所以出中变炉二段催化床层的变换气干组分：
组 分 含量％ M3(标) CO2 16.79 534.75 23.87 CO 2.76 87.96 3.93 H2 59.09 1881.21 83.98 N2 20.99 668.34 29.83 CH4 0.35 11.26 0.50 合计 100 3183.53 142.12 kmol 故在二段催化床层反应后剩余的H2O的量为：
1127.2042-47.36452= 1079.84M3(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：
CO％=
87.9626
4263.37
=2.06%
同理得：
CO2％=
534.75532
4263.37 =12.54% H2％=
1881.21232
4263.37668.34
4263.3711.258
4263.371079.84
4263.37 =44.125%
N2％=
=15.67%
CH4％=
=0.26%
H2O％=
=25.33% 所以出中变炉的湿组分：
组 分 含量％ M3(标) CO2 12.54 534.76 23.87 CO 2.06 87.96 3.93 H2 44.125 1881.21 83.98 N2 15.67 668.34 29.83 CH4 0.26 11.26 0.50 H2O 25.33 1079.84 48.21 合计 100 4263.32 190.33 kmol
对出中变炉一段催化床层的变换气温度进行估算： 根据：Kp= （H2％×CO2％）/（H2O％×CO％） 计算得Kp=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℃ 设平均温距为44℃，则出中变炉一段催化床层的变换气温度为： 409℃-44℃=365℃
8.2．中变炉二段催化床层的热量衡算：
以知条件：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℃ 变换气反应放热Q1:
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5-1及表5-1.1计算平均温度为632K时的生成焓。 计算结果如下：
组分 Ht（kcal/kmol） Ht（kJ/kmol） H2 2373.4 9936.95 H2O -54949.05 -230060.69 CO -24005.565 -100506.5 CO2 -90536.421 -379057.89 放热： CO +H2O=CO2+H2 （1）
△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 =-38553.74846 kJ/kg 所以得： Q1=2.11*38553.74846
=81348.40955 kJ/kg
气体吸热Q2：
根据《物理化学教程》知CO, H2, H2O, CO2, N2 ，可用公式：Cp=a+b+CT-2来计算 热容。热容的单位为kJ/（kmol.T） 表5-1.2
物质 a b/10-3 c/105 CO 28.41 4.1 -0.46 H2 27.28 3.26 0.502 H2O 30 10.71 0.33 CO2 44.14 9.04 -8.53 N2 27.87 4.27 -----------
CH4可用公式：Cp=a+b+CT2+dT3来计算热容:
物质 CH4 a 17.45 b/10-3 60.46 c/10-6 1.117 d/10-9 -7.2 计算结果：
组分 Cp CO 28.56 H2 29.25 CO2 47.3 H2O 36.78 N2 30.31 CH4 53.72 所以得：Cpm=∑Yi*Cp=33.61KJ/（kmol.T） 故：Q2=33.61×190.33×（365-353）
=76763.46kJ 热损失：
Q3=Q1-Q2=4584.95 kJ
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 353℃ 中变炉出口气体温度 365℃ 中变炉入口CO变换率 60% 中变炉出口CO变换率 74%
807060CO转化率 Xp50403020100352354356358360362364366
温 度（℃）
所以中变炉的操作线如图：
10090807060CO转化率 Xp50403020100300325350375400425温 度（℃）
]
中变换炉物料量平衡表
组分 CO2 CO H2 N2 O2 CH4 H2O 合计 组分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合计 反应放热/kJ CO反应：345072.848 O2反应：221354.6179 总热量：566427.4659 中变换炉二段热量平衡表 反应放热/kJ 81348.40955 气体吸热/kJ 76763.46 热量损失/kJ 4584.95 进中变换炉的物料量/m3 284.42 338.32 1650.42 668.34 9.77 11.26 1184.12 4146.61 进二段催化床层的物料量/m3 487.39 135.32 1833.84 668.34 11.26 1127.20 4263.32 中变换炉一段热量平衡表 气体吸热/kJ 534667.068 热量损失/kJ 31760.979 出一段催化床层的物料量/m3 487.39 135.33 1833.84 668.34 —————————— 11.26 1000.67 4136.92 出二段催化床层的物料量/m3 534.76 87.96 1881.21 668.34 11.26 1079.84 4263.32
10.低变炉的物料与热量衡算
已知条件： 进低变炉的湿组分：
组 分 含量％ M3(标) CO2 12.54 534.76 23.87 CO 2.06 87.96 3.93 H2 44.125 1881.21 83.98 N2 15.67 668.34 29.84 CH4 0.26 11.26 0.50 H2O 25.33 1079.84 48.21 合计 100 4263.37 190.33 kmol