计算基准按1000Nm 3新鲜原料气。
本工段计算中全部采用绝对压力，为简便计算，下文中的压力单位中“绝对”二字略去不写。
1、工艺流程：3、压力：①系统压力为30MPa ；②废热锅炉产蒸汽压力为2.5MPa ；③计算循环机进出口气体温升时，其进出口压差取2.5MPa ； ④系统压力降忽略不计。
4、温度：①新鲜气温度为35℃；②合成塔底进气温度190℃；③合成塔出口（至废热锅炉）气体温度约为320℃； ④废热锅炉出口气体温度195℃，进入合成塔前预热器； ⑤入水冷器气体温度80℃； ⑥水冷器出口气体温度为35℃；⑦废热锅炉进口软水温度约为122℃；⑧冷却水供水温度为30℃，冷却回水温度为40℃； ⑨进循环机气体温度28℃； ⑩氨库来源氨温度20℃。
5、气体组成：①合成塔进出口气体中氨含量为3%；塔前预热器去氢回收②合成塔出口气体中氨含量为16.7%； ③循环气中H 2/N 2为3；④循环气中（CH 4+Ar ）含量为15%；⑤各气体组分在液氨中的溶解量忽略不计。
6、年操作日：285。
7、参考书：①《小氮肥工艺设计手册》 ②《合成氨工艺》二、物料衡算基准：1000Nm 3新鲜气为基准 1、 合成物料衡算：⑪、放空气体量V 1及其组成 V 1=15%0.38%)(1.21%1000+⨯=106Nm 3查手册查得35℃时，气相中平衡氨含量为：y*NH3=9.187%，取过饱和度为10%，则： y NH3=9.187%⨯（100%+10%）=10.11%y H2=%17.56%)15%11.10%100(43=--⨯ y N2=72.18%)15%44.10%100(41=--⨯%y CH4=15%%42.1138.0%21.1%21.1=+⨯y Ar =15%%58.3%38.0%21.1%38.0=+⨯（2）、氨产量V 4由气量平衡：V 2－V 0＝V 3－V 1－V 4 ① 由于氨合成时体积减少，故：Ｖ2－V 3＝V 4＋10.11%V 1 ② 式中：V 0——补充新鲜气 Nm 3 V 1——放空气体积 Nm 3 V 2——进入合成塔混合气体积 Nm 3V 3——出合成塔混合气体体积 Nm 3 V 4——冷凝成产品氨（液氨）的体积 Nm 3301000Nm V = 31106Nm V =由①、②解得：V4=31064.44121061011.1100021011.1Nm V V =⨯-=-（3）、合成塔出口气体3V 及其组成（进入循环机中氨含量控制在3%）由氨平衡：1423%11.10%3%7.16V V V V ++= ③ 由③+②⨯3% 得：11443%3033.0%11.10%3%7.13V V V V V +++= 314393.3400%7.13%)3033.0%11.10(%)3%100(Nm V V V =+++=%05.1393.3400)64.44193.3400(%15)(%15)%(3434=-⨯=-⨯=+V V V Ar CH%69.52%)05.13%7.16%100(432=--⨯=H y %56.17%)05.13%7.16%100(412=--⨯=N y%93.9%38.0%21.1%21.1%05.134=+⨯=CH y%12.3%38.0%21.1%38.0%05.13=+⨯=Ar y%7.163=NH y合成塔出口气组成及其体积：由①得：30413229.3853100064.44110693.3400Nm V V V V V =+--=+--=%52.11%05.13)(234=⨯=+V V Ar CH y%48.85%52.11%3%100)(22=--=+N H y所以，%77.8%38.0%21.1%21.1%52.114=+⨯=CH y%75.2%77.8%52.11=-=Ar y%11.6443%48.852=⨯=H y %37.21%11.64%48.852=-=N y合成塔进口量及组成：2、水冷器物料衡算（1）、水冷器进口的物料同合成塔出口3V 相同 （2）、水冷器出口气体组成与放空气相同 设经水冷器后1标准立方气体中所含氨量为x 出水冷器体积：)%7.16%100(35x V V +-=因为35℃时气相平衡氨含量：%187.9*=a y ，取过饱和度为10%，则：1011.0%)10%100(%187.9*=+⨯=⨯δa y%11.10%100%)7.161(=⨯+-xx解得：%37.9=x3364.3151%)37.9%7.161(93.3400%)37.9%7.161(Nm V V =+-⨯=+-⨯=出水冷器冷凝下来的氨量=合成塔出口的氨量—水冷器出口的氨量=333.24963.31896.567Nm =-3、 冷交换器的物料衡算 （1）、冷交换器进口热气组成与放空气相同 其体积为：3564.304510664.3151Nm V =-=设出口温度为19℃。
（用试算法由热量平衡决定，见热量衡算部分） 由公式：t py a +-+=273544.1099987879.51856.4lg 由于atm MPa p 30030== C t ︒=19 故，代入上式可得：%831.5=a y ，取氨的过饱和度为10%，则：%414.61.1%831.51=⨯=a y设出口气中氨气体体积为3yNm ，则有：%414.691.30764.30451==+-a y yy解得：364.187Nm y =所以，冷交换器中冷凝下来的氨量为：327.12064.18791.307Nm =- 冷交换器出口体积：35637.292527.12064.304527.120Nm V V =-=-=（1）、进口气体量：306737.3925100037.2925Nm V V V =+=+=合成塔进口气量：32829.3853Nm V V ==则冷凝下来的氨量：38708.7229.385337.3925Nm V V =-=- 5、消耗定额的计算氨产量：4368.44108.7227.12033.249V Nm ==++ ， kg m 20.335174.2268.441=⨯= 新鲜原料气消耗定额：氨氨t Nm kg Nm /2983/983.220.335100033==高压机泄露取2%，则每吨氨耗用精炼气量为：氨t Nm /88.304398.029833= 三、热量衡算基准：31000Nm 新鲜气 温度为0℃ 1、循环机出口气体温度查表得：循环机中各组分的绝热指数为：由公式：∑-=-111Ki yiK 式中：yi ——混合气体中各组分的容积百分数Ki ——混合气中各组分的绝热指数 5393.2129.103.0166.10275.01308.10877.014.12137.01407.16411.011=-+-+-+-+-=-K 解得：K=1.394已知：循环机 M P a P 5.27=入 ， M P a P 30=出 由于循环机的入口温度为28℃，即301K则：K 49.308275300301)(394.11394.11=⨯==--）（入出入出K K P P T T 即 35.49℃2、冷交换器的热量衡算（1）、冷气体的进口温度计算出氨冷器气体氨含量为3%，取饱和度为10%，则在冷凝温度下的平衡氨含量：%728.2%101%3%100=+⨯=a y由公式：t py a +-+=273544.1099987879.51856.4lg 其中：MPa P 275= ，代入上式得：C t ︒-=53.5（2）、热量衡算（冷交换器）冷气体在冷交换器内温度由 —5.53℃升到28℃； 热气体出冷交换器温度需由热平衡计算，因气体热容随温度而变，不同温度时冷凝氨量也不一样，故需试差。
①、设出冷交换器热气温度为19℃，热气体由35℃冷却到19℃热气体在交换器内平均温度=2721935=+℃ 设气体先冷却到19℃然后氨冷凝。
因热气体在器内处于氨饱和区内，计算气体热容时不能用“按分压叠加法”，现采用先计算常压时的热容，然后再加压力校正。
采用别斯科夫算式求Cpi ：263210093.010109.0919.6t t H --⨯+⨯+= 263210115.010815.0771.6t t N --⨯-⨯+=263310588.0100.4237.8t t NH --⨯-⨯+= 263410396.110809.7957.7t t CH --⨯-⨯+=98.4=Ar列表计算如下：Ckg kcal C p ︒=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=./114.71011.0345.80358.098.41142.0167.81872.0793.65617.0922.60atmP cm 651.311011.065.1110358.01.481142.036.451872.05.335617.08.12=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=KT cm 45.1101011.049.4050358.076.1501142.054.1901872.016.1265617.026.33=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=所以，72.245.11027327=+==cm T T Tr 48.965.31300Pr ===cm P P 查图得热容的压力校正图得：△Cp=1.3 ， 又由于0p p p C C C -=∆ C kg kcal C C C p p p ︒=+=∆+=./414.83.1114.70热气体在器中放出的显热量：kcal Q 95.18304)1935(414.84.2264.30451=-⨯⨯=查表查得：19℃时氨冷凝热为 284.60kal/kg 所以，kcal Q 57.25977174.2227.12060.2842=⨯⨯= kcal Q Q Q 52.4428257.2597795.1830421=+=+=放②、冷气体在交换器内吸收的热量 冷气体在交换器内的平均温度=C ︒=-235.11253.528 采用别斯科夫算式求Cpi ，列表如下：Ckg kcal C p ︒=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=./976.603.0282.80275.098.40877.0045.82137.0780.66411.0920.60KT cm 30.8103.049.4050275.076.1500877.054.1902137.016.1266411.026.33=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=atmP cm 02.2403.065.1110275.01.480877.036.452137.05.336411.08.12=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=50.330.81273235.11=+==cm r T T T 45.1102.24275===cm r P P P 查图得：6.0=∆p C ， C kg kcal C C C p p p ︒=+=∆+=./576.76.0976.60kcal Q 56.4369753.528576.74.2229.3853=+⨯⨯=）（吸放吸Q Q ≈。