怎样从压缩机的容积流量来确定合成氨的产量

　　1压缩机抽气系数的确定

　　合成氨工艺流程从半水煤气到合成有多种流程。现选择其中一种为例。

　　半水煤气-压缩机第1段-变换-压缩机第2段-脱碳-压缩机第3段-精炼-压缩机第4段-合成-合成氨变换工段的工艺流程主要是将半水煤气中的CO转变为CO2.其主要过程如下：CO+H2OH2+ CO2.由于一个体积的CO加上一个体积的水蒸气变换成一个体积的H2和一个体积的CO2，因此半水煤气经过变换后，从外界加进了水蒸气，总的容积增加了。变换气的组分主要是半水煤气中的CO参加变换，故CO组分降低，而H2和CO2组分增加。其它气体如N2，CH4，Ar和O2是由于变换气总的容积增加了而这些气体的容积未变故，其组分也略有下降。

　　从变换组分的改变可以知道有多少半水煤气中的CO参加了变换，从而推算出经变换后总的体积增加了多少。现设工段段的抽气系数为1，半水煤气中的CO参与了变换，其中有XCO 1量的CO与水蒸气反应变成了H2和CO2.根据工段，#中的CO含量的改变可求出有多少XCO 1参与了变换，其求解公式和步骤如下：rCO 2=（rCO 1-XCO 1）/（1+XCO 1）（1）式中r气体组分体积的百分比X气体组分参与工艺有效反应的量（以百分数表示）压缩机的抽气系数下角标1，2，3，4分别表示压缩机第1，2，3，4工段（见表）上角标列出各气体组分（1）式经变换可得到XCO 1=（rCO 1-rCO 2）/（1+rCO 2）（2）抽气系数2=1+XCO 1（3）脱碳工段的工艺过程主要是用溶剂吸收变换气中的CO2，故可从脱碳前后CO2组分的改变来确定有多少CO2量被吸收及其该段的抽气系数。现设变换气中被脱碳工艺吸收的CO2量为XCO 2.则rCO 23=（rCO 22-XCO 22）/（1-XCO 22）（4）

　　经变换可得X CO 2 2=（r CO 2 2-r CO 2 3）/（1-r CO 2 3）（5）

　　3=2（1+XCO2 2）（6）

　　精炼工段的工艺流程主要是用溶剂吸收脱碳气中剩余的CO，CO2和O2，此时的抽气系数4=3（1-r CO 3-r CO 23-r O 23）（7）

　　这样有了各段气体组成，通过式（3），（6），（7）

　　就可以求出各段的抽气系数。

　　如果是另一种流程，变换后马上脱碳，即变换后不进入压缩机压缩，而直接进行脱碳，尔后再进入压缩机，此时仍利用表1.只是表上第#段变换气数据不再存在。此时利用N2组分r N 21和r N 23可求出3. r N 23=r N 21/3也即3=r N 21/r N 23（8）4的求法仍可利用式（7）。

　　2压缩机生产能力的确定

　　合成氨形成的主要化学反应如下：3H2+N22 NH3.由上式可看出应该有3份体积的H2和一份体积的N2形成2份体积的NH3.由于NH3的分子量为1703，故1000kg合成氨有13153Nm3合成氨，因此需要26306Nm3的氮，氢混合气才能生产1t氨。

　　但由于精炼气中除了N2，H2外，还有Ar和CH4，真正能形成氨的只有N2和H2，且取决于其比例。设为精炼气中真正形成合氨的决定因子，其值=r N 24/025或r N 24/075（取两者中之小值）。

　　这样有了压缩机的每小时标准容积流量即可求出压缩机的合成氨产量。W=Q48000/26306 =304Q4式中W单台压缩机合成氨年产量，t/Y Q单台压缩机标准容积流量，Nm3 /h 。

　　3结论

　　化肥用压缩机，只要有了工艺流程中各段的气体组分就能精确地计算出各段的抽气系数，与压缩机的容积流量相结合即能求出压缩机的年产量。相反，用户要有了压缩机的容积流量，又有各段的气体组分也可利用上面的方法求出抽气系数和压缩机的生产能力。