各厂合成工段物料衡算,热量衡算.doc

合成工段物料衡算、热量衡算公司各工段用水总结： 单位:t/h项目塔规格沸锅脱盐水合成水冷循环水醇化水冷循环水烷（烃）化水冷循环水联醇水冷循环水溴化锂机组脱盐水铜洗水冷循环水AB一厂合成工段140011.9544610004.38156183.6819.3117.8二厂合成工段10005.1865929360010854.8三厂合成工段12008.4236.53010005.7208.6195.979四尿合成250027.151918.7289.7101.9（烃化）甲醇合成工段最终冷却器A（脱盐水）最终冷却器B（循环水）49.5246.1544.7一厂物料衡算、热量衡算一分厂合成工段共有两套合成系统：DN1000矮胖合成系统和DN1400双甲、合成系统；其中DN1400双甲、合成系统采用湖南安淳设计的年产15万吨合成总氨（合成氨为12万吨/年，粗甲醇3万吨/年）。系统压力25.0MPa，氨净值10-11%，合成系统压差1.8MPa，年产合成氨可达到16万吨，粗甲醇4万吨。计算依据： 年工作日：330天；系统工作压力：25MPa 补充新鲜气组成（）：H2 73.5,N2 23.6,CH4 1.15,Ar0.35 ,CO1.4,CO2 0.2 合成精炼气组成（）：H2 74.18,N2 24.72 ,CH4 0.625,Ar0.175 合成塔进气（）：NH3 2.3,CH4+Ar 1.5;出气，NH3 10.5一、DN1400双甲、合成系统1、合成塔热量衡算： (1) 循环气体带入热量Q入已知条件得到计算 Q入=463227.2KJ 因油分离器内无温升变化（忽略损失） (2) 气体反应热QR设合出成塔温度335，假定气体在塔内先温升至出口温度后进行氨合成反应在压力P=25.12MPa的气体反应热简化计算式为：-HR=11599+3.216t 将t=335带入得：-HR=11599+3.216335=12676.36Kcal/Kmol=52987.18KJ/Kmol由物料平衡计算知氨产量 VNH3=943.68m3=42.13Kmol则 合成塔内反应热 QR=（-HR）VNH3=52987.18386.03=2232275.71KJ(3) 合成塔出气体带出热量 Q8查 t=335 P=25.12MPa混合气体热容，按查化工工艺设计手册 （上册 ）物化数据 图 21-100 气体热熔等温压力矫正并计算得：p= Cpm +Cpm=34.618KJ/Kmol Q出=8887.9434.684335/22.4=4610308.76KJ(4) 合成塔热损失根据经验公式 Q损=wFw(tw-tB)设塔壁温度 tw=80 空气温度25 塔外壁高h=16m 外径D=1.7m则 w=0.209tw+33.44=0.20980+33.44=50.16KJ/m2.h. Q损=50.16F（tw-tB)= 50.163.141.71680-(25)=235623.6KJ2.沸热锅炉热量计算：（1）管内热气体带入热量Q入由合成塔热平衡计算得Q入=4610308.76-235623.6=4374685.16 KJ（2）管内热气体带出热量 Qs设 t9=206 P=25.02MPa 查小氮肥工艺设计手册理化数据并计算得：CP9=33.43 KJ/Kmol. Q9=V9Cp9t9=8887.9433.43206/22.4=2732496.62KJ(3)软水吸收热量为Q吸=4374685.16-2732496.62=1642188.37 KJ (4) 软水量计算设沸热锅炉加入软水温度 t=70 P=3.6MPa 副产1.6MPa饱和蒸汽需软水量 X查 软水焓 I1=293.08KJ/Kg 蒸汽焓 I2=2799.3 KJ/Kg由热平衡得：Q吸=Q吸0.96=X(I2-I1)168=1576500.84 KJX =Q/(I2-I1)= 1576500.84/(2799.3-293.08)=629.03KG所以没1000Kmol合成气量需要软水量为 629.03KG，同时生产0.736吨液氨，应为合成塔每一小时氨产量为14T 即每小时产蒸汽量或者用水量为：14/0.736629.03=11.95T 沸热锅炉软水带入热量：Q软= X I1=629.03293.08=184356.12KJ蒸汽带出热量 Q蒸=1576500.84+184356.12=1760856.96KJ3合成水冷器热量衡算：合成水冷器出口温度t出=38，设气体先冷却至38后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t入=110 P=25 MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=32.324KJ/KmolV水冷入=8647.94 m3热气带入热量 Q10=V入Cp10t11=8647.9432.324110/22.4=1372721.48KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=38 P=25 MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=31.745KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=8607.9431.74538/22.4=463564.46KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=32 冷却下水tb=44 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=1372721.48-463564.46=909156.54KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=909156.54/1000/4.18/(44-32)=18.13m3故生产14t液氨需要循环水W总=14/0.73618.13m3=344.4T由于合成水冷中用到淋洒式水冷，更具计算经验对以上数据进行校正：需要循环水W=344.41.3=448 