年產三萬噸合成氨廠變換工段設計

1、班級： 姓名： 題 目 年產三萬噸合成氨廠變換工段設計一 設計原始數據：以在自貢市鴻鶴化工廠的實際數據為原始數據組 分CO2COH2N2O2CH4合計含量，9.60 11.42 55.71 22.56 0.330.38100前言41.工藝原理42. 工藝條件43. 工藝流程的選擇54. 主要設備的選擇說明 55. 工藝流程的說明 6第一章 物料與熱量衡算71水汽比的確定 72中變爐CO的實際變換率的求取83中變爐催化劑平衡曲線 94. 最佳溫度曲線的計算 105中變爐一段催化床層的物料衡算116中變一段催化劑操作線的計算 177中間冷淋過程的物料和熱量衡算178中變爐二段催化床層的物料與熱量衡

2、算199中變二段催化劑操作線計算 2310.低變爐的物料與熱量衡算2411低變催化劑操作線計算 2912低變爐催化劑平衡曲線2913.最佳溫度曲線的計算 3014廢熱鍋爐的物料和熱量衡算 3115.水蒸汽的加入 3416主換熱器的物料與熱量的衡算3417.調溫水加熱器的物料與熱量衡算36第二章 設備的計算371. 中變爐的計算 372. 主換熱器的計算42設計的綜述6參考文獻49致謝50第一章 物料與熱量衡算已知條件：組 分CO2COH2N2O2CH4合計含量，9.60 11.42 55.71 22.56 0.330.38100計算基準：1噸氨計算生產1噸氨需要的變換氣量：（1000/17）&

3、#215;22.4/（2×22.56）=2920.31 M3(標)因為在生產過程中物料可能會有損失，因此變換氣量取2962.5 M3(標)年產3萬噸合成氨生產能力（一年連續(xù)生產330天）：日生產量：30000/330=90.9T/d=3.79T/h要求出中變爐的變換氣干組分中CO小于2。進中變爐的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2O2CH4合計含量，9.611.4255.7122.560.330.38100M3(標)284.44338.321650.42668.349.7711.262962.5kmol12.69815.10394.50838.2710.5600.645161.7

4、85假設進中變爐的變換氣溫度為330，取變化氣出爐與入爐的溫差為35，出爐的變換氣溫度為365。進中變爐干氣壓力=1.75Mpa.1水氣比的確定：考慮到是天然氣蒸汽轉化來的原料氣，所以取H2O/CO=3.5故V（水）=3.5V co=1184.113m3(標) ，n(水)=52.862kmol因此進中變爐的變換氣濕組分組 分CO2COH2N2O2CH4H2O合計含量6.868.1639.8016.120.240.2728.56100M3(標)284.4338.321650.42668.349.7711.261184.124146.61kmol12.6915.1073.6829.840.440.

5、5052.86185.122.中變爐CO的實際變換率的求取：假定濕轉化氣為100mol，其中CO濕基含量為8.16，要求變換氣中CO含量為2，故根據變換反應：CO+H2OH2+CO2，則CO的實際變換率公式為：Xp=×100 （2-1） 式中、分別為原料及變換氣中CO的摩爾分率（濕基）所以：Xp=74則反應掉的CO的量為：8.16×74=6.04則反應后的各組分的量分別為： H2O=28.56-6.04+0.48=23CO=8.16 -6.04=2.12H2 =39.8+6.04-0.48=45.36CO2=6.86+6.04=12.9中變爐出口的平衡常數：Kp= （H2&

6、#215;CO2）/（H2O×CO）=12查 小合成氨廠工藝技術與設計手冊 可知Kp=12時溫度為397。中變的平均溫距為397-365=32根據合成氨工藝與節(jié)能 可知中溫變換的平均溫距為：30到50，中變的平均溫距合理，故取的H2O/CO可用。3中變爐催化劑平衡曲線根據H2O/CO=3.5，與文獻小合成氨廠工藝技術與設計手冊上的公式XP=×100 V=KPAB-CDq=U=KP（A+B）+（C+D）W=KP-1其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度計算結果列于下表：t300 320 340 360 380400T573593613633653673

7、Xp0.90120.87370.84240.80740.76870.7058t 420 440 460T693713733Xp0.68590.64160.5963中變爐催化劑平衡曲線如下：4.最佳溫度曲線的計算由于中變爐選用C6型催化劑，最適宜溫度曲線由式 進行計算。查3000噸合成氨廠工藝和設備計算C6型催化劑的正負反應活化能分別為E1=10000千卡/公斤分子，E2=19000千卡/公斤分子。最適宜溫度計算結果列于下表中：Xp0.90120.87370.84240.80740.76870.7058T526546.8564.2581.5598.8624.5t256273.8291.2308.

