合成氨工艺
合成氨生产工艺流程
合成氨生产工艺流程合成氨是一种重要的化学原料，在许多行业中被广泛应用。
本文将介绍合成氨的生产工艺流程，以及其中涉及到的化学反应和工艺设备。
生产工艺流程合成氨的生产工艺流程可以分为以下几个步骤：1.准备原料：其中主要原料是氢气和氮气，同时需要一定的催化剂。
2.压缩空气：将空气压缩到一定程度，将其中的氧和氩排除掉，以保证原料中的氮气含量高达99%以上。
3.合成反应：在特定的反应器中，将氢气和氮气进行反应，并通过催化剂加速反应过程，生成合成氨。
该反应通常采用哈伯-卡西反应。
4.分离纯化：将合成氨从反应器中分离出来，并通过分离纯化设备进行纯化。
5.尾气处理：将反应器中剩余的气体进行处理，通常采用吸收、脱附等方法，以减少尾气对环境的污染。
化学反应哈伯-卡西反应是合成氨生产的核心化学反应，其化学方程式为：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)该反应是一个可逆反应，所以产物中可能存在一定量的氮气和氢气。
催化剂通常采用铁-铝-钾等复合催化剂，以加速反应并提高反应的选择性。
工艺设备在合成氨生产过程中，涉及到以下几个主要的工艺设备：1.压缩机：用于将氧、氩等杂质气体排除，将气体压缩。
2.反应器：用于进行哈伯-卡西反应，通常采用固定床反应器，反应器内填充着催化剂。
3.分离塔：用于从反应器中分离出合成氨。
4.吸收塔：用于处理反应器中剩余的尾气。
合成氨是一种十分重要的化学原料，其生产工艺流程麻烦且多种化学反应涉及其中，因此需要一系列的工艺设备来完成整个生产过程。
哈伯-卡西反应是该生产过程的核心反应，通过复合催化剂加速反应过程并提高反应的选择性。
通过合理的工艺流程设计和设备选型，能够实现高效、稳定的合成氨生产。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程1. 空气分离：首先，空气中的氮气和氧气需要被分离。
这可以通过空气压缩和冷却，然后用分子筛或液化分离技术将氮气和氧气分离出来。
2. 氮气制备：通过空气分离得到的氮气需要被进一步提纯。
这可以通过低温分馏或其他技术将氮气提纯到适当的纯度。
3. 氢气制备：氢气可以通过天然气蒸汽重整反应或者电解水得到。
4. 催化剂制备：制备出合成氨反应所需的催化剂，通常是以铁为主要成分的铁钼镍催化剂。
5. 合成氨反应：将氮气和氢气在高压高温的条件下通过催化剂进行反应，生成合成氨。
6. 分离纯化：将合成氨经过冷却和减压，然后通过吸收剂、冷却和压缩等工艺步骤来分离纯化合成氨。
7. 储存和运输：将合成氨储存于合适的储罐中，并通过管道或其他运输方式将其运输到需要的地点。
以上就是合成氨的工艺流程，通过这个工艺流程可以高效地制备出高纯度的合成氨，供给各种化工生产需要。
合成氨的工艺流程是一个复杂而精细的过程，其中的每一步都需要严格控制，以确保产出的合成氨的纯度和质量能够满足工业需求。
在合成氨的工艺中，采用了一系列先进的化工技术和设备，以下将进一步细说合成氨的工艺流程过程。
8. 催化剂再生：在合成氨反应中使用的催化剂需要不断地被再生。
随着反应进行，催化剂表面会积聚一定量的杂质物质，从而影响催化剂的活性和选择性。
因此，通过热气流或蒸汽来清洁催化剂表面，以恢复催化剂的活性和选择性。
9. 热力学控制：合成氨的反应是放热反应，因此需保持适宜的温度。
以确保反应不至于过热，影响产品的选择性及催化剂的稳定性。
使用适当的冷却系统来维持反应温度，是非常关键的。
10. 蒸汽重整制氢：氢气是合成氨反应的一种重要原料。
而氢气通常是通过天然气蒸汽重整反应得到的。
在这个过程中，通过加热天然气并与水蒸气反应，生成氢气和二氧化碳。
11. 压缩系统：由于合成氨反应需要高压，所以需要使用高效的压缩系统，来将氮气和氢气压缩至合适的反应压力。
一般情况下，合成氨反应的压力约为100至200大气压。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程1. 原料准备：合成氨的原料是氮气和氢气。
氮气通常是从空气中提取，而氢气则是通过蒸汽重整或其他化学反应得到。
这两种气体需要经过净化和压缩处理以确保其纯度和适当的压力。
2. 氮氢混合：氮气和氢气按照一定的比例混合到合成氨反应器中。
通常情况下，氮气和氢气的摩尔比是3:1，经过混合后形成氢气和氮气的混合气体。
3. 合成氨反应：混合气体经过压缩以提高反应速率，并在高温（通常在400-500摄氏度）和高压（通常在100-250大气压）下进入合成氨反应器。
在反应器中，混合气体经过催化剂的作用，发生一系列的化学反应，最终生成合成氨。
4. 分离和提纯：合成氨反应产物中还包含未反应的氮气和氢气，以及少量的副产物。
