天然气合成氨年产19万吨 设计说明书 - 图文 (6)

《化工设计》

出口液体氨含量：xNH3?LNH3L?0.928729 ?0.97760960.94999991?0.00126 ?0.00132630.94999991出口液体甲烷含量：xCH4?出口液体氩含量：xAr?LCH4LLAr0.019389??0.0204095 L0.94999991出口液体氢气含量：xH2?LH2LLN2L?0.00061296 ?0.000645220.949999910.0000089476?0.00000941853

0.94999991出口液体氮气含量：xN2?? 液氨贮槽出口液氨组分（%） NH3 97.76 CH4 0.1326 Ar 2.0410 H2 0.0645 N2 0.00094 小计 100 出口弛放气组分含量： 弛放气氨含量：yNH3?m0,NH3?LNH3V?0.96205227?0.928729?0.6664654

0.05?0.0014115767?0.00126?0.003031534

0.05弛放气甲烷含量：yCH4?m0,CH4?LCH4V?弛放气氩含量：yAr?m0,Ar?LArV0.00647636?0.0019389?0.0907492

0.05弛放气氢气含量：yH2?m0,H2?LH2Vm0,N2?LN2V?0.01217633?0.00061296?0.2312674

0.050.0034175?0.0000089476?0.06817

0.05弛放气氮气含量：yN2??出口弛放气组分含量(%) NH3 66.65 CH4 0.3032 Ar 9.075 H2 23.127 N2 6.817 小计 100 4.1.6液氨贮槽物料计算 以液氨贮槽出口一吨纯液氨为基准折标立方米计算液氨贮槽出口液体量

３

L(19)=1000×22.4/(0.97761×17)=1347.82m

３

其中 NH3 L(19NH3)=L(19NH3)×X(19NH3)=1347.82×97.76096﹪=1317.647 m

３

CH4 L(19CH4)=L(19CH4)×X(19CH4)=1347.82×0.13263﹪=1.7876 m

３

Ar L(19Ar)=L(19Ar)×X(19Ar)=1347.82×2.04095﹪=27.508 m

18

《化工设计》

H2 L(19H2)=L(19H2)×X(19H2)=1347.82×0.064522﹪=0.8696 m

３

N2 L(19N2)=L(19N2)×X(19N2)=1347.82×0.000941853﹪=0.01269448 m 液氨贮槽出口弛放气（V/L）=0.050

３

V(20)=0.050×L(19)=0.050×1347.82=67.391m

３

其中 NH3 V(20NH3)=V(20NH3)×y(20NH3)=67.391×66.64654﹪=44.9134 m

３

CH4 V(20CH4)=V(20CH4)×y(20CH4)=67.391×0.30315﹪=0.2043m

３

Ar V(20Ar)=V(20Ar)×y(20Ar)=67.391×9.075﹪=6.1157m

３

H2 V(20H2)=V(20H2)×y(20H2)=67.391×23.12674﹪=17.5853 m

３

N2 V(20N2)=V(20N2)×y(20N2)=67.391×6.817﹪=4.594 m

３

液氨贮槽出口总物料=L(19)+ V(20)=1347.82+67.391=1415.211 m 液氨贮槽进口液体：

３

由物料平衡，入槽总物料=出槽总物料，L(21)=L(19)+V(20)=1415.211m 入口液体各组分含量计算:L(21i)= L(19i) + V(20i)

３

其中 NH3 L(21NH3)=1317.647+44.9134=1362.5604 m

３

CH4 L(21CH4)=1.7876 +0.2043=1.98306 m

３

Ar L(21Ar)=27.508 +6.1157 =33.6237 m

３

H2 L(21H2)=0.8696+17.5853= 18.4549m

３

N2 L(21N2)=0.01269448+4.594=4.60669 m 入口液体中组分含量核算,由 m′(0i)=L(21i)/L(21):

入口液体中氨含量 m′(0NH3)=1362.5604/1415.211×100﹪=96.2797﹪ 入口液体中甲烷含量 m′(0CH4)=1.98306/1415.211×100﹪=0.14012﹪ 入口液体中氩含量 m′(0Ar)= 33.6237 /1415.211×100﹪=2.3759﹪ 入口液体中氢气含量 m′(0H2)= 18.4549/1415.211×100﹪=1.3040% 入口液体中氮气含量 m′(0N2)= 4.60669/1415.211×100﹪=0.3255% 入口液体中组分含量 m′(0i)≈ M′(0i)