8、5325.8351.5 Xp0.670.640.610.580.550.52T638.2649.4660.7671681.6692.6t365.2376.4387.3398408.6419.6 Xp0.490.45T702.6716.6t429.6443.6將以上數據作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：5中變爐一段催化床層的物料衡算已知條件：進中變爐一段催化床層的變換氣的溫度為330進中變爐一段催化床層的變換氣濕組分：組 分CO2COH2N2O2CH4H2O合計含量6.868.1639.816.120.270.2428.56100M3(標)284.42338.181650.41668.349.781

9、1.261184.114146.61kmol12.6915.1073.6829.840.440.5052.86185.125.1 中變爐一段催化床層的物料衡算假設CO在一段催化床層的實際變換率為60假使O2 與H2 完全反應，O2 完全反應掉故在一段催化床層反應掉的CO的量為：60×338.318=202.9908 M3(標) =9.062kmol出一段催化床層的CO的量為：338.318-202.9908=135.3272 M3(標)=6.0414kmol故在一段催化床層反應后剩余的H2的量為：1650.409+202.9908-2×9.776=1833.8478 M3(

10、標)=81.868kmol故在一段催化床層反應后剩余的CO2的量為：284.4+202.9908=487.3908 M3(標)=21.758kmol故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分的體積：V總（干）=135.3272+487.3908+1833.8478+668.34+11.258 =3136.1638 M3(標)故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分中CO的含量：CO=4.31%同理得：CO2=15.54%H2=58.47% N2=21.13%CH4=0.35%所以出中變爐一段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量15.544.3158.4721.130.35100

11、M3(標)487.39135.331833.84668.3411.253136.16kmol21.766.0481.8729.830.50140.01剩余的H2O的量為：1184.113-202.9908+2×9.776=1000.6742 M3(標)=44.6729kmol故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的體積：V總（濕）=135.3272+487.3908+1833.8478+668.34+11.258+1000.6742=4136.838 M3(標)=184.68kmol故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分中H2O的含量 H2O= =24.19%故出中變爐一段催化床層的變換

12、氣濕組分中CO2的含量 CO2=11.78同理可得： CO=3.27 H2=44.33 N2=16.16 CH4=0.27所以出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量（）：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量11.783.2744.3316.160.2724.19100M3(標)487.39135.331833.84668.3411.261000.674136.92koml21.766.0481.8729.830.5044.67184.685.2對出中變爐一段催化床層的變換氣的溫度進行估算：已知出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的含量（）組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量11

13、.783.2744.3316.160.2724.19100M3(標)487.39135.321833.84668.3411.261000.674136.92koml21.766.0481.8729.830.5044.67184.68根據：Kp= （H2×CO2）/（H2O×CO）計算得K=6.6查小合成氨廠工藝技術與設計手冊知當Kp=6.6時t=445設平均溫距為35，則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：445-35=4155.3中變爐一段催化床層的熱量衡算以知條件：進中變爐一段催化床層的變換氣溫度：330 出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為：415可知反應放熱Q：在變化

14、氣中含有CO，H2O，O2，H2 這4種物質會發(fā)生以下2種反應：CO +H2O=CO2+H2 （1）O2 + 2H2= 2 H2O （2）這2個反應都是放熱反應。根據小合成氨廠工藝技術與設計手冊可知為簡化計算，擬采用統一基準焓（或稱生成焓）計算。以P=1atm，t=25為基準的氣體的統一基準焓計算式為：HT=H0298=Cpdt 式中： HT 氣體在在TK的統一基準焓，kcal/kmol(4.1868kJ/kmol)；H0298 該氣體在25下的標準生成熱， kcal/kmol(4.1868kJ/kmol)；T絕對溫度，K；Cp 氣體的等壓比熱容，kcal/（kmol.）4.1868kJ/（k