T二、DN1000矮胖合成系统1、合成塔热量计算(1) 合成塔出气体带出热量 Q8查 t=294 P=25.12MPa混合气体热容，按查化工工艺设计手册 （上册 ）物化数据 图 21-100 气体热熔等温压力矫正并计算得：p= Cpm +Cpm=32.318KJ/Kmol Q出=4200.232.684294/22.4=1801791.286KJ(2) 合成塔热损失根据经验公式 Q损=wFw(tw-tB)设塔壁温度 tw=80 空气温度25 塔外壁高h=9m 外径D=1.2m则 w=0.209tw+33.44=0.20980+33.44=50.16KJ/m2.h. Q损=50.16F（tw-tB)= 50.163.141.2980-(25)=77963.6KJ2.沸热锅炉热量计算：（1）管内热气体带入热量Q入由合成塔热平衡计算得Q入=1801791.286 -77963.6=1723827.8 KJ（2）管内热气体带出热量 Qs设 t9=200 P=25.02MPa 查小氮肥工艺设计手册理化数据并计算得：CP9=33.33 KJ/Kmol. Q9=V9Cp9t9=3785.4333.33200/22.4=1126503.4KJ(3)软水吸收热量为Q吸=1723827.8-1126503.4=597323.39 KJ (4) 软水量计算设沸热锅炉加入软水温度 t=70 P=3.6MPa 副产1.6MPa饱和蒸汽需软水量 X查 软水焓 I1=293.08KJ/Kg 蒸汽焓 I2=2795.5KJ/Kg由热平衡得：Q吸=Q吸0.96=X(I2-I1)=597323.39 KJX =Q/(I2-I1)= 597323.39/(2795.5-293.08)=229.15KG所以没1000Kmol合成气量需要软水量为 229.03KG，同时生产0.316吨液氨，应为合成塔每一小时氨产量为6T 即每小时产蒸汽量或者用水量为：6/0.316229.15=4.38T 沸热锅炉软水带入热量：Q软= X I1=229.15293.08=67159.28KJ蒸汽带出热量 Q蒸=597323.39+67159.28=664482.68KJ3合成水冷器热量衡算：由题意知水冷器出口温度t11=35，设气体先冷却至35后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=85 P=25 MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=29.83KJ/KmolV10= 3804.46 m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=3804.4629.8385/22.4=430643.19KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=35 P=25MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=26.552+0.0464.18 =26.25KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=3804.4626.2535/22.4=156042.30KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=30 冷却下水tb=38 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=430643.19-156042.305=274600.885KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=274600.885/1000/4.18/(38-30)=8.25m3故生产6t液氨需要循环水W总=6/0.3158.25 m3=156 m34、醇化A水冷器出口温度t11=36，（1）热气带入热量实际值为t10=80 P=12 MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=19.73KJ/KmolV10= 59500 m3热气带人热量 Q10=V10Cp10t11=5950019.7380/22.4=4152625.3KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=36 P=12MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=19.35KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=5950019.3536/22.4=1850343.9KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=30 冷却下水tb=33 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=4152625.3-1850343.9=2302281.4KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=1850343.9/1000/4.18/(33-30)= 183.6m3故生产14t液氨需要循环水W总=183.6m34、醇化B水冷热量计算水冷器出口温度t11=45，（1）热气带入热量实际值为t10=140 P=12 MPa 故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=20.13KJ/KmolV10= 