３

4.1.7合成系统物料计算

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，产平液氨L氨 。

系统示意图（如左所示）

由前计算数据如下表： 名称 补充气 放空气 弛放气 NH3 -- 0.09376 CH4 0.178944 0.14140 Ar 0.01954 0.02675 H2 0.61149 0.41494 0.2312674 N2 0.20002 0.12061 0.06817 气量Nm３ V补 V放 67.391 0.6664654 0.0030315 0.0907492 19

《化工设计》

液氨 入塔气 出塔气 0.982235 0.00226 0.178 0.0004416 0.004732 0.1149 0.201479 0.0191 0.0220 0.006565 0.5879 0.44889 0.002053 0.1955 0.14963 1347.82 V入 V出 根据物料平衡和元素组分平衡求V补,V放,V入,V出： 循环回路中氢平衡：

V补yH2补=V放yH2放＋V弛yH2弛+3/2V放yNH3放+3/2V弛yNH3弛+3/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉① 循环回路中氮平衡:

V补yN2补=V放yN2放＋V弛yN2弛+1/2V放yNH3放+1/2V弛yNH3弛+1/2LNH3 ┉┉┉┉┉┉② 循环回路中惰性气体平衡: V补(yCH4放+yAr放)=V弛(yCH4放+yAr放)+V弛(yCH4弛+yAr弛)

V补(0.178944+0.01954)=V放(0.14140+0.04275)+67.391(0.0030315+0.0907492) V补=2.866225V放+31.84123 ┉┉┉┉┉┉③ 循环回路中氨气气体平衡:V出yNH3-V入yNH3入=V放y放+V弛y NH3弛+LNH3 0.178944V出-0.00226V入=0.09376V放 + 1347.82 ┉┉┉┉┉┉④ 循环回路中总物料体平衡: V入=V出 + V补 - V放 - V弛- LNH3= V出 + V补－V放-67.391-1347.82= V出 + V补－V放- 1415.211 ┉┉┉┉┉┉⑤ 联立①②③④⑤各式解得：

V放=124.552 m３; V补=3605.45 m３; V出=9785.543 m３; V入=11835.532 m3 4.1.8合成塔物料计算

入塔物料：V5=11835.532 m3

NH3 V5NH3=11835.532×0.226﹪=26.7483m3 CH4 V5CH4=11835.532×17.49﹪=2070.034547m3 Ar V5Ar=11835.532×1.91﹪=226.058m3 H2 V5H2=11835.532×58.79﹪=6958.10926m3 N2 V5N2=11835.532×19.55﹪=231.3465m3

合成塔一出，二进物料，热交换器，冷气进出物料等于合成塔入塔物料

即 V5=V6=V7=11835.532 m3

出塔物料 V8=9785.543 m3

NH3 V8NH3=9785.543×17.8﹪=1741.827 m3 CH4 V8CH4=9785.543×20.1479﹪=1971.58 m3 Ar V8Ar=9785.543×2.20﹪=395.380 m3

H2 V8H2=9785.543×44.889﹪=4392.632397 m3 N2 V8N2=9785.543×14.963﹪=1464.210789 m3

合成塔生成氨含量：ΔVNH3=V8NH3-V5NH3

20

《化工设计》

=1741.827 - 26.7483=1715.0787m3

沸热锅炉进出口物料，热交换器进出口物料等于合成塔出塔物料。 即V8=V9=V10=11835.532 m3

4.1.9水冷器物料计算

3

进器物料：水冷器进气物料等于热交换器出口物料，即 V10入=11835.532 m 出器物料：在水冷器中部分气氨被冷凝；由氨分离器气液平衡计算得气液比(V/L)=11.1,有如下方程:

V11出/L11出=(V/L)=10.6 ┉┉┉┉┉┉① V11出+L11出=L10入=11835.532 ┉┉┉┉┉┉②

将 V11出=10.6L11出带入②得:

L11出=1020.304483 m3 V11出=10815.22752 m3 出口气体组分由V11i=V11出y11i得:

