t T Xp 280 553 0.76 低变炉催化剂平衡曲线如下：
1009080706050403020100100150200温 度（℃）CO转化率 Xp250300
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E1=43164kJ/ kmol
CO变化反应的逆反应活化能E2为：
E2- E1=r×(-△H)
对于CO变换反应r=1，则E2=(-△H) + E1 △H为反应热，取其平均温度下的值，即： （181+203）/2=192℃，T=465K CO的反应式为： CO +H2O=CO2+H2
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：
△H=?1000?0.291?T?2.845?10?3?T2?0.9703?10?6T3 kcal/ kmol
得：△H=-9422.62 kcal/kmol=-39450.653 kJ/kmol E2 =39450.653+43164=82614.653 kJ/kmol 最适宜温度曲线由式Tm=
Te 进行计算
RTeE21?lnE2?E1E1最适宜温度计算结果列于下表中：
Xp T t
0.9769 402 129 0.9623 421 148 0.9389 440 167 0.9121 457 184 0.8732 475 201 0.8229 493 220 Xp T t 0.76 510 237 将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图：
10080CO转化率 Xp6040200100150温 度（℃）200250
14．废热锅炉的热量和物料衡算
以知条件：
进废热锅炉的转化气组份：
组份 ％ M3(标) CO2 7.54 284.42 12.70 CO 8.97 338.32 15.10 H2 43.76 1650.41 73.68 N2 17.72 668.34 29.84 CH4 0.29 11.258 0.50 O2 0.26 9.78 0.44 H2O 21.7 818.73 36.55 合计 100 3771.45 168.37 kmol 进废热锅炉的温度为：920℃ 出废热锅炉的温度为：330℃ 进出设备的水温：20℃ 出设备的水温：330℃
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Q1
水在20℃时 Cp=33.52 kJ/（kmol.T） 所以：Q1=X×（20+273）×33.52 =9821.36X 转化气的带入热Q2： 转化气在920℃时T=1193K
根据《物理化学》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 d/10-9 -7.2 计算结果：
组分 Cp CO 33.27 H2 31.2 CO2 54.33 H2O 42.8 N2 32.96 CH4 78.94 故Cpm=∑Yi*Cp=36.4kJ/（kmol.T）
所以： Q2=36.4×168.37×（920+273）
=7311346.618kJ
（2）出热： 转化气的带出热Q3： 转化气在330℃时T=603K
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 d/10-9 -7.2 计算结果：
组分 Cp CO 30.76 H2 29.38 CO2 47.25 H2O 36.55 N2 30.44 CH4 52.73 所以：Cpm=∑Yi*Cp=32.66kJ/（kmol.T）
因此： Q3=32.66×168.37×（330+273）=3316026.759kJ 水的带出热Q4:
水在330℃，T=603K时的热容为：Cp=36.55 kJ/（kmol.T） 所以得：Q4=X×36.55×（330+273）
=22039.65X
热损失Q5:
Q5=0.04×(Q1+ Q2)
热量平衡：
0.96×(Q1+ Q2)= Q3+ Q4
0.96（9821.36X +7311346.618）=22039.65X+3316026.759
X=293.619koml
废热锅炉热量平衡表
转换气 水 ∑Q 带入热/kJ 7311346.618 2883737.902 10195084.52 带出热/kJ 3316056.759 6471259.993 9787316.752 热损失/kJ ———————— ———————— 407767.7677
15.水蒸汽的加入
要使H2O/CO=3.5还要加入的水量为：
（1184.113-818.73）÷22.4=16.312 kmol
16．主换热器的物料与热量的衡算
已知条件：
进出设备的变换气的量：190.33 kmol 进出设备的水的量：X kmol 物料的量在设备中无变化。 温度：
变换气进设备的温度：365℃ 变换气出设备的温度：250℃ 水进设备的温度： 20℃