119000 m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=11900020.13140/22.4=14971687.5 KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=45 P=12MPa 先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=19.65KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=11900019.6545/22.4=4697578.13KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=30 冷却回水tb=33 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=14971687.5-4697578.13=10274108.9KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=10274108.9/1000/4.18/(33-30)=819.3m3需要循环水W总=819.3m35、烷化塔水冷量计算：1#和2#醇化水冷以后，气体一并去烷化水冷烷化塔水冷器出口温度t11=60，设气体先冷却至35后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=85 P=12 MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=19.93KJ/KmolV10= 58500 m3热气带出热量 Q10=V10Cp10t11=5850019.9385/22.4=4424193.1 KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=60 P=12MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=19.75KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=5850019.7560/22.4=3094754.3KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=31.5 冷却下水tb=34.2 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=4424193.1-3094754.3=1329438.6KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=1329438.6/1000/4.18/(34.2-31.5)=117.8m3需要循环水W总=117.8m3二厂 二分厂合成工段共有两套合成系统：DN800高压双甲系统，DN1000合成系统和DN600合成系统；其中DN1000合成系统2004年由南京昊安设计8.5万吨氨/年。现阶段二分厂26.0MPa生产，氨净值10%，合成系统压差2.5MPa，年产合成氨可达到7万吨，粗甲醇1.5万吨。1、6# DN1000合成系统(1) 合成塔出气体带出热量 Q8查 t=290 P=25.12MPa混合气体热容，按查化工工艺设计手册 （上册 ）物化数据 图 21-100 气体热熔等温压力矫正并计算得：p= Cpm +Cpm=32.218KJ/Kmol Q出=5500.5632.218290/22.4=2294327.78KJ(2) 合成塔热损失根据经验公式 Q损=wFw(tw-tB)设塔壁温度 tw=50 空气温度25 塔外壁高h=16m 外径D=1.2m则 w=0.209tw+33.44=0.20950+33.44=43.89KJ/m2.h. Q损=43.89F（tw-tB)= 43.893.141.21650-(25)=66229.23KJ2.沸热锅炉热量计算：（1）管内热气体带入热量Q入由合成塔热平衡计算得Q入=2294327.78 -66229.23=2228097.8 KJ（2）管内热气体带出热量 Qs设 t9=210 P=26.02MPa 查小氮肥工艺设计手册理化数据并计算得：CP9=32.13 KJ/Kmol. Q9=V9Cp9t9=5438.4331.93200/22.4=1550438.13KJ(3)软水吸收热量为Q吸=2228097.8 -1550438.13=677659.6KJ (4) 软水量计算设沸热锅炉加入软水温度 t=75 P=3.6MPa 副产1.3MPa饱和蒸汽需软水量 X查 软水焓 I1=314.01KJ/Kg 蒸汽焓 I2=2796.3KJ/Kg由热平衡得：Q吸=Q吸0.96=X(I2-I1)= 650552.64KJX =Q/(I2-I1)= 650552.64/(2796.3-314.01)=262.1KG所以没1000Kmol合成气量需要软水量为 262.1KG，同时生产0.440吨液氨，应为合成塔每一小时氨产量为8.5T 即每小时产蒸汽量或者用水量为：8.5/0.440262.14=5.18T 沸热锅炉软水带入热量：Q软= X I1=262.1314.01=82302.02KJ蒸汽带出热量 Q蒸=599967.8+82302.02=517665.7KJ3、合成水冷器热量衡算：已知水冷器出口温度t11=34，设气体先冷却至35后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=123 P=26 MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=32.93KJ/KmolV10= 