合成氨工艺及设计计算

1、第一章物料与热量衡算已知条件：表1-1原料气各组分的含量Table 1-1 of the feed gas components inCOCOOCH含量，%9.6011.4255.7122.560.330.38100计算基准：1吨氨计算生产1吨氨需要的变换气量：（1000/17） X 22.4/ （2X22.56） =2920.31 m3（标）3.因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取 2962.5 m （标）年产12万吨合成氨生产能力（一年连续生产 330天）：日生产量：120000/330=363.6T/d= 1 5.16T/h要求出中变炉的变换气干组分中 C®小于2%

2、。进中变炉的变换气干组分：表1 2进中变炉的变换气干组分Table 1-2 into the furnace in the variable component of the transformation air-dryCOCONOCH合计含量，%9.611.4255.7122.560.330.38100m（标）284.44338.321650.41668.349.7811.262962.50kmol12.69615.10373.67929.8370.4360.503132.25假设进中变炉的变换气温度为330C ,取变化气出炉与入炉的温差为 35C,出炉的变 换气温度为365 C 0进中变炉

3、干气压力为1.75Mpa.1.1 水气比的确定：考虑到是原煤转化来的原料气，所以取 HO/CO=3.5 故 V（水）=3.5 V k=1184.113r（标），n（水）=52.862kmol因此进中变炉的变换气湿组分如下:表1 3进中变炉的变换气湿组分Table 1-3 into the furnace of transformation in the variable component wet gasCOCOHNQCHH2O含量%6.868.1639.8016.120.240.2728.56100m（标）284.42338.321650.42668.349.7711.261184.1241

4、46.61kmol12.6915.1073.6829.840.440.5052.86185.121.2 中变炉CO勺实际变换率的求取：假定湿转化气为100mo1,其中COS基含量为8.16%,要求变换气中C*量为2%, 故根据变换反应：co+n h+co,则CO的实际变换率公式为：K=XX1X100%式中X、为分别为原料及变换气中CO的摩尔分率(湿基)所以：Xp= 74%则反应掉的CO的量为：8.16X74% =6.04则反应后的各组分的量分别为：降0% =28.56 %-6.04 %+0.48 %=23%CO =8.16% -6.04 %=2.12%降% =39.8 %+6.04 %-0.4

5、8 %=45.36 %CO % =6.86 %+6.04 %=12.9%中变炉出口的平衡常数：K= (H%XCO%) / (H2O% XC3) =12查小合成氨厂工艺技术与设计手册 可知(=12时温度为397 C o中变的平均温距为 397C -365 C =32C根据合成氨工艺与节能 可知中温变换的平均温距为：30c到50C,中变的平均 温距合理，故取的 HO/CO可用。1.3 中变炉催化剂平衡曲线根据HO/CO=3.5,与文献小合成氨厂工艺技术与设计手册上的公式Xp= X2/X1XI00%V=K (AB-CDU=K (A+日 + (C+DW=K1其中A、B、C、D分别代表CO H2O CO

6、及H2的起始浓度计算结果列于下表：表1 4 t-T-X p关系Table 1-4 t-T-Xp relationst300320340360380400T573593613633653673X0.90120.87370.84240.80740.76870.7058表15 t-T-Xp关系Table 1-5 t-T-Xp relationst420440460T693713733%0.68590.64160.59631.4 最佳温度曲线的计算由于中变炉选用G型催化剂，最适宜温度曲线由式进行计算。查3000吨合成氨厂工艺和设备计算G型催化剂的正负反应活化能分别为:E1=10000KJ/Kmol,

7、E2=19000 KJ/Kmol。最适宜温度计算结果如下：表16 t-T-X p组成Table 1-6 t-T-Xp compositionX)0.90120.87370.84240.80740.76870.7058T526546.8564.2581.5598.8624.5t256273.8291.2308.5325.8351.5表 1 7 t-T-X pTable 1-7 t-T-Xp compositionX)0.670.640.610.580.550.52T638.2649.4660.7671681.6692.6t365.2376.4387.3398408.6419.6表18 t-T-X