15、mol.）氣體等壓比熱容與溫度的關系有以下經驗式：Cp=A0+A1×T+A2×T2+A3×T3+ 式中A0、A1、A2、A3氣體的特性常數將式代入式積分可得統一基準焓的計算通式：Ht=a0+a1×T+a2×T2+a3×T3+a4×T4 (5-1) 式中常數a0、a1、a2、a3、a4與氣體特性常數及標準生成熱的關系為： a1=A0, a2=A1/2, a3=A3/4, a4=A3/4a0=H0298298.16a1298.162×a2298.163×a3298.164×a4采用氣體的統一基準焓進

16、行熱量平衡計算，不必考慮系統中反應如何進行，步驟有多少，只要計算出過程始態(tài)和末態(tài)焓差，即得出該過程的總熱效果。H=（ni×Hi）始（ni×Hi）末 (5-2) 式中 : H 過程熱效應，其值為正數時為放熱，為負數時系統為吸熱，單位：kcal；（4.1868kJ）;ni 始態(tài)或末態(tài)氣體的千摩爾數，kmol；Hi 始態(tài)溫度下或末態(tài)溫度下；Hi 氣體的統一基準焓，kcal/kmol，（4.1868kJ/kmol）現將有關氣體的計算常數列于下表中氣體統一基準焓（通式）常數表5-1.1分子式 a0 a1 a2 a3 a4O21.90318×103 5.802982.1567

17、5×103-7.40499×1071.08808×1010H2-2.11244×1037.20974-5.55838×1044.8459×107-8.18957×1011H2O-6.0036×1047.110921.29319×1031.28506×107-5.78039×1011N2-1.97673×1036.459035.18164×1042.03296×107-7.65632×1011CO-2.83637×1046.266278.

18、98694×1045.04519×109-4.14272×1011CO2-96377.888676.3965.05×103-1.135×1060.00計算O2的基準焓：根據基準焓的計算通式：Ht=a0+a1×T+a2×T2+a3×T3+a4×T4在415時T=415+273=683K將O2的常數帶入上式得：Ht=1.90318×103+5.80298×683+2.15675×103×6832-7.40499×107×6833+1.08808

19、15;1010×6834=6699.742kcal/kmo=28050.412 kJ/kmol同理根據以上方法計算可得變換氣的各個組分的基準焓列于下表組分O2H2 H2O CO CO2Ht（kcal/kmol）6699.7422724.221-54502.665-23634.754-89956.678Ht（kJ/kmol）28050.41211405.772-228191.759-98953.987-376630.620放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）H1=（Hi）始（Hi）末 =-376630.6208+11405.77+98953.987+228191.759=-38

20、079.10484kJ/kmolQ1=9.062×（-38079.10484）=-345072.8481kJ O2 + 2H2= 2 H2O （2）Q2=H2=（ni×Hi）始（ni×Hi）末=-221354.6179kJ氣體反應共放熱：Q=Q1+Q2=345072.8481+221354.6179=566427.4659kJ氣體吸熱Q3根據物理化學教程知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+bT+CT2來計算熱容，熱容的單位為kJ/（kmol.T）表5-1.2物質COH2H2OCO2N2a2827.283044.1427.87b/10-

21、34.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.53-CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容:表5-1.3物質ab/10-3c/10-6d/10-9CH417.4560.461.117-7.2計算結果得：物質COCO2H2H2ON2CH4Cp3148.229.637.230.756.1所以平均熱容： Cpm=Yi*Cp=34.06 KJ/（kmol.T）所以氣體吸熱Q3=34.06×184.68×(415-330)=534667.068kJ假設熱損失Q4（一般熱損失都小于總熱量的10%）根據熱量平衡的： Q= Q3 +Q

22、4Q4=31760.979 kJ6 中變一段催化劑操作線的計算 有中變一段催化劑變換率及熱平衡計算結果知： 中變爐入口氣體溫度 330 中變爐出口氣體溫度 415 中變爐入口CO變換率 0 中變爐出口CO變換率 60%由此可作出中變爐催化劑反應的操作線如下：7中間冷凝過程的物料和熱量計算：此過程采用水來對變換氣進行降溫。以知條件： 變換氣的流量：184.68koml 設冷凝水的流量：X kg 變換氣的溫度：415 冷凝水的進口溫度：20 進二段催化床層的溫度：353(626K) 操作壓力：1750kp冷凝水吸熱Q1：據冷凝水的進口溫度20查化工熱力學可知h1 =83.96kJ/kg根據化工熱力

