合成氨工艺及设计计算教学教材

1、合成氨工艺及设计计算精品文档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 comp onents in组分COCOOCH合计含量，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 ）X224/ （2X22.56） =2920.31 m3（标）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 m3（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

2、中小于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 in to the furn ace in the variable comp onent of the tran sformati on air-dry组分COCOOCH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330r，取变化气出炉与入炉的温差为 35r，出炉的变换气温度为365

3、 r。进中变炉干气压力为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fO/CO=3.5故 V（水）=3.5 V 水=1184.113n（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 furn ace of tran sformati on in the variable comp onent wet gas组分COCONNQCHHO合计含量6.868.1639.8016.120.240.2728.56100m（标）284.42338.321650.42668.349.7711.2

4、61184.124146.61kmol12.6915.1073.6829.840.440.5052.86185.121.2中变炉CO的实际变换率的求取:假定湿转化气为100mol,其中CO!基含量为8.16 %，要求变换气中CO含量为 2%,故根据变换反应：CO+bO= F2+CO,则CO的实际变换率公式为：X）=X/X1X100%式中X、X2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：8.16 X74% =6.04则反应后的各组分的量分别为：HO% =28.56 % -6.04 % +0.48 %=23%C% =8.16 % -6.04 %=2.12

5、%14% =39.8 % +6.04 %-0.48 %=45.36 %CO % =6.86 % +6.04 %=12.9 %中变炉出口的平衡常数：K= (”XCO%) / (F2O%XCC%) =12查小合成氨厂工艺技术与设计手册 可知&=12时温度为397C。中变的平均温距为 397E -365 C =32E根据合成氨工艺与节能 可知中温变换的平均温距为：30T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/X1 X100%V=K (AB-CDU=K (A+B + ( C+DW=K

6、1其中A、B、C、D分别代表CO HO CO及H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 relatio nst300320340360380400T573593613633653673X0.90120.87370.84240.80740.76870.7058表1 -5 t-T-Xp关系Table 1-5 t-T-Xp relatio nst420440460T693713733Xp0.68590.64160.59631.4最佳温度曲线的计算由于中变炉选用C6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C6型催化剂的正

7、负反应活化能分别为:Ei=10000KJ/Kmol, E=19000 KJ/Kmol。最适宜温度计算结果如下：表1-6 t-T-X p组成Table 1-6 t-T-Xp compositi on%0.90120.87370.84240.80740.76870.7058T526546.8564.2581.5598.8624.5t256273.8291.2308.5325.8351.5表1 -7 t-T-Xp组成Table 1-7 t-T-Xp compositi on人0.670.640.610.580.550.52T638.2649.4660.7671681.6692.6t365.2376.

8、4387.3398408.6419.6表1 -8 t-T-Xp组成Table 1-8 t-T-Xp compositi on收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档Xp0.490.45T702.6716.6t429.6443.61.5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330 C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 furn ace secti on of catalytic cha nge in the bed of wet gas comp onents tran s

9、form组分COCOH2QCHHO合计含量6.868.1639.816.120.270.2428.56100m（标）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在一段催化床层的实际变换率为 60%假使Q与H2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%X338.318=202.9908 m3（标） =9.062kmol出一段催化床层的CO的量为：338.318-202.9908=135.32

10、72 m 3（标）=6.0414kmol1650.409+202.9908-2 X9.776=1833.8478 m 3（标）=81.868kmol故在一段催化床层反应后剩余的 CO的量为：3284.4+202.9908=487.3908 m （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+11.2583 =3136.1638 m （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：CO% =15.54% =58.47%CO% =15.54%N% =21.

11、13%CH% =0.35%所以出中变炉一段催化床层的变换气干组分如下：表1-10出中变炉一段催化床层的变换气干组分收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档Table 1-10 to change in the furnace section of the catalytic bed transform air-drycomp onents组分COCOH2CH合计含量15.544.3158.4721.130.35100m（标）487.39135.331833.84668.3411.253136.16kmol21.766.0481.8729.830.50140.01表1- 11出中变炉一段催化

12、床层的变换气湿组分的含量（）收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档Table 1-11 to change in the furnace section of the catalytic bed transform components inwet gas (%)组分COCO14CHHO合计含量11.783.2744.3316.160.2724.19100m（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

13、变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（）如下：表1- 12出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（）Table 1-12 to change in the furnace section of the catalytic bed transform components in wet gas （%）组分COCOH2NCHH.O合计含量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：妒(H%XCO%) /

14、(H2Q%XCO)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，则出中变炉一段催化床层的变换气温度为：445C -35 C =415C1.5.3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CO HO, Q, ”这4种物质会发生以下2种反应:CO +HO=C0H2（1）Q + 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，拟采用统一基准焓(或 称生成焓)计算。以P=1atm t=25