5435.43m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=5435.4332.93123/22.4=982839.8KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=34 P=26MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=30.75KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=5435.4330.7534/22.4=253693.4KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=31 冷却下水tb=36 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=982839.8-253693.4=729146.4KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=729146.4/1000/4.18/(36-31)=34.9m3故生产8.5t液氨需要循环水W总=8.5/0.45034.9 m3=659 m34、1000醇化水冷已知水冷器出口温度t11=48，设气体先冷却至48后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=107 P=26 MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=30.50KJ/KmolV10= 54700 m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=5470030.50107/22.4=7969350.5KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=48 P=25MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=26.2KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=5470026.248/22.4=3071014.3KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=28.5 冷却下水tb=32.5 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=7969350.5-3071014.3=4898336.2KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=4898336.2/1000/4.18/(32.5-28.5)=293m3故需要循环水W总=293 m35、600醇化水冷已知水冷器出口温度t11=32.20，设气体先冷却至35后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=68.5 P=26 MPa计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm28.73KJ/KmolV10= 28000 m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=2800028.7368.5/22.4=1801556.8KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=32.2 P=25MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=25.97KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=2800025.9732.2/22.4=1045292.6KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=28.5 冷却下水tb=32.5 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=1801556.8-1045292.6=756264.2KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=756264.2/1000/4.18/(32.5-28.5)=108.8m3故生产8.5t液氨需要循环水W总=108.8 m36、烷化水冷计算：该水冷器出口温度t11=28，设气体先冷却至28后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=51.5 P=25 MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=28.43KJ/KmolV10= 27000 m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=2700028.7351.5/22.4=1783440.4KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=28 P=25MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=25.67KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=2700025.6728/22.4=866362.5KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=28.5 冷却下水tb=32.5 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=1783440.4-866362.5=917077.9KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=917077.9/1000/4.18/(32.5-28.5)=54.8m3故生产8.5t液氨需要循环水W总=54.8 m3三厂三分厂合成车间精炼工艺采用铜洗联产甲醇，合成氨岗位生产共有两套合成系统，一套1200系统，为三轴一径结构；另一套矮胖1000系统，为单管并流结构。