23、學可知： T/K P/kPa H/(kJ/kg) 600 1600 3693.2 600 1800 3691.7 700 1600 3919.7 700 1800 3918.5冷凝水要升溫到353，所以設在353, 626K,1750kp時的焓值為h對溫度進行內差法：1600kpa時(626-600 )/(h-3693.2)=(700-626)/(3919.7-h) h=3752.09 kJ/kg1800kpa時 （626-600）/（h- 3691.7）=(700-626)/( 3918.5-h) h=3750.668 kJ/kg再對壓力使用內查法得在353, 626K,1750kp時的焓值

24、h為：(1750-1600)/(h-3752.09)=(1800-1750)/(3750.668-h)h=3751.0235 kJ/kgQ1= X( 3813.244875-83.96)變換氣吸熱Q2根據表5-1.2和表5-1.3得：物質COCO2H2H2ON2CH4Cp3148.229.637.230.756.1所以Cpm= Yi*Cp =33.92 kJ/（kmol.T）Q2=184.68×33.92×(415-353)=388389.4272 kJ取熱損失為0.04 Q2根據熱量平衡：0.96 Q2= X(3751.0235-83.96) X=101.676kg=5.

25、649 kmol=126.53 M3(標)水的量為：126.53+1000.6742=1127.2042 M3(標) =50.3261 kmol所以進二段催化床層的變換氣組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量11.4323.1743.0115.680.2626.44100M3(標)487.39135.321833.84668.3411.261127.204263.37kmol21.766.04181.8729.830.5050.32190.338中變爐二段催化床層的物料與熱量衡算已知條件：所以進中變爐二段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量15.544.3

26、158.4721.130.35100M3(標)487.39135.321833.84668.3411.263136.16kmol21.766.0481.8729.830.50140.018.1中變爐二段催化床層的物料衡算：設中變爐二段催化床層的轉化率為0.74（總轉化率）所以在CO的變化量為：338.318×0.74=250.35532 M3(標) =11.7658 kmol在中變爐二段催化床層的轉化的CO的量為：135.3272-（338.318-250.35532）=47.36452 M3(標)=2.11 kmol出中變爐二段催化床層的CO的量為：135.3272-47.3645

27、2=87.96268 M3(標) =3.9269 kmol 故在二段催化床層反應后剩余的CO2的量為：487.3908+47.364528= 534.75532M3(標) =23.873 kmol故在二段催化床層反應后剩余的H2的量為：1833.8478+47.36452= 1881.21232M3(標) =83.9826 kmol所以在二段催化床層反應后的變換氣總量： V總（干）=87.96268（co）+534.75532(CO2)+1881.21232(H2)+668.34(N2)+11.258 =3183.528 M3(標) =142.1218 kmol所以出中變爐二段催化床層的變換氣

28、干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量16.792.7659.0920.990.35100M3(標)534.7587.961881.21668.3411.263183.53kmol23.873.9383.9829.830.50142.12故在二段催化床層反應后剩余的H2O的量為：1127.2042-47.36452= 1079.84M3(標) =48.207 kmol故出中變爐二段催化床層的變換氣濕組分中CO的含量：CO= =2.06%同理得：CO2= =12.54%H2= =44.125% N2= =15.67%CH4= =0.26% H2O= =25.33%所以出中變爐的濕組分：組

29、 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量12.542.0644.12515.670.2625.33100M3(標)534.7687.961881.21668.3411.261079.844263.32kmol23.873.9383.9829.830.5048.21190.33對出中變爐二段催化床層的變換氣溫度進行估算：根據：Kp= （H2×CO2）/（H2O×CO）計算得Kp=10.6查小合成氨廠工藝技術與設計手冊知當Kp=10.6時t=409設平均溫距為44，則出中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：409-44=3658.2中變爐二段催化床層的熱量衡算：以知條件：進中變爐