15、C为基准的气体的统一基准焓计算式为：HT= H (298k) =Cpdt式中：Hr气体在 Tk的统一基准焓，kcal/kmol(4.1868kJ/kmol); H298k)该气体在 25C 下的标准生成热，kcal/kmol(4.1868kJ/kmol);T绝对温度，K;CP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：23Cp=A+A X T+AXT +AXT +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焓的计算通式：234H=a0+x T+cb XT +a3 XT +aXT式中常数a。、a、a

16、?、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, a3 =Ab/4, a4=A/4ao= H(298k) 一 298.16a i 298.162 Xa2 298.163 Xa3 298.164 Xa4采用气体的统一基准焓进行热量平衡计算，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焓差，即得出该过程的总热效果。 H=(刀ni XH)始一(刀n XH)末式中： H 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 始态或末态气体的千摩尔数，kmol;Hi 始态温度下或末态温度下；Hi 气体

17、的统一基准焓，kcal/kmol ,(4.1868kJ/kmol )现将有关气体的计算常数列于下表中：表1-13气体统一基准焓Table 1-13 gas ben chmark ing en thalpy分子式a0a1a2a3a4Q1.90318 X 1035.802982.15675 X 10 3-7.40499 X 10 - 71.08808 X 10 10H2-2.11244 X1037.20974-5.55838 X10-44.8459 X10- 7-8.18957 X10-11H2Q-6.0036 X1047.110921.29319 X10 31.28506 X10 -7-5.78

18、039 X10 11N2-1.97673 X1036.459035.18164 X10 42.03296 X10-7-7.65632 X10 11CQ-2.83637 X1046.266278.98694 X10 45.04519 X10-9-4.14272 X10 11CQ-96377.888676.3965.05 X10- 3-1.135 X10- 60.00计算Q的基准焓：根据基准焓的计算通式：Ht=ao+a1XT+cb%T2+aaXT3+a4在 415C 时,T=415+273=683K将Q的常数带入上式得：H =1.90318 X 103+5.80298 X 683+2.15675

19、X 10-3X 6832- 7.40499 X 10-7 X 6833+1.08808 X 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焓如下：表1- 14变换气的各个组分的基准焓Table 1-14 gas tran sform the various comp onents of the ben chmark en thalpy组分Q14HQCQCQH(kcal/kmol) 6699.7422724.221-54502.665-23634.754-89956.678收集于网络，如有侵权请联系管理

20、员删除Ht （kJ/kmol ）28050.41211405.772 -228191.759-98953.987-376630.620放热:CO +H2O=C2+H（1） H=（刀 Hi）始（刀 Hi）末=-376630.6208+11405.77+98953.987+228191.759=-38079.10484kJ/kmolQ= 9.062 x（-38079.10484 ）=-345072.8481kJ（2）Q + 2H 2= 2 H2O= h=（刀 nXH）始一（刀 ni XH）末=-221354.6179kJ气体反应共放热：Q=Q+Q=345072.8481+221354.6179=5

21、66427.4659kJ气体吸热Q根据物理化学教程知 CO, Hb, H 2O, CO2, 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1-15 a-b-c关系Table 1-15 a-b-c relatio ns物质COH2HOCONa28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.275c/10-0.460.5020.33-8.530.63CH可用公式：G=a+b+cT+d来计算热容得：物质CO CO H2HO NNCHCp（co =31 kJ/（kmol.K）Cp（C02 =48.2 kJ/（kmol.K

22、）C（H2）=29.6 kJ/（kmol.K） Cp（H20 =37.2 kJ/（kmol.K）Cp（N2）=30.7 kJ/（kmol.K） Cp（ch4 =56.1 kJ/（kmol.K）所以平均热容:Gn=X Y XO34.06 KJ/ (kmol.K)所以气体吸热 Q3=34.06 X184.68 X(415-330)=534667.068kJ假设热损失Q (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入口二330C中变炉出口气体温度：T出口

23、二415C中变炉入口 CO变换率：人入口二0中变炉出口 CO变换率：人出口二60%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：415C冷凝水的进口温度：20 C进二段催化床层的温度：353C 操作压力：1750kp冷凝水吸热Q,据冷凝水的进口温度20E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 relatio nsT/KP/kPaH/(kJ/kg)60016003693.260018003691.770016

24、003919.770018003918.5冷凝水要升温到353E，所以设在353E , 626K,1750kp时的焓值为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353E , 626K,1750kp时的焓值h为：(1750-1600)/(h-3752.09)=(1800-1750)/(3750.668-h)h=3751.02