其中， NH3 V11NH3=10815.22752×9.376%=1014.0357m3

CH4 V11CH4=10815.22752×14.140% =1529.2732mAr V11Ar=10815.22752× 2.675% =289.307m3 H2 V11H2=10815.22752×41.494% =4487.6705m3 N2 V11N2=10815.22752×12.061% =1304.42459m3

出口液体各组分由L11i=V8i-V11i

其中， NH3 L11NH3=1741.827 -1014.0357 =727.7913m3

CH4 L11CH4=1971.58 -1529.2732 =442.3068m3 Ar L11Ar=395.380 -289.307 =106.077m3

H2 L11H2=4492.632397 -4487.6705 =4.961897m3

N2 L11N2=1464.210789-1304.42459=159.786199m3

4.1.10氨分离器物料计算

进器物料：氨分离器进器总物料等于水冷器出口气液混合物总物料 即 V11=V11出+L11出=10815.22752 +1020.304483=11835.532 m3 出器物料：气液混合物在器内进行分离，分别得到气体和液体

出器气体V12＝V11出＝10815.22752 m3，出器液体L15＝L11出1020.304483 m3 氨分离器出口气体放空V13=124.552 m

其中， NH3 V13NH3=124.552×9.376% =11.677996m3

CH4 V13CH4=124.552×14.140% =17.611653m3 Ar V13Ar=124.552× 2.675% =3.331766m3 H2 V13H2=124.552×41.494% =51.681607m3

N2 V13N2=124.552×12.061% =15.0222167m3

4.1.11冷交换器物料计算

进器物料：进器物料等于氨分离器出口气体物料减去放空气量

21

3

3

《化工设计》

V14=V12-V13=10815.22752 -124.552 =10690.67552 m3

其中， NH3 V14NH3=10690.67552 ×9.376% =1002.3577 m3

CH4 V14CH4=10690.67552 ×14.140% =1511.661519 m3 Ar V14Ar=10690.67552× 2.675%= 285.97557 m3 H2 V14H2=10690.67552 ×41.494% =4435.9889 m

出器物料（热气）：

设热气出口温度17℃ 查 t=17℃,P=28.42MPa气相平衡氨含量y NH3=5.9﹪，计算热气出口冷凝液氨时，忽略溶解在液氨中的气体。取过饱和度10﹪ 故 V17NH3=1.1×5.9﹪=6.49﹪ 设热气出口氨体积为，则：

a/(10690.67552 +1002.3577 +a)=0.0649 a=763.835 m3

3

N2 V14N2=10690.67552 ×12.061% =1289.402374 m3

L17NH3=V14NH3-a=1002.3577 -763.835 =238.52255 m3 冷交换器热气出口气量及组分：

其中 NH3 V17NH3= V14NH3-L17NH3=1002.3577 -238.52255= 763.835 m3

CH4 V17CH4= V14CH4 =1511.661519 m3 Ar V17Ar=V14Ar=285.97557 m3 H2 V17H2= V14H2 =4435.9889 m3 N2 V17N2= V14N2=1289.402374 m3

出口总气量 V17=V14-L17NH3=10690.67552 -238.52255= 10452.15297 m3 出口气体各组分：

NH3 V17NH3／V17= 763.835／10452.15297×100％=7.3079％ CH4 V17CH4／V17= 1511.661519／10452.15297×100％=14.4626％ Ar V17Ar／V17=285.97557／10452.15297×100％=2.736％ H2 V17H2／V17= 4435.9889／10452.15297×100％=42.4409％

N2 V17N2／V17= 1289.402374／10452.15297×100％=12.3362％ 4.1.12氨冷器物料计算

进器物料：氨冷器进器物料等于冷交换器出器物料加上补充新鲜气物料

V1=2911.921 m3

其中， CH4 V1CH4=2911.921× 0.011 =32.031 m3

Ar V1Ar=2911.921×0.0033 =9.609 m3 H2 V1H2= 2911.921×0.7445= 2167.925m3 N2 V1N2= 2911.921× 0.2412 =702.355m3

V18（进器气体物料）=V1+V17=2911.921 +8801.53 =11713.451m3

进器气体组分含量 V18i=V1i+V17i NH3 V18NH3= V17NH3=571.219m3

22

搜索“diyifanwen.net”或“第一范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，第一范文网，提供最新工程科技天然气合成氨年产19万吨 设计说明书 - 图文 (6)全文阅读和word下载服务。