30、二段催化床層的變換氣溫度為：353 出中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：365變換氣反應放熱Q1:計算變換氣中各組分的生成焓，原理與計算一段床層一樣，使用公式5-1及表5-1.1計算平均溫度為632K時的生成焓。計算結果如下：組分H2H2OCOCO2Ht（kcal/kmol）2373.4-54949.05-24005.565-90536.421Ht（kJ/kmol）9936.95-230060.69-100506.5-379057.89放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）H1=（Hi）始（Hi）末 =-38553.74846 kJ/kg所以得： Q1=2.11*38553.74846=

31、81348.40955 kJ/kg氣體吸熱Q2：根據物理化學教程知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT-2來計算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.T）表5-1.2物質COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.53-CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容:物質ab/10-3c/10-6d/10-9CH417.4560.461.117-7.2計算結果：組分COH2CO2H2ON2CH4Cp 28.56 29.25 47.3

32、 36.78 30.31 53.72所以得：Cpm=Yi*Cp=33.61KJ/（kmol.T）故：Q2=33.61×190.33×（365-353）=76763.46kJ熱損失：Q3=Q1-Q2=4584.95 kJ9中變二段催化劑操作線計算由中變二段催化劑變換率及熱平衡計算結果知： 中變爐入口氣體溫度 353 中變爐出口氣體溫度 365 中變爐入口CO變換率 60% 中變爐出口CO變換率 74%所以中變爐的操作線如圖：中變換爐物料量平衡表組分進中變換爐的物料量/m3 出一段催化床層的物料量/m3CO2284.42487.39CO338.32135.33H21650.42

33、1833.84N2668.34668.34O29.77CH411.2611.26H2O1184.121000.67合計4146.614136.92 組分進二段催化床層的物料量/m3出二段催化床層的物料量/m3CO2487.39534.76CO135.3287.96H21833.841881.21N2668.34668.34CH411.2611.26H2O1127.201079.84合計4263.324263.32中變換爐一段熱量平衡表反應放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJCO反應：345072.848534667.06831760.979O2反應：221354.6179總熱量：566427

34、.4659中變換爐二段熱量平衡表反應放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ81348.4095576763.464584.9510.低變爐的物料與熱量衡算已知條件：進低變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合計含量12.542.0644.12515.670.2625.33100M3(標)534.7687.961881.21668.3411.261079.844263.37kmol23.873.9383.9829.840.5048.21190.33所以進低變爐催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量16.792.7659.0920.990.35100M3(標)5

35、34.7687.961881.21668.3411.2583183.53kmol23.873.9383.9829.830.503142.1210.1低變爐的物料衡算要將CO降到0.2（濕基）以下，則CO的實際變換率為：p=×100=90.11則反應掉的CO的量為：87.96268×90.11=79.264 M3(標)=3.539 kmol出低溫變換爐CO的量： 87.96268-79.264=8.69868 M3(標)=0.38833 kmol出低溫變換爐H2的量： 1881.21232+79.264=1960.475 M3(標)=87.5213 kmol出低溫變換爐H2O

36、的量：1079.84-79.264=1000.576 M3(標)=44.67 kmol出低溫變換爐CO2的量: 534.75532 +79.264=614.019 M3(標)=27.41 kmol出低變爐催化床層的變換氣干組分的體積：V總（干）=8.69868+1960.475+614.019+668.34+11.258=3262.794 M3(標)=145.66 kmol故出低變爐催化床層的變換氣干組分中CO的含量：CO=0.266%同理得：CO2=18.82%H2=60.08%N2=20.48%CH4=0.35%出低變爐的干組分：組 分CO2COH2N2CH4合計含量18.820.2760

37、.0820.480.35100M3(標)614.028.701960.48668.3411.263262.79kmol27.410.3987.5229.830.50145.66出低變爐催化床層的變換氣濕組分的體積：V總（干）=8.69868+1960.475+614.019+668.34+11.258+1000.576=4263.37 M3(標)=190.33 kmol故出低變爐催化床層的變換氣干組分中CO的含量：CO=2.0%同理： CO2=14.4% H2=45.98% N2=15.68% CH4=0.26% H2O=23.47%所以出低變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2O合

38、計含量14.40.245.9815.680.2623.47100M3(標)614.028.701960.48668.3411.261000.584263.37kmol27.410.3987.5229.830.5044.67190.33對出底變爐的變換氣溫度進行估算：根據：Kp=（H2×CO2）/（H2O×CO）計算得Kp=141.05查小合成氨廠工藝技術與設計手冊知當Kp=141.05時t=223設平均溫距為20，則出中變爐一段催化床層的變換氣溫度為： t=22320=20310.2低變爐的熱量衡算以知條件：進低變爐催化床層的變換氣溫度為：181 出低變爐催化床層的變換氣溫