8、 p组成Table 1-8 t-T-Xp compositionXp0.490.45T702.6716.6t429.6443.61.5中变炉一段催化床层的物料衡算已知条件：进中变炉一段催化床层的变换气的温度为 330c进中变炉一段催化床层的变换气湿组分如下：表1-9进中变炉一段催化床层的变换气湿组分Table 1-9 into the furnace section of catalytic change in the bed of wet gas componentstransform组分COCO代QCHHO合计含量%6.868.1639.816.120.270.2428.56100m3（标

9、）284.42338.181650.41668.349.7811.261184.114146.61kmol12.6915.1073.6829.840.440.5052.86185.121.5.1中变炉一段催化床层的物料衡算假设CO一段催化床层的实际变换率为 60%假使Q与代完全反应，Q完全反应掉故在一段催化床层反应掉的CO的量为：60% X 338.318=202.9908 m3（标） =9.062kmol出一段催化床层的CO的量为：338.318-202.9908=135.3272 m 3（标）=6.0414kmol故在一段催化床层反应后剩余的H2 的量为：1650.409+202.9908

10、-2 乂 9.776=1833.8478 m3（标）=81.868kmol故在一段催化床层反应后剩余的CO2 的量为：284.4+202.9908=487.3908 m3 （ 标 ）=21.758kmol故出中变炉一段催化床层的变换气干组分的体积：V总（干）=135.3272+487.3908+1833.8478+668.34+11.258 =3136.1638 m3 （ 标 ）故出中变炉一段催化床层的变换气干组分中CO的含量：CO=4.31%同理得：CO2 =15.54%H2 =58.47%CO2 =15.54%N2=21.13%CH4 =0.35%所以出中变炉一段催化床层的变换气干组分如下

11、：12表1-10出中变炉一段催化床层的变换气干组分Table 1-10 to change in the furnace section of the catalytic bed transform air-drycomponents组分COCOH2NlCH含量%15.544.3158.4721.130.35100m3（标）487.39135.331833.84668.3411.253136.16kmol21.766.0481.8729.830.50140.01剩余的HO的量为：1184.113-202.9908+2 X 9.776=1000.6742 m3 （标）=44.6729kmol故出

12、中变炉一段催化床层的变换气湿组分的体积：V总（湿）=135.3272+487.3908+1833.8478+668.34+11.258+1000.6742=4136.838 m3 （标）=184.68kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中代0的含量HO% =24.19%故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中CO的含量CO% =11.78%同理可得：5 =3.27%代% =44.33 % =16.16%CH% =0.27%所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（）如下：表111出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（）Table 1-11 to change in the fur

13、nace section of the catalytic bed transform components in wet gas （%）组分COCOH2CHH2O合计含量%11.783.2744.3316.160.2724.19100m3（标）487.39135.331833.84668.3411.261000.674136.92koml21.766.0481.8729.830.5044.67184.681.5.2 对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行估算：已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量()如下：表112出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量()Table 1-12 to

14、 change in the furnace section of the catalytic bed transform components in wet gas (%)COCOH2NCHH2O含量%11.783.2744.3316.160.2724.19100m(标)487.39135.321833.84668.3411.261000.674136.92koml21.766.0481.8729.830.5044.67184.68根据：K>= (H%XCO%) /(HO% XC3)计算得K=6.6查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当(=6.6时t=445 C设平均温距为35C,则出中变

15、炉一段催化床层的变换气温度为：445 C -35 C=415 C1.5.3 中变炉一段催化床层的热量衡算已知条件：进中变炉一段催化床层的变换气温度：330c出中变炉一段催化床层的变换气温度为：415C可知反应放热Q在变化气中含有CQ代0, Q,代这4种物质会发生以下2种反应:CO +H2O=C2+H2(1)02 + 2H 2= 2 H 2O(2)这2个反应都是放热反应。根据小合成氨厂工艺技术与设计手册可知为简化计算，拟采用统一基准始(或称生成始)计算。以P=1atm, t=25C为基准的气体的统一基准始计算式为：Hr=AH(298k) =Cpdt式中：H一气体在 Tk的统一基准始，kcal/k

