对出变炉一段催化床层的变换气温度进行估算： 根据：K=(H2％×CO2％)/（H2O％×CO％)计算得K=6.6 查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》知当K=6.6时t=445℃ 设平均温距为30℃，则出变炉一段催化床层的变换气温度为： 445℃-30℃=415℃
4.1.4．中变炉一段催化床层的热量衡算 以知条件：进中变炉温度：335℃
出变炉一段催化床层的变换气温度为：415℃
反应放热Q：在变化气中含有CO，H2O，O2，H2 这4种物质会发生以下2种反应：
CO +H2O=CO2+H2 （1-1） O2+ 2H2= 2 H2O （1-2） 这2个反应都是放热反应。
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℃为基准的气体的统一基准焓计算式为：
HT=△H0298=Cpdt
式中 HT——气体在kcal/kmol(4.1868kJ/kmol)；
△H0298
?T298在TK的统一基准焓，
——该气体在25℃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.℃）[4.1868kJ/（kmol.℃）]
气体等压比热容与温度的关系有以下经验式：
Cp=A0+A1×T+A2×T2+A3×T3+…… 式中A0、A1、A2、A3??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：
Ht=a0+a1×T+a2×T2+a3×T3+a4×T4
式中常数a0、a1、a2、a3、a4与气体特性常数及标准生成热的关系为： a1=A0, a2=A1/2, a3=A3/4, a4=A3/4
a0=△H0298－298.16a1－298.162×a2－298.163×a3－298.164×a4
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=（∑ni×Hi）始－（∑ni×Hi）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，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；
I — 气体的统一基准焓，kcal/kmol，（4.1868kJ/kmol） 现将有关气体的计算常数列于下表中 表4-8 气体统一基准焓（通式）常数表
分子式 O2 H2 H2O N2 CO CO2 a0 1.90318×10 -2.11244×10 -6.0036×10 -1.97673×10 -2.83637×10 -96377.88867 43433 a1 5.80298 7.20974 7.11092 6.45903 6.26627 6.396 a2 –3 a3 –7a4 1.08808×10–102.15675×10 -7.40499×10 -5.5584×10 4.8459×10 1.2932×10 －4－4－3－4－7－7 -8.18957×10 -5.78039×10 -7.65632×10 -4.14272×10 0.00 －11－11－11－111.28506×10 －7－95.18164×10 2.03296×10 8.98694×10 5.04519×10 5.05×10 －3－6-1.135×10
计算O2的基准焓：
根据基准焓的计算通式：Ht=a0+a1×T+a2×T2+a3×T3+a4×T4 在415℃时T=415+273=683K
查表可得变换气的各个组分的基准焓列于下表：
组分 Ht（kcal/kmol） Ht（kJ/kmol） O2 6699.742 28050.412 H2 2724.221 11405.77 H2O -54502.665 -228191.759 CO -23634.754 -98953.987 CO2 -89956.67833 -376630.6208 放热： CO +H2O=CO2+H2 （1）
△H1=(∑Hi)始-（∑Hi）末
=-376630.6208+11405.77+98953.987+228191.759 =-38079.10484kJ/koml
Q1=15.1×（-38079.10484）=-575121.414kJ O2 + 2H2= 2 H2O （2）
Q2=△H2=（∑ni×Hi）始－（∑ni×Hi）末=-368924.3632kJ 气体共放热：
Q=Q1+Q2=575121.414+368924.3632=944045.7772kJ
气体吸热Q3：
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.℃） 查表可得：
表4-9物质热容表
物质 a b/10 c/10 -5-3CO 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 ----------- Cpm=∑Yi*Cp=34.06 KJ/（kmol.℃）
所以气体吸热Q3=34.06*307.8*(415-330)=891111.78kJ 假设热损失Q4 根据热量平衡的：
Q= Q3 +Q4 Q4=52934.965 kJ
4.1.5．中变炉催化剂平衡曲线
U?q根据H2O/CO=3.5，与公式XP=×100％
2AWV=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、CO2、CO2及H2的起始浓度 t 300 320 340 360 380 T 573 593 613 633 653 Xp 0.9012 0.8737 0.8424 0.8074 0.7687 t T Xp
420 693 0.6859 440 713 0.6416 460 733 0.5963 400 673 0.7058
中变炉催化剂平衡曲线如下：
图4-1中变炉催化剂平衡曲线
10.8转化率 Xp0.6中变炉平衡曲线0.40.20250300320340360380400420440460温度 （℃）
4.1.6.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
Te 进行计算。
RTeE1?ln2E2?E1E1查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》C6型催化剂的正负反应活化能分别为E1=10000千卡/公斤分子，E2=19000千卡/公斤分子。 最适宜温度计算列于下表中：
表4-10最适宜温度表
Xp T t Xp T t
0.9012 526 253 0.67 638.2 365.2 0.8737 546.8 273.8 0.64 649.4 376.4 0.8424 564.2 291.2
0.8074 581.5 308.5 0.58 671 398 0.7687 598.8 325.8 0.55 681.6 408.6 0.7058 624.5 351.5 0.52 692.6 419.6 0.61 660.7 387.3
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