每年可生产粗醇1.5万吨，总氨15万吨。，系统压力26.0MPa，氨净值10-11%，合成系统压差2.2MPa一、DN1200双甲、合成系统1、合成塔热量衡算： (1) 合成塔出气体带出热量 Q8查 t=329 P=25.12MPa混合气体热容，按查化工工艺设计手册 （上册 ）物化数据 图 21-100 气体热熔等温压力矫正并计算得：p= Cpm +Cpm=34.218KJ/Kmol Q出=5863.434.218329/22.4=2945301.5KJ(3) 合成塔热损失根据经验公式 Q损=wFw(tw-tB)设塔壁温度 tw=45 空气温度25 塔外壁高h=16m 外径D=1.4m则 w=0.209tw+33.44=0.20945+33.44=42.85KJ/m2.h. Q损=42.85F（tw-tB)= 42.853.141.41645-(25)=60277.9KJ2.沸热锅炉热量计算：（1）管内热气体带入热量Q入由合成塔热平衡计算得Q入=2945301.5-60277.9=2885023.6 KJ（2）管内热气体带出热量 Qs设 t9=196 P=26.02MPa 查小氮肥工艺设计手册理化数据并计算得：CP9=33.13 KJ/Kmol. Q9=V9Cp9t9=5857.733.13196/22.4=1698074.01KJ(3)软水吸收热量为Q吸=2885023.6-1698074.01=1186949.54 KJ (4) 软水量计算设沸热锅炉加入软水温度 t=55 P=3.6MPa 副产1.3MPa饱和蒸汽需软水量 X查 软水焓 I1=230.27KJ/Kg 蒸汽焓 I2=2793.3 KJ/Kg由热平衡得：Q吸=Q吸0.96=X(I2-I1) =1139471.6 KJX =Q/(I2-I1)= 1139471.6/(2793.3-230.27)=444.53KG所以没1000Kmol合成气量需要软水量为444.53KG，同时生产0.485吨液氨，应为合成塔每一小时氨产量为9.2T 即每小时产蒸汽量或者用水量为：9.2/0.485444.53=8.42T 沸热锅炉软水带入热量：Q软= X I1=444.53230.27=102373.5KJ蒸汽带出热量 Q蒸=1139471.6+102373.5=1241845.1KJ3、水冷器热量衡算：由题意知水冷器出口温度t出=40，设气体先冷却至40后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t入=95 P=26 MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=31.524KJ/KmolV水冷入=5847.4 m3热气带入热量 Q10=V入Cp10t11=5847.431.52495/22.4=781771.28KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=39 P=26MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=30.45KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=5847.430.4540/22.4=312820.96KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=28 冷却下水tb=39 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=781771.28-312820.96=468950.4KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=468950.4/1000/4.18/(39-28)=12.5m3故生产9.2t液氨需要循环水W总=9.2/0.48512.5m3=236.5T4、溴化锂机组用脱盐水用量（1）热气带入热量Q进= Q11=328165.86KJ（2）热气体带出热量 Q12t11=32 P=25 MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=29.53KJ/Kmol热气带出热量 Q12=V12Cp12t12=5847.429.5340/22.4=308361.75KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=12 冷却下水tb=15 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=328165.86-308361.75=19804.1KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=19804.1/1000/4.18/(15-12)=1.58m3故生产9.2t液氨需要循环水W总=9.2/0.4851.58m3=30.01T二、DN1000矮胖合成系统1、合成塔热量计算(1) 合成塔出气体带出热量 Q8查 t=320 P=26.12MPa混合气体热容，按查化工工艺设计手册 （上册 ）物化数据 图 21-100 气体热熔等温压力矫正并计算得：p= Cpm +Cpm=32.318KJ/Kmol Q出=4700.232.318320/22.4=2169922.86KJ(2) 合成塔热损失根据经验公式 Q损=wFw(tw-tB)设塔壁温度 tw=80 空气温度25 塔外壁高h=10m 外径D=1.2m则 w=0.209tw+33.44=0.20980+33.44=50.16KJ/m2.h. Q损=50.16F（tw-tB)= 50.163.141.21080-(25)=77963.6KJ2.