16、mol(4.1868kJ/kmol) ；出98卜)一该气体在25c下的标准生成热,kcal/kmol(4.1868kJ/kmol)；T绝对温度，K；G一气体的等压比热容，kcal/ (kmol. C) 4.1868kJ/ (kmol. C)气体等压比热容与温度的关系有以下经验式：G=A+A 义 T+A 义 T2+AfeX T3+式中A、A、A、A气体的特性常数将式代入式积分可得统一基准始的计算通式：H =ao+ai x T+a x T 2+a3 x T 3+a4 x T4式中常数及、ai、a2、a3、a4与气体特性常数及标准生成热的关系为:ai =Ao, a 2=A/2, a 3=A/4, a

17、4=A/4a0=AHI(298k)298.16ai 298.162 Xa2 298.163 Xa3 298.164 x a4采用气体的统一基准始进行热量平衡计算，不必考虑系统中反应如何进行，步骤有多 少，只要计算出过程始态和末态始差，即得出该过程的总热效果。 H二(:EZniXH)始一(ZZnXH)末式中： H 一过程热效应，其值为正数时为放热，为负数时系统为吸热，单位：kcal ;(4.1868kJ);ni 一始态或末态气体的千摩尔数，kmol;H 一始态温度下或末态温度下；H 一气体的统一基准始，kcal/kmol , (4.1868kJ/kmol )现将有关气体的计算常数列于下表中：表1

18、-13气体统一基准始Table 1-13 gas benchmarking enthalpy分子式a0a1a2a3a4O1.90318 X 1035.80298H2-2.11244 X 1037.20974H2O-6.0036 X 1047.11092N2-1.97673 X 1036.45903CO-2.83637 X 1046.26627CO-96377.888676.396计算。的基准始：2.15675 X 10 3-5.558381.293195.181648.98694X 10 4X 10 34X 10 44X 10 4_ 35.05 X 10 3-7.40499X10 74.845

19、9 X 10 71.285062.032965.04519X 10 7X 10 7X 10 9-1.135 X 10 6. _ _ _ _ _ _ _ 101.08808 x 10-8.18957-5.78039-7.65632-4.142720.0010 T10 T10 T10 T根据基准始的计算通式：H=a°+a1 x T+a2 x T2+a3 x T3+a4 x T4在 415 c 时,T=415+273=683K将Q的常数带入上式得：H=1.90318 X 103+5.80298 乂 683+2.15675 X 10 3 X 6832- 7.40499 X 10 7 X 68

20、33+1.08808X 10 10 X 6834=6699.742kcal/kmo=28050.412 kJ/kmol同理根据以上方法计算可得变换气的各个组分的基准始如下：表1-14变换气的各个组分的基准始Table 1-14 gas transform the various components of the benchmark enthalpyOH2H2OCOCOH(kcal/kmol)6699.7422724.221-54502.665-23634.754-89956.678Ht (kJ/kmol )28050.41211405.772-228191.759-98953.987-376

21、630.620放热：CO +H2O=C2+H2(1) H= (EHi)始(E Hi)末=-376630.6208+11405.77+98953.987+228191.759=-38079.10484kJ/kmolQ= 9.062 X (-38079.10484 )=-345072.8481kJQ + 2H 2= 2 H2O(2)Q2=AH2= (EniX Hi)始一(ZZniXH)末=-221354.6179kJ气体反应共放热：Q=Q+Q=345072.8481+221354.6179=566427.4659kJ气体吸热Q根据物理化学教程知 CO, H2, H 2O, CQ, N 2 ,可用公

