5518）]气体等压比热容与温度的关系有以下经验式Cp=A+AT+AT+AT+……式中A、A、A、A……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HHT——气体在T在TK的统一基准焓，kcal/kmol(kJ/kmol)△H——该气体在℃下的标准生成热，kcal/kmol(kJ/kmol)T——绝对温度，KCp——气体的等压比热容，kcH=HO（）这个反应都是放热反应。

根据《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知为简化计算，拟采用统一基准焓（或称生成焓）计算。

以P=atm，t=℃为基准的气体的统一基准焓计算式为HT=△H=Cpdt式中床层的热量衡算以知条件进中变炉一段催化床层的变换气温度℃出中变炉一段催化床层的变换气温度为℃可知反应放热Q在变化气中含有CO，HO，O，H这种物质会发生以下种反应CO+HO=CO+H（）O+标)koml根据Kp=（H％CO％）/（HO％CO％）计算得K=查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》知当Kp=时t=℃设平均温距为℃，则出中变炉一段催化床层的变换气温度为℃-℃=℃中变炉一段催化分的含量（％）组分COCOHNCHHO合计含量％M(标)koml对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行估算已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（％）组分COCOHNCHHO合计含量％M(的变换气湿组分中HO的含量HO％==%故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中CO的含量CO％=%=％同理可得CO％==％H％==％N％==％CH％==％所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组组分COCOHNCH合计含量％M(标)kmol剩余的HO的量为-+=M(标)=kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的体积V总（湿）=+++++=M(标)=kmol故出中变炉一段催化床层的组分COCOHNCH合计含量％M(标)kmol剩余的HO的量为-+=M(标)=kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的体积V总（湿）=+++++=M(标)=kmol故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中HO的含量HO％==%故出中变炉一段催化床层的变换气湿组分中CO的含量CO％=%=％同理可得CO％==％H％==％N％==％CH％==％所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（％）组分COCOHNCHHO合计含量％M(标)koml对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行估算已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（％）组分COCOHNCHHO合计含量％M(标)koml根据Kp=（H％CO％）/（HO％CO％）计算得K=查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》知当Kp=时t=℃设平均温距为℃，则出中变炉一段催化床层的变换气温度为℃-℃=℃中变炉一段催化床层的热量衡算以知条件进中变炉一段催化床层的变换气温度℃出中变炉一段催化床层的变换气温度为℃可知反应放热Q在变化气中含有CO，HO，O，H这种物质会发生以下种反应CO+HO=CO+H（）O+H=HO（）这个反应都是放热反应。

根据《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知为简化计算，拟采用统一基准焓（或称生成焓）计算。

 组分COCOHNCHHO合计含量％M(标)koml对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行估算已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（％）组分COCOHNCHHO合计含量％M(标)koml根据Kp=（H％CO％）/（HO％CO％）计算得K=查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》知当Kp=时t=℃设平均温距为℃，则出中变炉一段催化床层的变换气温度为℃-℃=℃中变炉一段催化床层的热量衡算以知条件进中变炉一段催化床层的变换气温度℃出中变炉一段催化床层的变换气温度为℃可知反应放热Q在变化气中含有CO，HO，O，H这种物质会发生以下种反应CO+HO=CO+H（）O+H=HO（）这个反应都是放热反应。

根据《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知为简化计算，拟采用统一基准焓（或称生成焓）计算。

以P=atm，t=℃为基准的气体的统一基准焓计算式为HT=△H=Cpdt式中HT——气体在T在TK的统一基准焓，kcal/kmol(kJ/kmol)△H——该气体在℃下的标准生成热，kcal/kmol(kJ/kmol)T——绝对温度，KCp——气体的等压比热容，kcal/（kmol℃）[kJ/（kmol℃）]气体等压比热容与温度的关系有以下经验式Cp=A+AT+AT+AT+……式中A、A、A、A……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=a+aT+aT+aT+aT(-)式中常数a、a、a、a、a与气体特性常数及标准生成热的关系为a=A,a=A/,a=A/,a=A/a=△H－a－a－a－a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=（∑niHi）始－（∑niHi）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，单位kcal（kJ）ni——始态或末态气体的千摩尔数，kmolHi——始态温度下或末态温度下Hi——气体的统一基准焓，kcal/kmol，（kJ/kmol）现将有关气体的计算常数列于下表中气体统一基准焓（通式）常数表-分子式aaaaaO-H--－－-－HO-－－-－N-－－-－CO-－－-－CO-－-－计算O的基准焓根据基准焓的计算通式Ht=a+aT+aT+aT+aT在℃时T=+=K将O的常数带入上式得Ht=++-+=kcal/kmo=kJ/kmol同理根据以上方法计算可得变换气的各个组分的基准焓列于下表组分OHHOCOCOHt（kcal/kmol）---Ht（kJ/kmol）---放热CO+HO=CO+H（）△H=（∑Hi）始－（∑Hi）末=-+++=-kJ/kmolQ=（-）=-kJO+H=HO（）Q=△H=（∑niHi）始－（∑niHi）末=-kJ气体反应共放热Q=Q+Q=+=kJ气体吸热Q根据《物理化学教程》知CO,H,HO,CO,N，可用公式Cp=a+b+CT-来计算热容，热容的单位为kJ/（kmolT）表-物质COHHOCONab/-c/-------------CH可用公式Cp=a+b+CT+dT来计算热容表-物质ab/-c/-d/-CH-计算结果得物质COCOHHONCHCp所以平均热容Cpm=∑Yi*Cp=KJ/（kmolT）所以气体吸热Q=(-)=kJ假设热损失Q（一般热损失都小于总热量的%）根据热量平衡的Q=Q+QQ=kJ中变一段催化剂操作线的计算有中变一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℃中变炉出口气体温度℃中变炉入口CO变换率中变炉出口CO变换率%由此可作出中变炉催化剂反应的操作线如下温度（℃）CO转化率Xp中间冷凝过程的物料和热量计算此过程采用水来对变换气进行降温。