沸热锅炉热量计算：（1）管内热气体带入热量Q入由合成塔热平衡计算得Q入=2169922.86-77963.6=2091959.85 KJ（2）管内热气体带出热量 Qs设 t9=197 P=26.02MPa 查小氮肥工艺设计手册理化数据并计算得：CP9=33.23 KJ/Kmol. Q9=V9Cp9t9=4700.233.53197/22.4=1381856.56KJ(3)软水吸收热量为Q吸=2091959.85-1381856.56=710103.34KJ (4) 软水量计算设沸热锅炉加入软水温度 t=55 P=3.6MPa 副产1.3MPa饱和蒸汽需软水量 X查 软水焓 I1=230.27KJ/Kg 蒸汽焓 I2=2795.5KJ/Kg由热平衡得：Q吸=Q吸0.96=X(I2-I1)= 710103.34 KJX =Q/(I2-I1)= 710103.34/(2815.5-220.27)=270.1KG所以没1000Kmol合成气量需要软水量为 270.04KG，同时生产0.485吨液氨，应为合成塔每一小时氨产量为6T 即每小时产蒸汽量或者用水量为：9.2/0.485270.01=5.07T 沸热锅炉软水带入热量：Q软= X I1=230.27280.04=64484.11KJ蒸汽带出热量 Q蒸=718344.82+64484.11=782829.63KJ3合成水冷器热量衡算：由题意知水冷器出口温度t11=35，设气体先冷却至35后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=91 P=26 MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=30.96KJ/KmolV10= 4650. 6 5m3热气带出热量 Q10=V10Cp10t11=4650. 6530.9691/22.4=584935.5KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=35 P=26MPa 由于气体在氨饱和区，故先计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=29.85KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=4650. 6529.8535/22.4=216909.20KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=28 冷却下水tb=36 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=584935.5-216909.20=368026.29KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=368026.29/1000/4.18/(36-28)=11.02m3故生产7.3t液氨需要循环水W总=7.3/0.38511.02m3=208.6 m34、联醇水冷水冷器出口温度t11=30.5，设气体先冷却至35后再进行冷交换（1）热气带入热量实际值为t10=101 P=26MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p10= Cpm +Cpm=30.13KJ/KmolV10= 84700 m3热气带入热量 Q10=V10Cp10t11=8470030.13101/22.4=11506835.31KJ（2）热气体带出热量 Q11t11=30.5 P=26MPa 计算常压下气体组分比热容然后用压力校正法计算实际比热容 p= Cpm +Cpm=28.75KJ/Kmol热气带出热量 Q11=V11Cp11t11=8470025.0530.5/22.4=3315683.7KJ(3) 冷水量计算设需冷水量W冷却上水 ta=28 冷却下水tb=38 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支=11506835.31-3315683.7=8191151.6KJQ=WCp(tb-ta)1000 W=8191151.6/1000/4.18/(37-28)=195.9m3故需要循环水W总=195.9m35、 铜洗用循环水量计算铜洗出口温度t11=31，设气体先冷却至31后再进行冷交换（1） 带入热量实际值为t10=44 计算常压下铜液比热容p= =3.20KJ/Kg 铜液比重l176kgm3V10= 27 m3(2) 冷水量计算冷却水吸收热量为Q=Q吸-Q支= VCpt=273.21176(44-31)=1320883.2KJ设需冷水量W冷却上水 ta=29 冷却下水tb=33 冷却水比热容 CpL=4.18 KJ/Kg则 Q=WCp(tb-ta) W=1320883.2/1000/4.18/(33-29)=79m3故需要循环水W总=79m3四尿物料衡算 热量衡算一、计算依据： 年工作日：330天；系统工作压力：16MPa 醇烃化新鲜气组成（）：H2 75.1,N2 21.3,CH4 1.05,Ar0.35 ,CO2.0,CO2 0.2 合成精炼气组成（）：H2 73.88,N2 24.62 ,CH4 1.125,Ar0.375 合成塔进气（）：NH3 2.3,CH4+Ar 1.5;出气，NH3 12.2 水冷器出口温度：31 冷交换器出口温度：14 氨冷器出口温度：-14、 循环机进口温度：24 循环机进口温度：32； 设计裕度：15二、工艺流程图合成塔废热锅炉热交换器软水加热水冷器冷交换器氨冷器油分离器循环机氨分离器第二部分 物料计算和热量计算1.