22、式：CP=a+b+CT来计算热容, 热容的单位为kJ/ (kmol.K)表1-15 a-b-c关系Table 1-15 a-b-c relations物质COH2H2OCONa28.4127.283044.1427.87-3b/104.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.530.63CH可用公式：G=a+b+CT+dT3来计算热容汨得：物质 CO CO2 H2 H2O N2 CH4kmol.K）kmol.K）kmol.K）Cp CO） =31 kJ/ （kmol.K） Cp（ CO）2=48.2 kJ/Cp（H2） =29.6 kJ/ （kmol.K

23、 ）C p（ H2O） =37.2 kJ/Cp（N2） =30.7 kJ/ （kmol.K ）C p（ CH）4 =56.1 kJ/所以平均热容：Cpn=EYi x Cp=34.06 KJ/ （kmol.K） 所以气体吸热 Q=34.06X 184.68 X（415-330）=534667.068kJ假设热损失Q4 （一般热损失都小于总热量的10%）根据热量平衡的：Q = Q3 +Q4Q4=31760.979 kJ1.6 中变一段催化剂操作线的计算由中变一段催化剂变换率及热平衡计算结果知：中变炉入口气体温度：T入口 = 330c中变炉出口气体温度：T出口 = 415C中变炉入口 CO变换率：K

24、入口 = 0中变炉出口 CO$换率：K出口 = 60%1.7 中间冷凝过程的物料和热量计算：此过程采用水来对变换气进行降温。已知条件：变换气的流量： 184.68koml设冷凝水的流量： X kg变换气的温度：415冷凝水的进口温度：20进二段催化床层的温度：353 c操作压力：1750kp冷凝水吸热Q,据冷凝水的进口温度20c查化工热力学可知 hi =83.96kJ/kg 根据化工热力学可知：表1-16 T-P-H关系Table 1-16 T-P-H relationsT/KP/kPaH/(kJ/kg)60016003693.260018003691.770016003919.7700180

25、03918.5冷凝水要升温到353C ,所以设在353C , 626K,1750kp时的始值为h对温度进行内查法：1600kPa时(626-600 )/(h-3693.2)=(700-626)/(3919.7-h)h=3752.09 kJ/kg1800kPa时(626-600) / (h- 3691.7 ) =(700-626)/( 3918.5-h)h=3750.668 kJ/kg再对压力使用内查法得在353c , 626K,1750kp时的始值h为：(1750-1600)/(h-3752.09)=(1800-1750)/(3750.668-h)h=3751.0235 kJ/kgQ= X(

26、3813.244875-83.96) 已知变换气吸热QCP(co)=31 kJ/ (kmol.K) , C p(c©=48.2 kJ/ (kmol.K) , C p(H2)=29.6 kJ/ (kmol.K), C p(H2o)=37.2 kJ/ (kmol.K) , C p(N2)=30.7 kJ/ (kmol.K) , C p(cH4)=56.1 kJ/ (kmol.K) 所以 Gm= Z2YXG =33.92 kJ/ (kmol.K)Q=184.68 X 33.92 乂 (415-353)=388389.4272 kJ取热损失为0.04 Q2根据热量平衡：0.96 Q 2 =

27、X(3751.0235-83.96)X = 101.676kg=5.649 kmol=126.53 m3（标）水的量为：126.53+1000.6742=1127.2042 m 3 （标）=50.3261 kmol所以进二段催化床层的变换气组分如下：表1-17进二段催化床层的变换气组分Table 1-17 Sec catalytic bed into the gas component transformCO 2COH 2N2CH 4H 2。含量%11.4323.1743.0115.680.2626.44100m （标）487.39135.321833.84668.3411.261127.20

28、4263.37kmol21.766.04181.8729.830.5050.32190.331.8 中变炉二段催化床层的物料与热量衡算已知条件：所以进中变炉二段催化床层的变换气干组分如下:表1-18进中变炉二段催化床层的变换气干组分组COCOH2N，CH含量%15.544.3158.4721.130.35100m（标）487.39135.321833.84668.3411.263136.16kmol21.766.0481.8729.830.50140.011.8.1中变炉二段催化床层的物料衡算：设中变炉二段催化床层的转化率为 0.74 （总转化率）所以在CO的变化量为：338.318 X 0.

