的冷却却器温度度：255。(9)以以下各项项再计算算中，有有些部位位略去不不计。(i)溶溶解液氨氨中的气气体量；(ii)部分设设备和管管道的阻阻力；(iiii)部分分设备和和管道的的热损失失。1.5物物料流程程示意图图流程简介介：在油油分离器器出口的的循环气气中补充充从净化化工序送送来的新新鲜氮氢氢气，进进入冷交交换器和和氨冷器器进一步步冷却，使使其中的的氨气绝绝大部分分被冷凝凝分离出出去。循循环气进进入合成成塔，进进塔走塔塔内间隙隙，温度度稍升高高，引出出到外部部热交换换器再次次升高温温度。第第二次入入合成塔塔，经塔塔内热交交换器加加热并在在催化作作用下发发生合成成反应，温温度升高高出塔后后一次经经废热锅锅炉、热热交换器器和软水水预热器器回收热热量，然然后再经经水冷却却器冷却却，使气气体中部部分氨液液化，进进到氨分分离器分分离出液液氨。气气体则进进入循环环压缩机机补充压压力形成成循环回回路。在在油分离离器出口口补充了了新鲜氮氮氢气入入冷交换换器。从从冷交换换器中的的氨分离离器分离离出的液液氨与由由氨分离离器分出出的液氨氨汇合入入液氨贮贮槽。由由于液氨氨贮槽压压力降低低，则溶溶于液氨氨的气体体和部分分氨被闪闪蒸出来来，即所所谓驰放放气送出出另外处处理。另另外为限限制循环环气中惰惰气含量量的积累累，使其其浓度不不致于过过高，故故在氨分分离器后后放出一一部分循循环气，成成为放空空气。从从整个系系统而言言，进入入系统的的是新鲜鲜氮氢气气，离开开系统的的是产品品液氨、驰驰放气、和和空气。图1.11 氨氨合成工工序物料料流程示示意图1新鲜鲜氮气；12放空气气；200驰放放气；221产产品液氨氨为计算方方便起见见，在流流程图中中各不同同部位的的物料，用用数字编编号表示示。2 物物料衡算算以1t氨氨为基准准。2.1 合成塔塔入口气气组成(摩尔分分数)(3点)已知入口口气的NNH3和CHH4+Arr浓度，并并假定氢氢与氮的的比例为为3。因因此NH3: y3,NH3=3%(已已知)H2: y3,H2=100-3+15.5×34×100%=61.125%N2: y3,N2=100-3+15.5×14×100%=20.375%CH4: y3,CH4=15.5%×1.65 1.65+0.51=11.814%Ar: y3,Ar=15.5×0.511.65+0.51=3.686%入塔气组组成列入入下表(包括33,4,5点)组分NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%3.000061.112520.337511.88143.68861002.2 合成塔塔出口气气组成(6点)假定入塔塔器为1100kkmoll,列方方程求解解。氨生成量量：根据据反应式式，在合合成塔内内，气体体总物质质的量的的减少，应应等于生生成氨的的物质的的量。因因此可写写成联立立方程：生成的氨氨的物质质的量nNH3=n6y6,NH3-n3y3,NH3(1) 总物质的的量的减减少量nNH3=n3-n6(2)联立解出出nNH3=n6(y6,NH3 y3,NH3)1 + y3,NH3或nNH3=n3(y6,NH3-y3,NH3)1+y6,NH3式中：nnNH33-合成塔塔中生成成的氨，kmol nn3-入口气气总物质质的量，kmol nn6-出口气气总物质质的量，kmol yy3,NNH3-合合成塔入入口氨摩摩尔分数数 yy6,NNH3-合合成塔出出口氨摩摩尔分数数将已知数数据代入入，则nNH3=n3(y6,NH3-y3,NH3)1+y6,NH3=100kmol×(0.17-0.03)1+0.17=11.9658kmol出塔气总总物质的的量n6=n3-nNH3=100kmol-11.9658kmol=88.0342kmol所以出塔塔气组成成(6点)NH3: y6,NH3=17.00%(已知)H2: y6,H2=34100-3-15.5-2×11.9658kmol88.0342kmol×100%=49.045%CH4:y6,CH4=100kmol×11.814%88.0342kmol=13.420%N2:y6,N2=13y6,H2=16.348%Ar: y6,Ar=100kmol×3.686%88.0342kmol=4.187%出塔气组组成列入入下表(包括66,7,8,99,100点)组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%17.000049.004516.334813.44204.18871002.3 合成率率计算反应掉的的N2，H2与入塔塔气中的的N2，H2气之比比。