25、35 kJ/kgQ= X( 3813.244875-83.96)已知变换气吸热QCp(CO)=31 kJ/ (kmol.K) , C p(c2)=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=刀 Y x G =33.92 kJ/ (kmol.K)Q=184.68 x 33.92 x (415-353)=388389.4272 kJ取热损失为0.04 Q2根据热量平衡：0.96

26、Q2 = X(3751.0235-83.96)X = 101.676kg=5.649 kmol=126.53 m 3(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 comp onent tran sform组分CO 2合计COH 2N2CH 4H 2O含量11.4323.1743.0115.680.2626.44100m (标)487.39135.321833.84668.341

27、1.261127.204263.37kmol21.766.04181.8729.830.5050.32190.331.8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分COCOf2CH合计含量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：3

28、338.318 X0.74=250.35532 m （标）=11.7658 kmol在中变炉二段催化床层的转化的 CO的量为：3135.3272- （338.318-250.35532 ） =47.36452 m （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 （标）=23.873 kmol故在二段催化床层反应后剩余的H2的量为：1833.8478+47.36452= 1881.2123

29、2 m 3 （标）=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 cha nge in the furn ace Sec catalytic bed of the dry gas comp onent tran sform组分COCOCH合计含量16.792.7659.0920.990.35100m（标）53

30、4.7587.961881.21668.3411.263183.53kmol23.873.9383.9829.830.50142.12故在二段催化床层反应后剩余的 H20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：CC =2.06%同理得:CO% = 12.54%H 2% =44.125%N% = 15.67% CH 4% =0.26%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 cha nge furn ace in the w

31、et comp onents组分COCO14CHHO合计含量12.542.0644.12515.670.2625.33100m（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%） / （H2O%XCO）计算得=10.6查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当Kp =10.6时，t=409 C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：409C -44 C =365C1.8.2中变炉二段催化床层的

32、热量衡算：已知条件：进中变炉二段催化床层的变换气温度为：353出中变炉二段催化床层的变换气温度为：365 C变换气反应放热Q,计算变换气中各组分的生成焓，原理与计算一段床层一样，使 用公式计算平均温度为632K时的生成焓。计算结果如下：表1-21中变炉二段催化床层平均温度为 632K时各组分的生成焓Table 1-21 cha nged in the furn ace Sec catalytic bed with an average temperature of 632 K,each comp onent of the formatio n en thalpy组分H.OCOCOHt2373.

33、4-54949.05-24005.565-90536.421(kcal/kmol )9936.95-230060.69-100506.5-379057.89Ht (kJ/kmol )放热：CO +H2O = CH(1) Hi=(刀 H)始一(刀H)末=-38553.74846 kJ/kg所以得：Q1=2.11 X38553.74846=81348.40955 kJ/kg气体吸热Q,根据物理化学教程知 CO, H2, H 2O, CO2, N 2，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 comp on

34、ent a-b-c relati ons物质COH2OCOa28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.536.7CH可用公式：Ca+b+Cl+dT3来计算热容，计算结果如下：表1-23各组分GTable 1-23 comp onents Cp组分COCOH2OCHCp/ KJ/ (kmol.K)28.5629.2547.336.7830.3153.72所以得：Gn=X Y XG=33.61KJ/ (kmol.K)故：Q2=33.61 X190.33 X(365-353)=76763.46kJ热损失

35、：Q=Q-Q2=4584.95 kJ1.9中变二段催化剂操作线计算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 = 353E中变炉出口气体温度:t出口 = 365E中变炉入口 CO变换率：X）入口 = 60%中变炉出口 CO变换率：人出口二36%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 tran sformati on of material bala nee sheet furn ace组分进中变换炉的物料量 /m出一段催化床层的物料量 /mCO284.42487.39CO338.32135.33141650.4218

36、33.84N668.34668.34Q9.779.77CH11.2611.26HO1184.121000.67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 bala nee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/m3CO487.39534.76CO135.3287.96H，1833.841881.212668.34668.34Q11.2611.26CH1127.201079.84合计4263.324263.32中变换炉二段热量平衡表如下:表1-26

37、中变换炉二段热量平衡表Table 1-26 in the tran sformati on furn ace heat bala nee Sec反应放热/kJ气体吸热/kJ热量损失/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 furn ace low variable comp onent of the wet组分COCOCHHO合计含量12.542.0644.12515.670.2625.33100m （标）534.7687.961881.21668.3