29、74=250.35532 m3 （标）=11.7658 kmol在中变炉二段催化床层的转化的 CO的量为：135.3272- （338.318-250.35532 ） =47.36452 m3 （标）=2.11 kmol出中变炉二段催化床层的CO的量为：135.3272-47.36452=87.96268 m 3 （标）=3.9269 kmol故在二段催化床层反应后剩余的 CO的量为：487.3908+47.364528= 534.75532 m 3 （标）=23.873 kmol故在二段催化床层反应后剩余的代的量为：1833.8478+47.36452= 1881.21232 m 3 （标）

30、=83.9826 kmol所以在二段催化床层反应后的变换气总量：V总（干）=87.96268+534.75532+1881.21232+668.34+11.258=3183.528 m3 （标）=142.1218 kmol所以出中变炉二段催化床层的变换气干组分如下：表1-19出中变炉二段催化床层的变换气干组分Table 1-19 to change in the furnace Sec catalytic bed of the dry gas component transform组分COCOH2NCH合计含量%16.792.7659.0920.990.35100m （标）534.7587.9

31、61881.21668.3411.263183.53kmol23.873.9383.9829.830.50142.12故在二段催化床层反应后剩余的凡O的量为：1127.2042-47.36452= 1079.84 m 3 （标）=48.207 kmol故出中变炉二段催化床层的变换气湿组分中CO的含量：C® =2.06%同理得：CO% = 12.54%H 2% =44.125%HO% = 25.33%所以出中变炉的湿组分如下:表1-20出中变炉的湿组分Table 1-20 to change furnace in the wet components组分COCOH2NCHHO含量%12

32、.542.0644.12515.670.2625.33100m3 (标)534.7687.961881.21668.3411.261079.844263.32kmol23.873.9383.9829.830.5048.21190.33对出中变炉一段催化床层的变换气温度进行估算：根据：Kp= (H%XCO%) / (HO% XC3)计算得&=10.6查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当 ( =10.6时，t=409C设平均温距为44C,则出中变炉一段催化床层的变换气温度为：409 c -44 C =365 C1.8.2中变炉二段催化床层的热量衡算：已知条件：进中变炉二段催化床层的变换气温度

33、为：353出中变炉二段催化床层的变换气温度为：365C变换气反应放热Q,计算变换气中各组分的生成始，原理与计算一段床层一样，使用 公式计算平均温度为632K时的生成始。计算结果如下：表1-21中变炉二段催化床层平均温度为 632K时各组分的生成始Table 1-21 changed in the furnace Sec catalytic bed with an average temperature of 632 K, each component of the formation enthalpy组分HOCOCOHt (kcal/kmol )2373.4-54949.05-24005.56

34、5-90536.421Ht (kJ/kmol )9936.95-230060.69-100506.5-379057.89放热：CO +H2O=CCH(D H=(二H)始一(E Hi)末=-38553.74846 kJ/kg所以得：Q1=2.11 X 38553.74846=81348.40955 kJ/kg气体吸热Q,根据物理化学教程知 CO,凡，H2O, CO, N ,可用公式：G=a+b+cT 来计算热容。热容的单位为kJ/ (kmol.K)表1-22各组分a-b-c关系Table 1-22 each component a-b-c relations物质COHH2OCONa28.4127

35、.283044.1427.87b/10 -34.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.536.7CH可用公式：G=a+b+CT+dT3来计算热容，计算结果如下:表1-23各组分GTable 1-23 components CpCOH2COHONCHCp/ KJ/ (kmol.K)28.5629.2547.336.7830.3153.72所以得：Gn=!3YX G=33.61KJ/ (kmol.K)故：Q2=33.61 X 190.33 X (365-353)=76763.46kJ热损失：Q=Q-Q2=4584.95 kJ1.9 中变二段催化剂操作线计算