按下下式计算算。合成率 =2nNH3n3(1-y3,NH3-y3,CH4-y3,Ar)=2×11.9658kmol100kmol×(1-0.03-0.11814-0.03686)×100%=29.364%2.4氨氨分离器器出口气气液组成成计算FFiV,yiL,xi设合成反反应后在在水冷器器内部分分氨被液液化，气气液已达达到相平平衡。进进入氨分分离器的的物料为为气液混混合物，物物量为FF，物料料组成为为F1；分离离器出口口气相组组分为yyi，气量量为V;分离器器出口液液相组分分为xii，液量量为L。已知进口口物料组组成Fi,即合合成出口口气组成成，前已已求出。假定F=1kmmol对于每个个组分的的物料平平衡：FFi=Vyi+Lxi=Fi(1)根据气液液平衡关关系yi=mixi(2)式中：mmi为各组组分的相相平衡常常数。把式(22)代入入式(11)得FiLxi=VLmi+1或Lxi=FiVLmi+1=Li(3)式中：LLi为液液相中各各组分的的量。总液量L=Li(4)液体组分分的摩尔尔分数xi=LiL(5)气体总量量 V=F-L=1-L(6)气体组分分含量，按按(2)式yi=ViV=Fi-LiV (77)对以上各各式求解解，需用用试差法法，现采采用直接接迭代法法进行计计算。已知分离离器入口口气液混混合物组组成Fi即66点值。组分FNH3FH2FN2FCH4FAr合计摩尔分数数0.1770.499050.16634880.13342000.04418771查t=35，p=30MPa下各组组分的相相平衡常常数(mmi)mNH3mH2mN2mCH4mAr0.11127.5534.558.238先设R=VL=12，假假定入口口气液混混合物量量F=1kmol并假定定0.001。以VL=12 代入式式(3)计算，计计算结果果如下。液相中各各组分的的量：LNH3=0.07328kmolLH2=0.001482kmolLN2=0.0003949kmolLCH4=0.001350kmolLAr=0.00009162kmol液相总量量： L=Li=0.07660kmol分离后气气相总量量：V=F-L=1-0.07660=0.9234kmol计算气液液比：VL'=VL=0.9234kmol0.07660kmol=12.055误差=VL-VL'VL=12.055-1212=4.6%0.001 设R=VL=12.055，计算算得VL'=12.089误差=VL-VL'VL=0.007383>0.001设R=VL=12.089，计算算得VL'=12.113误差=VL-VL'VL=0.00198>0.001设R=VL=12.113，计算算得VL'=12.127误差=VL-VL'VL=0.001156>0.001以VL=12.127 代入式式(3)计算，计计算结果果如下：LNH3=0.07284kmolLH2=0.001466kmolLN2=0.0003898kmolLCH4=0.001336kmolLAr=0.00009066kmol计算得VL'=12.139 误误差=VL-VL'VL=0.0009895<0.001在允许范范围之内内，假定定值可以以认定VL=12.127。液体组成成(摩尔分分数)：按xi=LiL计算算，计算算结果列列入下表表：表2.11 氨氨分离器器出口液液体组成成(177点)组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%95.668188%1.92259%0.51121%1.75551%0.11191%100.0000分离后气气体组成成：yi=Fi-LiV计算算NH3: yNH3=FNH3-LiV=0.17-0.072840.92388×100%=10.5177%同法计算算其他组组分，结结果列入入下表。表2.22 氨分分离器出出口气体体组成(11,12,13,14,15点点)组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%10.551777%52.991722%17.665288%14.338100%4.52222%100.0000V=0.92388kmol L=0.07612kmol2.5 冷交换换器分离离出的液液体组成成(188点) 由由于从氨氨分离器器出口气气经循循环机和和油分离离器后进进入冷交交换器系系统，此此前已有有部分气气体放空空并补充充了新鲜鲜气，因因此气量量和其组组成均发发生了变变化。