38、411.261079.844263.37kmol23.873.9383.9829.840.5048.21190.33所以进低变炉催化床层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 furn ace into the low varia nt of the catalytic bed comp onents tran sform air-dry组分COCOH2NCH合计含量16.792.7659.0920.990.35100m （标）534.7687.961881.21668.3411.2583183.5323.873.9383.9829.830.50314

39、2.121881.21232+79.264=1960.475 m3 （标）=87.5213 kmol出低温变换炉H2O的量：31079.84-79.264=1000.576 m （标）=44.67 kmol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+1960.475+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：CC =0.266%同理得：CO2% =18.82%H

40、2 % =60.08%2 % =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 comp onent of the furn ace含量18.820.2760.0820.480.35100m （标）614.028.701960.48668.3411.263262.79kmol27.410.3987.5229.830.50145.66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

41、(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：C% =2.0%同理：CO2% =4.4%H 2% =45.98%N 2% =15.68%CH% =0.26%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 cha nged to lower the wet furn ace comp onents组分COCOCHHO合计含量14.40.245.9815.680.2623.47100m （标）614.028.701960.48668.3411.261000.584263.37kmol27.410.3987.5229.83

42、0.5044.67190.33查小合成氨厂工艺技术与设计手册知当$=141.05时，t=223 C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：181 C出低变炉催化床层的变换气温度为：203 C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焓原理与计算一段床层一样，使用公式计算平均温度为476K时的生成焓。计算结果如下：表1-31变换气中各组分为476K时的生成焓Table 1-31 tran sform gas into the group at 476 K o

43、f the formatio n en thalpy组分HOCOCOH (kcal/kmol )1241.516-56347.304-25178.916-92311.594H (kJ/kmol )5197.977-2359149.084-105419.084-386490.181放热：CO +H2O=C2+H(1) H=(刀 H)始一(刀 H)末=-39958.286 kJ/kg所以：Q1=3.539 X39958.286=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, H2, H 2O,

44、 CO2, 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 comp onent a-b-c relati ons物质CO峠HOCONa28.4127.283044.1427.873b/10-4.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.536.3CH4可用公式：G=a+b+cT+df来计算热容，计算结果如下:表1-33 各组分CpTable 1-33 comp onents Cp组分COHbCOH2O2CH4Cp/ kJ/ (kmol.K)30.129.0

45、344.3935.1329.8545.05所以得：Cpn=X Yi XG=32.86kJ/ (kmol.K)故：Q热损失：Q2=32.86 X190.33 X(203-181 ) =138401.9044kJ3=Q-Q2=141412.3742-138401.9044=3010.4698 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 tran sform the low volume of material bala nee sheet furn ace组分进低温变换炉的物料量/m3出低温变换炉的物料量/m3CO534.76614.02CO87.968.7H

46、21881.211960.48N668.34668.34CH11.2611.26HO1079.841000.58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入口二181C低变炉出口气体温度:t出口二203 C低变炉入口 CO变换率：兀入口二74%低变炉出口 CO变换率：人出口二90.11%1.12低变炉催化剂平衡曲线根据公式Xp=X7X1 X100%V=KP(AB-CD)U=KP (A+B + (C+DW=K1其中A、B、C、D分别代表CO H2O CO及H2的起始浓度表1-35 t-T- X p的关系Table

47、1-35 t-T-Xp relatio nst160180200220240260T433453473493513533Xp0.97690.96230.93890.91210.87320.82291.13最佳温度曲线的计算由于低变炉选用B302型催化剂。查小合成氨厂工艺技术与设计手册B302型催化剂的正反应活化能分别为E=43164kJ/ kmol,CO变化反应的逆反应活化能 巳为：E?- E 1=r - H)对于CO变换反应r=1，贝U E2=(- H) + E 1 H为反应热，取其平均温度下的值，即：CO的反应式为：(181+203) /2=192 C，T=465KCO +H2O=C2+H

48、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/kmol 吕=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 relatio ns%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

49、炉的转化气组份如下:表1-37 进废热锅炉的转化气组份Table 1-37 into the waste heat boiler into the gas group组份COCOCHQH2O合计%7.548.9743.7617.720.290.2621.7100m(标)284.42338.321650.41668.3411.2589.78818.733771.45kmol12.7015.1073.6829.840.500.4436.55168.37进废热锅炉的温度为：920 r出废热锅炉的温度为：330C进出设备的水温：20r出设备的水温：330 r进出设备的转化气(湿)：168.3 kmol进出设备的水量：X kmol在设备里无物料的变化。热量衡算：(1) 入热：水的带入热Q水在 20r 时，Cp=33.52 kJ/ (kmol.K)所以：Q1=XX(20+273)X33.52=9821.36X转化气的带入热Q,转化气在920r时，T=1193K根据物理化学知 CO,