36、由中变二段催化剂变换率及热平衡计算结果知:中变炉入口气体温度：t入口 = 353C中变炉出口气体温度:t出口 = 365C中变炉入口 CO$换率：K入口 = 60%中变炉出口 CO变换率：K出口 = 36%中变换炉物料量平衡表如下：表1-24中变换炉物料量平衡表Table 1-24 in the transformation of material balance sheet furnace/m3/m3CG284.42487.39CO338.32135.33H21650.421833.84N2668.34668.34029.779.77CH11.2611.26H201184.121000.67

37、合计4146.614136.92表1-25进二段催化床层的物料量平衡表Table 1-25 Sec into the catalytic bed of the material balance组分进二段催化床层的物料量/m3出二段催化床层的物料量/m3CO487.39534.76CO135.3287.96代1833.841881.21N2668.34668.340211.2611.26CH1127.201079.84合计4263.324263.32中变换炉二段热量平衡表如下:表1-26中变换炉二段热量平衡表Table 1-26 in the transformation furnace hea

38、t balance Sec反应放热/kJ/kJ/kJ81348.4095576763.464584.951.10 低变炉的物料与热量衡算已知条件:进低变炉的湿组分如下:表1-27进低变炉的湿组分Table 1-27 into the furnace low variable component of the wetCOCOH2CHH2O含量%12.542.0644.12515.670.2625.33100m （标）534.7687.961881.21668.3411.261079.844263.37kmol23.873.9383.9829.840.5048.21190.33所以进低变炉催化床层

39、的变换气干组分如下：表1-28进低变炉催化床层的变换气干组分Table 1-28 furnace into the low variant of the catalytic bed components transform air-dry组分COCOH2CH合计含量%16.792.7659.0920.990.35100m （标）534.7687.961881.21668.3411.2583183.5323.873.9383.9829.830.503142.121.10.1低变炉的物料衡算要将C3降到0.2% （湿基）以下，则CO的实际变换率为：% =90.11%则反应掉的CO的量为：87.96

40、268X90.11 % =79.264 m3 （标）=3.539 kmol出低温变换炉CO的量：87.96268-79.264=8.69868 m 3 （标）=0.38833 kmol出低温变换炉H2的量：1881.21232+79.264=1960.475 m3 （标）=87.5213 kmol出低温变换炉H2O的量：1079.84-79.264=1000.576 m 3 （标）=44.67 kmol17出低温变换炉CO的量:534.75532 +79.264=614.019 m 3 （标）=27.41 kmol出低变炉催化床层的变换气干组分的体积：V总（干）=8.69868+1960.47

41、5+614.019+668.34+11.258=3262.794 m3 （标）=145.66 kmol故出低变炉催化床层的变换气干组分中CO的含量：C® =0.266%同理得：CO2%=18.82%H % =60.08%N % =20.48%CH% =0.35%出低变炉的干组分如下：表1-29出低变炉的干组分Table 1-29 to stem low variable component of the furnace组分COCOH2N，CH合计含量%18.820.2760.0820.480.35100m （标）614.028.701960.48668.3411.263262.79k

42、mol27.410.3987.5229.830.50145.66出低变炉催化床层的变换气湿组分的体积:V总（干）=8.69868+1960.475+614.019+668.34+11.258+1000.576=4263.37 m3 （标）=190.33 kmol故出低变炉催化床层的变换气干组分中CO的含量：C3 =2.0%同理：CO2% =4.4%H 2% =45.98%N 2%=15.68%HO% =23.47%所以出低变炉的湿组分如下:表1-30出低变炉的湿组分Table 1-30 changed to lower the wet furnace componentsCOCOHNCHHO含

43、量%14.40.245.9815.680.2623.47100m3 (标)614.028.701960.48668.3411.261000.584263.37kmol27.410.3987.5229.830.5044.67190.33对出底变炉的变换气温度进行估算：根据：Kp= (H%XCO%) / (HO% XC3)计算得Kp=141.05查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当Kp=141.05时，t=223C设平均温距为20C,则出中变炉一段催化床层的变换气温度为：t=223 20=203C1.10.2低变炉的热量衡算已知条件：进低变炉催化床层的变换气温度为：181c出低变炉催化床层的变换气温