而而冷交换换器出口口气即是是合成塔塔入口气气，其组组成已在在前面算算出。因因此在冷冷交换器器中的氨氨分离器器分离出出的液氨氨，应与与出口气气成平衡衡，由气气液平衡衡关系可可以求出出。其关关系式为为yi=mixi从手册差差得在操操作条件件下(t=-4.5，p=30MPa)的相平平衡常数数mi如下表表：mNH3mH2mN2mCH4mAr0.0330570752540冷交换器器出口液液体组成成，根据据yi=mixi计算。计算结果果列入下下表(118点)：组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数0.98836110.00087330.00027220.00047330.0000112.6 液氨贮贮槽驰放放气和液液相组成成的计算算L17,x17,i17L18,x18,i18X19,i19V,yi20L,xi21氨分离器器出口液液氧(17点)与冷交交换器的的氨分出出口液氨氨(18点点)汇合于于贮槽(19点点) 由由于减压压，溶在在液氨中中的气体体会解析析出来和和部分氧氧的蒸发发气形成成弛放气。水冷后的的氨分离离嚣分离的的液氨占占总量的的摩尔分分数G可可由下式式计算：G=1+y3,NH3(y6,NH3-y11,NH3)(y6,NH3-y3,NH3)1-y11,NH3×100%代入已知知数据：y3,NH3=0.03，y6,NH3=0.17，y11,NH3=0.105178G=1+0.03(0.17-0.105178)0.17-0.03(1-0.105178)×100%=53.295%53.3%取G=553.33%则氨分离离器的分分离液氨氨占533.3%，冷交交换器分分离液氨氨占466.7%。根据物料料衡算按按下式计计算混合合后液氨氨组成。x19,i=0.533x17,i+0.467x18,i计算结果果列入下下表(119点)组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%96.9936%1.4334%0.4000%1.1556%0.0668%100.0000根据氨贮贮槽的压压力t=20，p=2.1MPa差得得气液平平衡常数数，如下下表mNH3mH2mN2mCH4mAr0.5998575620170540在液氨贮贮槽中，类类似于闪闪蒸过程程，仍按按氨分离离器的计计算方法法，假定定一个VV/L初初值，经经过试差差，求得得计算结结果，如如下表。现按按试差最最后的VV/L值值，具体体计算如如下。设VL=0.079代入下下式。(假定入入槽液量量F=1kmol)Li=FiVLmi+1则液氨中中各组分分的物质质的量：NH3:LNH3=0.92567kmolH2:LH2=0.00030889kmolN2:LN2=0.000080032kmolCH4:LCH4=0.00080111kmolAr:LAr=0.000015575kmolL=Li=0.92687kmol V=0.7313VL'=VL=0.7313kmol0.92687kmol=0.0789 误差=VL-VL'VL=0.00127>0.001以VL=0.0789 代入式式(3)计算，计计算结果果如下：LNH3=0.92567kmolLH2=0.0030927kmolLN2=0.000080131kmolLCH4=0.00080205kmolLAr=0.000015594kmolL=Li=0.92688kmolV=F-L=1-0.92688=0.07312kmol计算得VL'=0.0788888 误误差=VL-VL'VL=0.0002535<0.001在允许范范围之内内，假定定值可以以认定VL=0.0788880.0789。液体组成成(摩尔分分数)：按xi=LiL×100%计算算。NH3:xNH3=LNH3L=0.925670.92688=99.871%其它组分分计算结结果列入入下表(21点点，产品品液氨组组成)组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%99.8879%0.0333%0.0009%0.0887%0.0002%100.0000驰放气气气体组成成：yi=Fi-LiV×100%计算算NH3: yNH3=FNH3-LNH3V=0.96936-0.925670.07312×100%=59.751%其它组分分计算结结果列入入下表(20点点，驰放放气组成成)组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%59.7751%19.1188%5.3661%14.7713%0.9008%100.00002.7液液氨贮槽槽物料衡衡算以液氨贮贮槽出口口1t纯纯液氨为为基准，折折成标准准状况下下的气体体体积，以以m3为单位位计，则则L21=1000kg×22.4m3kmol17kgkmol×0.99879=1319.2433m3其中各组组分的体体积，按按L21,i=L21x21,iNH3: L21,NH3=1319.2433×99.879%=1317.6471m3H2: L21,H2=1319.2433×0.033%=0.4353m3N2: L21,N2=1319.2433×0.009%=0.1187m3CH4: L21,CH4=1319.2433×0.087%=1.1477m3yeeAr: L21,Ar=1319.2433×0.002%=0.0264m3液氨贮槽槽驰放气气体积，按按VL=0.0789计，则则驰放气体体积：V20=0.0789L21=0.0789×1319.2433=104.0883m3NH3: V20,NH3=104.0883×59.751%=62.1938m3H2: V20,H2=104.0883×19.188%=19.9725m3N2: V20,N2=104.0883×5.361%=5.5802m3CH4: V20,CH4=104.0883×14.713%=15.3145m3Ar: V20,Ar=104.0883×0.908%=0.9451m3液氨贮槽槽出口总总物料体体积：L21+V20=1319.2433+104.0883=1423.3316m3因此入口口总物料料也应与与出口相相等：L19=L21+V20=1423.3316m3入口物料料各组分分体积按按L19,i=L21,i+V20,i计算，结结果为：NH3: L19,NH3=1379.8409m3H2: L19,H2=20.4078m3N2: L19,N2=5.6989m3CH4: L19,CH4=16.4622m3Ar: L19,Ar=0.9715m3L19'=Li=1423.3813m3由x19,i'=L19,iL19'计算，计计算结果果列入下下表：组成NH3H2N2CH4Ar合计摩尔分数数/%96.9942%1.4332%0.4000%1.1557%0.0669%100.0000结果与x19,i基基本相同同。2.8 合成循循环回路路总物料料衡算(各个部部位物料料量)(1)对对整个回回路做衡衡算，可可求出补补充新鲜鲜气量VV1，放空空气量VV12，一一级合成成塔进气气量V33和出气气量V66。合成循环环回路可可简化如如下示意意图。补充气 V补=V1放空气 V放=V12驰放气V驰=V20V入=V3产品液氨L21V出=V6合成塔贮槽图2.11 合合成循环环回路简简图以1t产产品氨为为基准，即即等于113199.24433mm3(液氨折折成标准准状况下下气体体体积)。为方便计计算，把把前已算算得已知知数据列列入下表表：名称NH3H2N2CH4Ar气量/mm3补充气1100.733250.244590.011650.00051V1放空气1120.10051880.52292770.17765330.14438000.0445222V12驰放气2200.59975110.19918880.05536110.14471330.00094551104.08883产品液氨氨210.99987990.00003330.00000990.00008770.000002213199.24433合成塔入入口30.03300000.61112550.20037550.11181440.0336866V3合成塔出出口60.17700000.49904550.16634880.13342000.0441877V6(2)首首先列出出以下元元素平衡衡和总物物料平衡衡方程(式中液液氨忽略略溶解物物，以1100% NHH3计)氢平衡：以体积积量计算算(下同)V1y1,H2=V12y12,H2+32V12y12,NH3+V20y20,H2+32V20y20,NH3+32L21(1)氮平衡：V1y1,N2=V12y12,N2+12V12y12,NH3+V20y20,H2+12V20y20,NH3+12L21(2)惰气平衡衡：V1(y1,CH4+y1,Ar)=V12(y12,CH4+y12,Ar)+V20(y20,CH4+y20,Ar)(3)氨平衡：合成塔塔内生成成的氨应应等于排排出的氨氨V6y6,NH3-V3y