以知条件变换气的流量koml设冷凝水的流量Xkg变换气的温度℃冷凝水的进口温度℃进二段催化床层的温度℃操作压力kp冷凝水吸热Q据冷凝水的进口温度℃查《化工热力学》可知h=kJ/kg根据《化工热力学》可知T/KP/kPaH/(kJ/kg)冷凝水要升温到℃，所以设在℃,K,kp时的焓值为h对温度进行内查法kpa时(-)/(h-)=(-)/(-h)h=kJ/kgkpa时（-）/（h-）=(-)/(-h)h=kJ/kg再对压力使用内查法得在℃,K,kp时的焓值h为(-)/(h-)=(-)/(-h)h=kJ/kgQ=X(-)变换气吸热Q根据表-和表-得物质COCOHHONCHCp所以Cpm=∑Yi*Cp=kJ/（kmolT）Q=(-)=kJ取热损失为Q根据热量平衡Q=X(-)X=kg=kmol=M(标)水的量为CHHO合计含量％M(标)komln=%-%=%在℃时，查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》Kp=则W=-=U=(+)+(+)=V=-=q==quququWnquWnqkKpTolnln=h所以V=T*V==M备用系数取所以V==M-第二段床层触媒用量已知条件第二段床层变换气进口温度为℃，第二段床层变换气出口温度为℃平均温度为（℃+℃）/=℃由《吨型合成氨厂工艺和设备计算》得到在℃时反应速度常数k=，在℃时反应速度常数k=。

变炉的计算…………………………………………………………………主换热器的计算…………………………………………………………………设计的综述……………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………第一章物料与热量衡算已知条件组分COCOHNOCH合计含量，％计算基准吨氨计算生产吨氨需要的变换气量（/）/（）=M(标)因为在生产过程中物料可能会有损失，因此变换气量取M(标)年产万吨合成氨生产能力（一年连续生产天）日生产量/=T/d=T/h要求出中变炉的变换气干组分中CO％小于％。

进中变炉的变换气干组分组分COCOHNOCH合计含量，％M(标)kmol假设进中变炉的变换气温度为℃，取变化气出炉与入炉的温差为℃，出炉的变换气温度为℃。

进中变炉干气压力中P=Mpa水气比的确定考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取HO/CO=故V（水）=V水=m(标)，n(水)=kmol因此进中变炉的变换气湿组分组分COCOHNOCHHO合计含量％M(标)kmol中变炉CO的实际变换率的求取假定湿转化气为mol，其中CO湿基含量为％，要求变换气中CO含量为％，故根据变换反应CO+HO＝H+CO，则CO的实际变换率公式为Xp％=aaaaYYYY（-）式中aY、'aY分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基）所以Xp==％则反应掉的CO的量为％=则反应后的各组分的量分别为HO％=％-％+％=％CO％=％-％=％H％=％+％-％=％CO％=％+％=％中变炉出口的平衡常数Kp=（H％CO％）/（HO％CO％）=查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知Kp=时温度为℃。

中变的平均温距为℃-℃=℃根据《合成氨工艺与节能》可知中温变换的平均温距为℃到℃，中变的平均温距合理，故取的HO/CO可用。

中变炉催化剂平衡曲线根据HO/CO=，与文献《小合成氨厂工艺技术与设计手册》上的公式XP=AWqU％V=KPAB-CDq=WVUU=KP（A+B）+（C+D）W=KP-其中A、B、C、D分别代表CO、HO、CO及H的起始浓度计算结果列于下表tTXptTXp中变炉催化剂平衡曲线如下温度（℃）CO转化率Xp最佳温度曲线的计算由于中变炉选用C型催化剂，最适宜温度曲线由式lnEEEERTTTmee进行计算。

查《吨合成氨厂工艺和设备计算》C型催化剂的正负反应活化能分别为E=千卡/公斤分子，E=千卡/公斤分子。

最适宜温度计算结果列于下表中XpTtXpTtXpTt将以上数据作图即得最适宜温度曲线如下图温度（℃）CO转化率Xp中变炉一段催化床层的物料衡算已知条件进中变炉一段催化床层的变换气的温度为℃进中变