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小计 669906.181 小计 669906.181

3.4.3 循环机热量计算 (1) 出口温度计算

由《小氮肥工艺设计手册—理化数据》表1－1－1查的绝热指数如下表：

表3.17 各组分绝热指数

组分 Ki

H2 1.41.

N2 1.4

Ar 1.31

CH4 1.66

NH3 1.29

由公式=

0.0250.116430.033570.618750.20625=2.538 ????1.29?11.31?11.66?11.41?11.4?1K=1.394

由前已知T入≈19.09+273.15=292.24K ， =31.458MPa ， =28.42 带入上式得：T出?292.24????31.458????28.42?1.394-11.394=300.769K=27.62℃

(2) 气体带出热量：Q′3=320550.986KJ (3) 压缩功

?K?1??????K???Kp???2??Z2 ?N?16.674?p1V1???1???????Z1?K?1??p1?????又p1 =28.42，p2=31.458，K=1.394，Z2=1.13，Z1=1.02 式中： =11607.770×0.101×302.17÷(60×28.42×292.24)=0.748 将上述数据带入压缩功的计算式得： N=38.005KW

QN=3600N=3600×38.005=136817.007KJ (4) 气体带出热量 由热平衡得：

Q4=Q3+QN=320550.986+136817.007=457367.993KJ Q4=V4Cp4T4

Cp4=Q4÷(V4T4)= 457367.993×22.4÷(11607.770×27.62)=31.755 由T4=29℃，=31.458 查常压下各组分气体比热容并计算得： =2.559 =29.162

Cp= Copm + =31.721

误差=（31.755－31.721）÷31.721×100%=0.107% 误差满足设计要求 3.4.4 合成塔热量衡算

Q损

Q5 Q7 Q6 Q8

图3.7合成塔热量计算示意图： (1) 环隙温升T6计算：

设合成塔环隙高度H=13.5，由经验公式知： 环隙温升按1.46℃/米计，则合成塔一出温度T6为： T6=T5+1.46H=27.62+1.46×13.5=47.33℃ (2) 气体带入热量Q5

由前计算 Q4=457367.993KJ 因油分离器内无温升变化（忽略损失） Q5=Q4=457367.993KJ (3) 气体反应热QR：

设合成塔二出温度365℃，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=31.458MPa的气体反应简化计算式为： －HR=11599+3.216T 将T=365℃带入得：

－HR=11599+3.216×365=12772.84=53390.471

由物料平衡计算知氨产量： =1394.924m3=62.273kmol 则合成塔内反应热

(4) 二次入塔气体带入热量Q7 由热平衡知

Q7?(Q6?Q8?Q损)?(QR?Q5)?V7Cp7T7 (Q6?Q8?Q损)?(QR?Q5) T7?V7Cp7(5) 合成塔一出气体带出热量Q6

查：T=47.33℃, p=31.458MPa混合气体热容，按高压叠加法计算得Cp=35.213 Q6=11607.770×35.213×47.33÷22.4=863655.031KJ (6) 合成塔二出气体带出热量Q8

查T=365℃，p=31.458MPa混合气体热容，按高压叠加法计算得：Cp=35.231 (7) 合成塔热损失 根据经验公式 Q损=

设塔壁温度=80℃，空气温度－5℃，塔外壁高H=15m，外径D=1.008m =0.209 ×+33.44=0.209×80+33.44=50.16KJ/m2h

Q损=50.16××（－）=50.16×3.14×1.008×15×[80－(－5)]=202422.085KJ (8) 合成塔二入温度计算：

将上述数据带入T7温度计算式中T7=6072.615/Cp7

设T7=186.5℃查混合气体热容，按高压叠加法计算得：Cp7=33.044 则 T7=6172.615÷33.044=186.799℃

误差 =（186.799－186.5）÷186.5×100%=0.160% 假设值与实际值基本相符计算有效。 合成塔气体二次入口带入热量 (9) 合成塔绝热温升核算

1?yNH3?(?HR)Q损?T???

1?y5NH3NTCP式中=(Cp7+Cp8)/2=(33.044+35.231)/2=34.138 ∴T=1÷34.138=[0.14×53390.471÷(1+0.165)－202422.085×22.4÷11607.770]=176.501K ∴T6=T7+189.674=186.5+176.501=363.001℃ 假设值与实际值基本相符计算有效。

表3.18 合成塔热量平衡汇总表

收 方 一次气体进口带入

457367.993

热量 Q5 二次气体进口带入

热量 Q7 反应热 QR 小 计

热量 Q8 热损失 Q损

小计

202422.085

热量 Q6 二次气体进口带入

热量（KJ）

支方

一次气体出口带入

863655.031 热量（KJ）

3.4.5 废热锅炉热量计算： (1)管内热气体带入热量Q8 (2)管内热气体带出热量Qs

设 T9=220℃，=29.4MPa 查《小氮肥工艺设计手册—理化数据》并计算得： =34.895

(3) 废热锅炉热负荷 (4) 软水量计算

设废热锅炉加入软水温度 T=30℃，=1.274MPa，副产1.3MPa饱和蒸汽需软水量×查软水焓 =125.484KJ/kg 蒸汽焓 =2784.716 KJ/kg 由热平衡得

(5)废热锅炉软水带入热量： Q软==888.656125.484=111512.110KJ (6)蒸汽带出热量：

表3.19 废热锅炉热量汇总表

收 方 管内热气带入热量

Q8

软水带入热量 Q软

小 计

111512.110

Q9

蒸汽带出热量 Q蒸

小 计

热量（KJ）

支 方 管内热气带出热量

热量（KJ）