44、度为：203c变换气反应放热Q,在203c时，T=476K；计算变换气中各组分的生成始原理与计算一段床层一样，使用公式计算平均温度为476K时的生成始。计算结果如下：表1-31变换气中各组分为476K时的生成始Table 1-31 transform gas into the group at 476 K of the formation enthalpy组分H2HOCOCOH (kcal/kmol )1241.516-56347.304-25178.916-92311.594H (kJ/kmol )5197.977-2359149.084-105419.084-386490.181放热：CO

45、 +H2O=C2+H2(D Hi= (Ehl)始一(E hl)末=-39958.286 kJ/kg所以：Q1=3.539 X 39958.286=141412.3742 kJ/kg气体吸热Q,气体吸热时的平均温度：(181+203) /2=191.5 C, T=464.5K根据物理化学教程知 CO, K, H 2O, CQ, N 2 ,可用公式：CP=a+b+cT来计算热容热容的单位为kJ/ (kmol.K)表1-32各组分a-b-c关系Table 1-32 each component a-b-c relationsCOH2HOCON2a28.4127.283044.1427.87b/10

46、-34.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.536.3CH可用公式:Cp=a+b+CT+dT3来计算热容，计算结果如下:表1-33 各组分GTable 1-33 components Cp组分COH2COH2ON,CHCp/ kJ/ (kmol.K)30.129.0344.3935.1329.8545.05所以得：Cpn=EYix Cp=32.86kJ/ (kmol.K)故：Q2=32.86 X 190.33 X (203-181 )=138401.9044kJ热损失：Q3=Q-Q2=141412.3742-138401.9044=3010.4698

47、 kJ低变换炉物料量平衡表如下表1-34低变换炉物料量平衡表Table 1-34 transform the low volume of material balance sheet furnace进低温变换炉的物料量/m3出低温变换炉的物料量/m3CO534.76614.02CO87.968.7H21881.211960.48N668.34668.34CH11.2611.26H2O1079.841000.58合计4263.324263.321.11 低变催化剂操作线计算有低变二段催化剂变换率及热平衡计算结果知：低变炉入口气体温度：t入口 = 181C低变炉出口气体温度:t出口 = 203 c

48、低变炉入口 CO$换率：K入口 = 74%低变炉出口 CO变换率：K出口 = 90.11%1.12 低变炉催化剂平衡曲线根据公式XP=X/X1 X 100%V=K(AB-CD)U=K (A+B + (C+DW=K1其中A、B、C、D分别代表CO HO CO及H2的起始浓度表1-35 t-T- X p的关系Table 1-35 t-T-Xp relationst160180200220240260T433453473493513533Xp0.97690.96230.93890.91210.87320.82291.13 最佳温度曲线的计算由于低变炉选用 区02型催化剂。查小合成氨厂工艺技术与设计手

49、册R02型催化剂的正反应活化能分别为 Ei=43164kJ/ kmol,CO变化反应的逆反应活化能 E为：E2- E i=rx (- AH)对于CO变换反应r=1 ,则E2=(- AH) + E i H为反应热，取其平均温度下的值，即：(181+203) /2=192 C, T=465KCO勺反应式为：CO +H2O=C2+H由小合成氨厂工艺技术与设计手册可知反应热是温度的函数，不同温度下的反应 热可以用以下公式计算：得： H=-9422.62 kcal/kmol=-39450.653 kJ/kmolE =39450.653+43164=82614.653 kJ/kmol最适宜温度曲线由式Tm进行计算，最适宜温度计算结果列于下表中：表1-36 X p-T-t的关系Table 1-36 Xp-T-t relationsX)0.97690.96230.93890.91210.87320.8229T402421440457475493t1291481671842012201.14 废热锅炉的热量和物料衡算已知条件，进废热锅炉的转化气组份如下:40表1-37 进废热锅炉的转化气组份Table 1-37 into the waste heat boiler into the