查《小氮肥工艺设计手册》[17]图9-3-1平衡氨含量为2.27%； =28.4MPa时，冷激温度 T2=-10℃,故冷气进口温度等于-10℃。

(3) 热气体带入热量，热气体在器内处于氨饱和区，计算气体比热容时先求

常压下气体比热

容，然后用压力校正的方法计算实际的气体比热容：

查T14=35℃，=28.42MPa时的各组分比热容并计算得： =29.806卡/克分子.度，查《小氮肥工艺设计手册》见下表：

表3.14 各组分临界参数表

组分 (K) (atm)

H2 12.8 33.26

N2 33.5 126.16

CH4 43.36 190.54

Ar 48.1 150.76

NH3 101.65 405.49

=0.09376×405.49+0.14269×190.54+0.04145×150.76+0.54148×33.26+0.1806×126.16 =112.273K

=0.09376×101.65+0.14269×43.36+0.04145×48.1+0.54148×12.8+0.18061×33.5

=30.183atm =3.246Mpa

=(35+273.15)÷112.173=2.743， =28.42÷3.246=8.755

查《小氮肥工艺设计手册》附表1-5-8得： =4.598，由压力校正法： Cp14= +=29.806+4.598=34.404 热气体带入热量：

Q14=V14Cp14T14=9223.670×103×35×34.404÷22.4=495844.322KJ (4) 冷气体带入热量：

查T2=－10℃, =28.42MPa时各组分比热容并计算得： =6.925 经计算得=83.882K =11.326Mpa

=（-10+273.15）÷83.882=3.137 =28.42÷11.326=2.509 查《小氮肥工艺设计手册》附表1-5-8 得： =4.18

由压力校正法：

Cp2= +=31.904+4.18=36.084 冷气体带入热量：

(5) 氨冷凝热：设热气出口温度为17℃，热气体在器内由35℃冷却到17℃ 然后进行氨冷凝，查氨冷凝热=1197.445KJ/Kg 液氨冷凝放出热量：

Q冷=284.980×17×1197.445÷22.4=258982.763KJ (6) 液氨带入热量：

查－10℃时液氨比热容=4.535 液氨带入热量：

Q2L=575.367×17×4.535×(－10)÷22.4=－19082.642KJ (7) 热气体带出热量：

查T14=17℃，28.42MPa时的各组分比热容并计算得： =29.464

=0.55872×33.26+0.18636×126.16+0.14723×190.54+0.04277×150.76+0.06490×

405.49=103.211K

=0.55872×12.8+0.18636×33.5+0.14723×43.36+0.04728×48.1+0.06479×101.65 =28.639atm=2.902Mpa

= T/Tc= (17+273.15)÷103.211=2.812, ==28.42÷2.902=9.793 查《小氮肥工艺设计手册》附表1-5-8 得： =4.389

由压力校正法：Cp= +=29.464+4.389=33.853 热气体带出热量：

Q17=V17?Cp17T17=8948.691×17×33.853÷22.4=229909.849KJ (8) 热气体中液氨带出热量：查17℃时液氨比热容=4.696

液氨带入热量：Q17L=V17LCp17Lt17=284.980×17×4.696×17÷22.4=17266.022KJ (9) 冷气体带入热量：Q16=Q2L=－19082.608KJ (10) 冷气体带出热量：

Q3=Q14+Q2+Q冷+Q2L－Q17－Q17L－Q2L （-19082.608） =320550.986KJ

=320550.986×22.4÷(11608.746× Cp3)=618.529/Cp3 设T3=19.5℃查=28.42MPa时的各组分比热容并计算得： Cp3=29.108，T3=618.529÷32.414≈19.083℃ 冷交换器热量负荷计算：

放

＝（管内热气体带入热量+管内液氨冷凝热）－（管内热气体带出热量+管

内液氨带出热量）

＝495844.392+258982.763－229909.849－17266.022 ＝507651.284KJ

表3.15冷交换器热量平衡汇总表

收方

管内热气体带入热量

Q14

管外冷气体带入热量

Q2

热量（KJ) 495844.392

支方

管内热气体带出热量Q17

热量（KJ) 229909.849

管内液氨带出热量Q17L 17266.022

管内液氨冷凝热Q冷 管外液氨散热Q2L

小计

258982.763 -19082.642 548644.285

管外液氨带出热量Q16 管外冷气带出热量Q3

-19082.642 320550.986 548644.285

3.4.2 氨冷凝器热量计算

Q液氨

图3.6氨冷凝器热量计算示意图

Q2 Q17

Q18

Q1

Q气氨

(1) 气体带入热量：Q17由冷交换器热量计算Q17=229909.849KJ (2) 气体中液氨带入热量：Q17L由冷交换器热量计算Q17=17266.022KJ (3) 氨冷器中气氨冷凝热，查《小氮肥工艺设计手册—理化数据》 在-10℃，=1295.633KJ/kg

QⅠ冷=×17×÷22.4=290.387×17×1295.633÷22.4=285535.476KJ (4) 新鲜气带入热量 QⅠ

T1=35℃，=31.36MPa 查压力下各组分气体比热容然后用叠加的方法计算得实际气体混合热容 Cp1=29.70

QⅠ==(2956.387÷22.4)×29.70×35=137194.834KJ 氨冷器收入总热量Q

Q=Q17+Q17L+QI冷+QI=229909.849+17266.022+285535.476+137194.834 =669906.181KJ

氨冷器入口混合物温度T18计算 由热平衡

Q18=Q－Q冷=V18Cp18T18+ V18LCp18LT18=669906.181－285535.476＝384370.705KJ

V18L?Cp18L?Q18???=723.213÷（+0.4069） T18???Cp18??V18?V18?设T18=20℃，p=28.42MPa查压力下各组分气体比热容然后用叠加的方法计算得实际气体混合热容 =3.762 Copm =30.502 Cp18= Copm +=30.502+1.762=34.264

查20℃时《小氮肥工艺设计手册—理化数据》 =4.756，带入上式

T18=723.213÷( 34.264+0.4069×4.756)=19.979℃≈20℃ 计算合理，即混合后氨冷器入口热气温度为20℃ 气体中液氨带出热量：Q′2L=-19082.642KJ

液氨蒸发吸热：Q吸=Q－（Q′2+ Q′2L）=876089.051KJ 需冷冻量，查25℃液氨=535.583KJ/kg －15℃时液氨=1663.767KJ/kg =1128.185 KJ/kg

W1= Q吸÷=876089.051÷1128.185=776.547 kg

表3.16 氨冷器热量平衡汇总表

收方 气体带入热量 气体中氨冷凝热 液氨带入热量 新鲜气带入热量

热量（KJ） 229909.849 285535.476 17266.022 137194.834

支方 气体带出热量 液氨带出热量 冷冻量

热量（KJ）

0 0 669906.181