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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-Vp kmol 1 kmol B, yb,i A,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-Vp kmol 1 kmol B, yb,i A,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合成塔进口气为计算基准，由108-F的汽液平衡关系: 1 Kmol，yd,i L,xi V,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: 1 Kmol，yb,i L, yj,i H,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。 1 Kmol，yj,i L,yw,i V,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 ，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]: 1 Kmol，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%（电算）。 J，yj,i W, yj,i C, yc,i M,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V Catal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，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) ↓ T K, p atm单质或化合物的理想气体(Hi, 0T) ↓ T K, p atm的理想气体混合物(Hm, 0T) ↓ T K, p atm 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