39、度為：203變換氣反應放熱Q1:在203時，T=476K，計算變換氣中各組分的生成焓原理與計算一段床層一樣，使用公式5-1及表5-1.1計算平均溫度為476K時的生成焓。計算結果如下：組分H2 H2O CO CO2Ht（kcal/kmol）1241.516-56347.304-25178.916-92311.594Ht（kJ/kmol）5197.977-2359149.084-105419.084-386490.181放熱： CO +H2O=CO2+H2 （1）H1=（Hi）始（Hi）末 =-39958.286 kJ/kg所以：Q1=3.539×39958.286=141412.37

40、42 kJ/kg氣體吸熱Q2：氣體吸熱時的平均溫度：（181+203）/2=191.5，T=464.5K根據物理化學教程知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT-2來計算熱容。熱容的單位為kJ/（kmol.T） 表5-1.2物質COH2H2OCO2N2a28.4127.283044.1427.87b/10-34.13.2610.719.044.27c/105-0.460.5020.33-8.53-CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3來計算熱容表5-1.3物質ab/10-3c/10-6b/10-9CH417.4560.461.117-7.2計算結果：組分

41、COH2CO2H2ON2CH4Cp30.129.0344.3935.1329.8545.05所以得：Cpm=Yi*Cp=32.86kJ/（kmol.T）故：Q2=32.86×190.33×（203-181）=138401.9044kJ熱損失 ： Q3=Q1-Q2=141412.3742-138401.9044=3010.4698 kJ低變換爐物料量平衡表組分進低溫變換爐的物料量/m3出低溫變換爐的物料量/m3CO2534.76614.02CO87.968.7H21881.211960.48N2668.34668.34CH411.2611.26H2O1079.841000.5

42、8合計4263.324263.32低變換爐熱量平衡表反應放熱/kJ氣體吸熱/kJ熱量損失/kJ141412.3742138401.90443010.469811低變催化劑操作線計算有低變二段催化劑變換率及熱平衡計算結果知： 低變爐入口氣體溫度 181 低變爐出口氣體溫度 203 低變爐入口CO變換率 74% 低變爐出口CO變換率 90.11%12 低變爐催化劑平衡曲線根據公式XP=×100V=KPAB-CDq=U=KP（A+B）+（C+D）W=KP-1其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度t160 180 200 220 240260T433453473493

43、513533Xp0.97690.96230.93890.91210.87320.8229t 280T553Xp0.76低變爐催化劑平衡曲線如下：13. 最佳溫度曲線的計算由于低變爐選用B302型催化劑。查小合成氨廠工藝技術與設計手冊B302型催化劑的正反應活化能分別為E1=43164kJ/ kmolCO變化反應的逆反應活化能E2為：E2- E1=r×(-H)對于CO變換反應r=1，則E2=(-H) + E1H為反應熱，取其平均溫度下的值，即：（181+203）/2=192，T=465KCO的反應式為： CO +H2O=CO2+H2 由小合成氨廠工藝技術與設計手冊可知反應熱是溫度的函數

44、，不同溫度下的反應熱可以用以下公式計算：H= kcal/ kmol得：H=-9422.62 kcal/kmol=-39450.653 kJ/kmolE2 =39450.653+43164=82614.653 kJ/kmol最適宜溫度曲線由式Tm= 進行計算最適宜溫度計算結果列于下表中：Xp0.97690.96230.93890.91210.87320.8229T402421440457475493t129148167184201220 Xp0.76T510t237將以上數據作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：14廢熱鍋爐的熱量和物料衡算以知條件：進廢熱鍋爐的轉化氣組份：組份CO2COH2N2CH4O2H2O合計7.548.9743.7617.720.290.2621.7100M3(標)284.42338.321650.41668.3411.2589.78818.733771.45kmol12.7015.1073.6829.840.500.4436.55168.37進廢熱鍋爐的溫度為：920出廢熱鍋爐的溫度為：330進出設備的水溫：20出設備的水溫：330進出設備的轉化氣