合成氨全算
1.2m合成流程简图
1-氨冷器 2-冷交 3-循环机 4-合成塔 5-热交
6-废热锅炉 7-软水预热器 8-水冷器 9-氨分 10-液氨储罐
合成氨物料衡算
一已知条件及设计条件
2、合成甲烷控制14.5%
3、进塔氨含量2.5%，出塔氨含量13.2%
4、催化剂填装量11.24 M3
5、水冷器的出口气体温度35 ℃
6、1.2m合成系统设计生产负荷15t/h
7、系统工作压力31.4Mpa
8、计算标准1tNH3
衡算数据查询有限，有的时候采用了资料上现成的数据，没有符合当前的系统状态。
二计算
注：甲烷为操作值，氢为表测值，氨为实验值，氩为假设值，氮气为反推值，在这个气体成分下，氢氮比为2.6为合理值。
2、合成塔出口气体成分
假设合成塔的进口气体量为A mol ，则有出塔氨量为
A 09452.0%
2.131 2.5%)
-(13.2%*A G =+=
mol
除去氨外出塔的气体量为A-0.09452A=0.90547Amol
yNH 3=13.2%
yCH 4=0.145A/0.90547A=0.1601=16.01%
yN 2=
A
A A 90547.0)
5.0*0945.0(225.0-=19.63%
yH 2=A
A A 90547.0)5.1*0945.0(595.0-=50.05%
yAr=0.01A/0.90547A=1.10%
合成率=
)
025.001.0145.01(*2
*09452.0---A A =23.05%
4、氨分出口气体成分
分离下有物料总衡算式F 总=V 气+L 液 两相平衡有)
()
()(i x i y i K = i 是组分 x 是液相中分比 y 是气相中的分比 )(i K 为组分i 的相平衡常数
L
V i Lx i F L i Lx V i Lx i F L i Lx V i Vy i K 1)
1)()
((
)()()())(()
)(()(-=
-== 推出
)()(1)()(i K L
V
i Lx i F =- 公式变形 )(1)()()()(i L i K L
V
i F i Lx =+=
∵∑=
)(i L L
∴气态组分L
i L i x )
()(=
液态组分V
i L i F V i V i y )
()()()(-==
假定氨分进料量为A mol
在35℃，29Mpa 时有相平衡常数表
假设V/L=21.36
）（）（）
（i K L /V 1i F Li +=
L NH3=0.04267315A mol L CH4=0.000913983A mol L Ar =1.82315E-05A mol L H2=0.000850612A mol L N2=0.000266018A mol
液相总和L=0.044721994A ；V=A-L 新的V/L=21.36036244
V/L 误差=-1.69684E-05，验证气液比正确 液相中各成分含量为
xNH3=LNH3/L=0.95418709=95.42% xCH4=0.020437=2.04% xAr=0.000407663=0.04% xH2=0.019019989=1.901% xN2=0.005948259=0.059% 气相中的各成分含量 yNH3=VNH3/V=9.351% yCH4=16.758% yAr=1.150% yH2=52.304%
5、冷交出液相成分
引用数据，此数据我没有查（-10℃，28Mpa 相平衡常数）
6、球罐出口气相与液相成分 氨分和冷交共同放氨，进入球罐 则氨分分离的氨G%=
)
1(*)y (y )
y y (*)1(氨分出口氨含量进塔氨含量出塔氨含量氨分出口氨含量出塔氨含量进塔氨y y ---+
y 为气相
G%=40.676%
即氨分的分离量为40.676%，冷交分离量为59.324%
进入球罐的混合物的成分为W(i)=0.406氨分液相(i)+0.593冷交液相(i) i 为成分
）
（）（i K L /V 1Li +=
设球罐的气液比为V/L=0.071 L NH3= 0.932433729A mol L CH4= 0.000879792A mol L Ar = 7.16828E-06A mol L H2= 0.0002975A mol L N2= 9.08041E-05A mol
液相总和L=0.044721994A ；V=A-L 新的V/L=0.070997503
V/L 误差=0.00352%，验证气液比正确 液相中各成分含量为 xNH3=LNH3/L=99.863% xCH4=0.094% xAr=0.001% xH2=0.032% xN2=0.010%
气相（驰放气）中的各成分含量 yNH3=VNH3/V=59.720% yCH4=16.019%
yAr=0.415% yH2=18.321%
7、球罐物料衡算 以1tNH3为标准计算
1tNH3存在的必要体积=1000/(17/22.4)/99.863%=1319.449NM 3 吨氨
中的各成分体积为在必要体积中的百分占有量即必要体积乘以百分比
球罐中气液比为
总体积=吨氨各成分+驰放气各成分= 1413.603219NM3
反向核算个成分百分比=(吨氨中i 成分量+驰放气中i 成分量)/总体积 NH3%=(1317.647059+55.9466263)/ 1413.603219=0.971696772 同理 其他成分有表
