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1、合成工段工艺设计一、合成回路的物料衡算二、合成回路的热量衡算三、冷冻系统的物料衡算和热量衡算四、设备计算五、平立面布置及安全设计一、物料衡算一、物料衡算1、合成塔当量氨产量Vp及出塔气组成a[i]的计算以1kmol合成塔进口气为计算基准（1）Vp的计算1-Vpkmol1kmolB,yb,iA,ya,i一、物料衡算1、合成塔当量氨产量Vp及出塔气组成a[i]的计算以1kmol合成塔进口气为计算基准（2）ya,i的计算1-Vpkmol1kmolB,yb,iA,ya,i一、物料衡算2、驰放气分离器108-F出口气组成d[i]的计算以1kmol合成塔进口气为计
2、算基准，由108-F的汽液平衡关系:1Kmol，yd,iL,xiV,yd,i一、物料衡算3、高压氨分离器106-F出口气组成j[i]的计算以1kmol合成塔出口气为计算基准，由106-F的汽液平衡关系:1Kmol，yb,iL,yj,iH,yh,i一、物料衡算4、低压氨分离器107-F出口气、液量及组成c[i]和w[i]的计算以1kmol进口物料为计算基准，近似取yj,i与进入107-F的液氨组成相同，计算方法同108-F。1Kmol，yj,iL,yw,iV,yc,i一、物料衡算5、合成回路新鲜气量G和驰放气量D的计算根据内容4计算出的yc,i和yw,i
3、，做合成回路的H2平衡和惰气平衡：解出G、G[i]和D、D[i]。6.合成塔的生产负荷的计算氨产量W[5]与D、C中损失的氨量之和即为合成塔的生产负荷：一、物料衡算7、各点物料量的计算（1）合成塔进出气量的计算根据合成塔的生产负荷W0和内容1计算出的合成塔进出气组成计算B和B[i]、A和A[i]：一、物料衡算7、各点物料量的计算（2）108-F进气量和组成的计算根据内容2计算的D[i]和汽液平衡关系计算E[i]和组成e[i]:1Kmol，e[i]M,x[i]D,d[i]一、物料衡算7、各点物料量的计算（3）106-F入口H[i]的计算（4）106-F出
4、口气量及组成的计算根据内容3的计算结果，由物料平衡和汽液平衡关系可得：I[i]J[i]H[i]一、物料衡算8、计算结果的检验（1）合成塔进口氨含量的检验将yi,5与原设初值yb,5进行比较，相对误差应小于0.1%（手算）或小于0.001%（电算），否则应重新试算。（2）合成塔进口气量的检验将合成塔进口气量B与106-F出口气量进行比较，相对误差应小于0.1%（手算）或小于0.001%（电算）。一、物料衡算8、计算结果的检验（3）107-F物料平衡的检验将107-F进口物料量M+J与出口物料量C+W进行比较，相对误差应小于0.1%（手算）或小于0.001
5、%（电算）。J，yj,iW,yj,iC,yc,iM,ym,i一、物料衡算9、消耗定额及合成塔空速的计算由《氮肥工艺设计手册》查处各组分的分子容积V[i]，按以下各式分别计算消耗定额和入塔空速：其中，与反应气接触的催化剂量VCatal按不同生产能力进行折算，其中0万吨/年的催化剂用量为64.2m3。10、列出物料平衡表二、热量衡算1、热量衡算原理及方法（1）原理根据能量守恒定律，对于合成塔和换热器可用稳态流动的热力学第一定律简化式进行热量衡算（2）统一基准焓法计算△H对于化学反应器，采用统一基准焓进行热量衡算较为简便。①统一基准焓的定义以298K为基准，
6、单质的统一基准焓为零，化合物的统一基准焓为其标准生成热，可由手册查得。二、热量衡算②统一基准焓的计算由于焓是状态函数，因此任意温度下真实气体的统一基准焓可由以下途径计算：298K,1atm单质或化合物的理想气体(Hi,T0)↓TK,patm单质或化合物的理想气体(Hi,0T)↓TK,patm的理想气体混合物(Hm,0T)↓TK,patm的真实气体混合物(Hm,T)二、热量衡算其中，为同温同压下真实气体混合物与理想气体混合物的焓差，采用R-K方程进行计算。二、热量衡算混合物的R-K方程式中，二、热量衡算对于N2-H2-CH4-Ar-NH3体系，aij的计
7、算式为R-K方程计算压缩因子的关系式为压缩因子需迭代试差求解。二、热量衡算（3）利用热容和相变热计算△H对于仅有显热和潜热效应的换热器，其焓变为①显热的计算对于显热和潜热效应交替进行的换热过程，其显热的计算应视具体情况分段进行。二、热量衡算对于纯i物质对于理想气体混合物可由虚拟临界参数计算的对比性质查表（氮肥工艺设计手册），其中温度和压力取进出口气体的平均值。二、热量衡算②潜热的计算为露点温度下的相变潜热，可查表获得。露点温度需试差求解：设露点温度为TD，由TD和平均操作压力查表，得到各组分的汽液平衡常数ki，分别计算xi和若计算精度满足相对误差小于1
8、0-5，所求温度即为气体的露点，否则应改变温度重新计算，直至满足要求为止。二、热量衡算2、合成
