所以进低变炉催化床层的变换气干组分：
组 分 含量％ M3(标) CO2 16.79 534.76 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 11.258 0.503 合计 100 3183.53 142.12 kmol 10.1低变炉的物料衡算
要将CO％降到0.2％（湿基）以下，则CO的实际变换率为：
Xp ％=
Ya?Ya?×100=90.11％
Ya?1?Ya??则反应掉的CO的量为：
87.96268×90.11％=79.264 M3(标)
=3.539 kmol
出低温变换炉CO的量：
87.96268-79.264=8.69868 M3(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 M3(标)
=44.67 kmol
出低温变换炉CO2的量:
534.75532 +79.264=614.019 M3(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：
CO％=
8.69868=0.266%
3262.794
同理得：
614.019=18.82%
3262.7941960.475H2％==60.08%
3262.794668.34N2％==20.48%
3262.79411.258CH4％==0.35%
3262.794CO2％=
出低变炉的干组分：
组 分 含量％ M3(标) CO2 18.82 614.02 27.41 CO 0.27 8.70 0.39 H2 60.08 1960.48 87.52 N2 20.48 668.34 29.83 CH4 0.35 11.26 0.50 合计 100 3262.79 145.66 kmol 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：
8.69868?100=2.0%
4263.37614.019?100=14.4% 同理： CO2％=
4263.371960.475?100=45.98% H2％=
4263.37668.34?100=15.68% N2％=
4263.3711.258?100=0.26% CH4％=
4263.371000.576?100=23.47% H2O％=
4263.37CO％=
所以出低变炉的湿组分：
组 分 含量％ M3(标) CO2 14.4 614.02 27.41 CO 0.2 8.70 0.39 H2 45.98 1960.48 87.52
N2 15.68 668.34 29.83 CH4 0.26 11.26 0.50 H2O 23.47 1000.58 44.67 合计 100 4263.37 190.33
kmol
对出底变炉的变换气温度进行估算：
根据：Kp=（H2％×CO2％）/（H2O％×CO％） 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=223℃ 设平均温距为20℃，则出中变炉一段催化床层的变换气温度为： t=223－20=203℃
10.2．低变炉的热量衡算
以知条件：进低变炉催化床层的变换气温度为：181℃
出低变炉催化床层的变换气温度为：203℃ 变换气反应放热Q1: 在203℃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5-1及表5-1.1计算平均温度为476K时的生成焓。 计算结果如下： 组分 H2 H2O -56347.304 CO -25178.916 CO2 -92311.594 -386490.181 Ht（kcal/kmol） 1241.516 Ht（kJ/kmol） 5197.977 -2359149.084 -105419.084 放热： CO +H2O=CO2+H2 （1）
△H1=（∑Hi）始－（∑Hi）末 =-39958.286 kJ/kg 所以：Q1=3.539×39958.286
=141412.3742 kJ/kg
气体吸热Q2：
气体吸热时的平均温度：（181+203）/2=191.5℃，T=464.5K
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 表5-1.3
物质 CH4 a 17.45 b/10-3 60.46 c/10-6 1.117 b/10-9 -7.2 计算结果：
组分 Cp CO 30.1 H2 29.03 CO2 44.39 H2O 35.13 N2 29.85 CH4 45.05 所以得：Cpm=∑Yi*Cp=32.86kJ/（kmol.T） 故：Q2=32.86×190.33×（203-181）
=138401.9044kJ 热损失 ： Q3=Q1-Q2
=141412.3742-138401.9044=3010.4698 kJ
低变换炉物料量平衡表 组分 CO2 CO H2 N2 CH4 H2O 合计 进低温变换炉的物料量/m3 534.76 87.96 1881.21 668.34 11.26 1079.84 4263.32 低变换炉热量平衡表 反应放热/kJ 141412.3742 气体吸热/kJ 138401.9044 热量损失/kJ 3010.4698 出低温变换炉的物料量/m3 614.02 8.7 1960.48 668.34 11.26 1000.58 4263.32
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 181℃ 低变炉出口气体温度 203℃ 低变炉入口CO变换率 74% 低变炉出口CO变换率 90.11%
100908070CO转化率 Xp6050403020100175180185190温 度（℃）195200205
12． 低变炉催化剂平衡曲线
根据公式XP=V=KPAB-CD q=U2?4WV
U=KP（A+B）+（C+D） W=KP-1
其中A、B、C、D分别代表CO、H2O、CO2及H2的起始浓度
t T Xp 160 433 0.9769 180 453 0.9623 200 473 0.9389 220 493 0.9121 240 513 0.8732 260 533 0.8229 U?q×100％ 2AW