物料计算：1.1合成塔入口气组分：入塔氨含量：y1NH3=2.4;入塔甲烷含量：y1CH4=16.00 1.125/（1.125+0.375）100=12；入塔氢含量：y1H2=100-（2.3+12+4）3/4100=61.275；入塔氩含量：y1Ar=16.000.375/（1.125+0.375）100=4；入塔氮含量：y1N2=100-（2.3+12+4）1/4100=20.333入塔气组分含量（）NH3CH4ArH2N2小计2.412461.27520.3331001.2.合成塔出口气组分：以M1=1000kmol入塔气作为基准求出塔气组分，由下式计算塔内生成氨含量：MNH3=M1(y2NH3-y1NH3)/(1+y2NH3)=1000(0.122-0.024)/(1+0.122)=87.344kmol出塔气量: M2=入塔气量生成氨含量=1000-87.344=912.656kmol出塔氨含量： y2NH3=12.2出塔甲烷含量：y2CH4=(M1/M2)y1CH4=(1000/912.656)12=13.15出塔氨含量： y2Ar=(M1/M2)y1Ar=1000/912.6564=4.383出塔氢含量： y2H2=3/4(1-y2NH3-y2CH4-y2Ar)100=3/4(1-0.122-0.1315-0.04383)100=52.70出塔氮含量： y2N2=1/4(1-0.0165-0.12657-0.04392)100=冷交出.567出塔气体组分含量（）NH3CH4ArH2N2小计12.213.154.38352. 7017.5671001.3合成率：合成率=2MNH3/M1(1-y1NH3-y1CH4-y1Ar)100=287.344/1000(1-0.024-0.12-0.04)100=21.411.4冷交换器气液平衡计算：查t=15,p=15.2MPa的平衡常数KNH3KCH4KArKH2KN20.072336.1656.57112.3974.95冷交换器出口液体组分含量：出口液体甲烷含量 CH4=yCH4/ KCH4=0.1334/36.16100=0.149出口液体氨含量 NH3=yNH3/ KNH3=0.0719/0.0723 100=99.110出口液体氩含量 Ar=yAr/ KAr=0.04519/56.57 100=0.08出口液体氢含量 H2=yH2/ KH2=0.5444/36.39 100=0.49出口液体氮含量 N2=yN2/ KN2=0.1814/74.95 100=0.242冷交换器出口液体组分含量（）NH3CH4ArH2N2小计99.1100.1490.080.490.242100.001.5氨分离器气液平衡计算：已知氨分离器入口混合物组分m(i)MNH3mCH4mArm H2mN2小计0.1220.13150.043830.52700.冷交出5671.00000查-10，P=15.2MPa各组分平衡常数：KNH3KCH4KArKH2KN20.029156.5760.47104.3978.85设（V/L）=30.404时，带入L(i)=m(i)/1+(V/L)K(i)=L(i):LNH3=mNH3/1+(V/L)KNH3=0.03026KmolLCH4= mCH4/1+(V/L)K CH4=0.002411 KmolLAr=mAr/1+(V/L)K Ar=0.00009039 KmolLH2=mH2/1+(V/L)KH2=0.00004355 KmolLN2=mN2)/1+(V/L)KN2=0.00007711KmolL总= L(NH3)+ L(CH4)+ L(Ar)+ L(Ar)+ L(H2)+ L(N2)=0.03221 Kmol分离气体量：V=1-L=1-0.03221=0.9678 Kmol；计算气液比：（V/L）=0.9678/0.03221=30.05;误差 （V/L）-（V/L）/（V/L）=（30.404-30.05）/30.404100=1.16，结果合理从而可计算出液体中各组分含量：液体中氨含量：NH3=LNH3/L=0.03026/0.03221100=99.53液体中氩含量：Ar=LAr/L=0.00009039/0.03221IOO=0.029液体中甲烷含量：CH4=LCH4/L=0.002411/0.03221100=0.074液体中氢含量：H2=LH2/L=0.00004355/0.03221100=0.013液体中氮含量：N2=LN2/L=0.000077/0.03221100=0.24氨分离器出口液体含量NH3CH4ArH2N2小计99.530.0740.0290.0130.24100.00分离气体组分含量：气体氨含量 yNH3=mNH3-LNH3/V=(0.122-0.03026)/ 0.9678100 =9.481气体甲烷含量 yCH4=mCH4-LCH4/V=(0.1315-0.002411)/ 0.96781100 =13.34气体氩含量 yAr=mAr-LAr/V=(0.04383-0.00009039)/ 0.9678100 =4.519气体氢含量 yH2=mH2-LH2/V=(0.5270-0.00004355)/ 0.9678100 =54.44气体氮含量 yN2=mN2-LN2/V=(0.冷交出567-0.0000771)/ 0.9678100 =18.14氨分离器出口气体含量（）NH3CH4ArH2N2小计9.48113.344.51954.4418.14100.001.6合成系统物料计算:将整个合成看着一个系统