通过冷凝和减压操作，将未反应的气体和副产物从合成氨中分离出来。
之后，通过蒸馏或其他分离技术提纯合成氨，以得到符合工业标准的合成氨产品。
5. 储存和运输：合成氨产品可以被存储在压力容器中，并通过管道或其他方式进行运输到需要的地方，用于化肥生产或其他工业应用。
以上是合成氨的基本工艺流程，工艺中还有一些细节操作和工艺条件的优化，以确保合成氨的产率和纯度达到要求。
合成氨是一种重要的工业气体，广泛用于农业和工业领域。
它通过哈贝-玻斯过程（Haber-Bosch process）进行生产。
这个过程是由德国化学家弗里茨·哈贝和卡尔·博世于20世纪初发现的，如今，仍然是工业生产合成氨的主要方法。
在合成氨的工艺流程中，反应器是一个关键的组成部分。
工业上通常使用固定床催化剂反应器，其在高压和高温下通过催化剂的作用来促进氮气和氢气之间的反应。
这个过程对反应条件的要求极为严格，既要求高温高压，又要求催化剂的有效性和稳定性。
随着全球工业化的不断发展，对合成氨生产过程的节能减排和工艺的优化也提出了更高的要求。
在现代的合成氨生产过程中，节能减排已经成为了一个重要的发展趋势。
通过改进反应条件和提高生产效率，减少能源消耗，降低碳排放已经成为了工业化生产合成氨的重要目标。
合成氨各工序工艺详细流程
合成氨各工序工艺详细流程合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于合成各类农药、肥料、化学品等。
下面将详细介绍合成氨的工序和流程。
合成氨的工艺主要分为三个步骤：气体净化、气体压缩和反应制氨。
1.气体净化：合成氨的原料气体主要有空气和甲烷。
在进入反应装置之前，需要进行气体净化处理。
空气首先经过过滤装置去除微小杂质、灰尘和固体颗粒物。
然后通过制冷装置降低气体温度，使其中的水蒸气凝结成液体，然后被排放。
甲烷通过碳分子筛吸附去除杂质。
这样可以保证反应装置中气体的纯度和稳定性。
2.气体压缩：经过气体净化后的空气和甲烷被分别压缩到一定压力，以满足反应器中的需求。
通常使用压缩机进行压缩，然后将压缩后的气体分别输送到反应器中。
3.反应制氨：反应制氨是整个过程的关键步骤。
通常采用哈柏法（Haber-Bosch）来实现反应制氨。
反应器中，高温高压的空气与甲烷的混合气体通过催化剂床进行催化反应。
常用的催化剂是铁与铁-铝的混合物，也可以加入少量的钾、镁等元素。
反应是一个放热反应，反应温度一般在380-550°C 之间，压力一般在1.7-3.5 MPa之间。
催化剂的存在可以提高反应速率，但也会增加反应的等离子体强度，导致了碳催化剂和蒸汽的选择性降低，产生非氮气杂质。
反应过程中，氮气与氢气进行反应生成氨气。
原料气体经过催化剂床后，反应转化率不高，需要多次通过催化剂床进行反应。
一般采用多级反应器和中间冷却装置，提高氨气的产率和纯度。
经过多级反应后，氨气还需要进行冷却和净化处理，以达到合成氨的纯度要求。
以上是合成氨的工序和流程的详细介绍。
合成氨的过程需要进行气体净化、气体压缩和催化反应制氨。
这个过程需要确保原料气体的纯度和稳定性，通过压缩提高原料气体的压力，催化剂的存在可以提高反应速率和转化率。
经过多级反应，最终得到高纯度的合成氨。
合成氨工艺的不断优化和改进，可以提高合成氨的生产效率和氨气的纯度，降低生产成本。
合成氨工艺流程
合成氨工艺流程1. 简介合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、涂料、塑料、制冷剂等工业领域。
合成氨工艺是通过催化剂在适当的温度和压力下将氮气和氢气合成氨气的过程。
本文将介绍合成氨工艺的流程及其相关操作步骤。
2. 合成氨工艺流程合成氨工艺流程主要包括气体净化、气体压缩、催化反应、分离纯化等环节。
2.1 气体净化合成氨工艺的第一步是将氮气和氢气进行净化，去除其中的杂质和不纯物质，以保证催化剂的正常使用。
常见的气体净化方法包括吸附、吸收、脱水等。
在吸附过程中，氮气和氢气通过吸附剂床层，吸附剂可以去除其中的水分、氧气、二氧化碳等杂质。
在吸收过程中，气体经过溶剂床层，其中的硫化氢等有毒气体被吸收掉。
同时，还可以使用脱水剂去除气体中的水分。
2.2 气体压缩在气体净化后，将净化后的氮气和氢气进行压缩，提高其压力，以便后续的催化反应。
氮气和氢气分别进入压缩机进行压缩，压缩机通常采用多级压缩，保证气体压力的稳定和可控。
2.3 催化反应经过气体压缩后的氮气和氢气进入催化剂床层，进行合成氨的催化反应。
催化剂通常采用铁、钼或镍等金属催化剂，催化剂在适当的温度和压力下，使氮气和氢气发生反应，生成合成氨气。
催化反应是一个放热反应，需要控制温度以避免过高的温度导致副反应的发生。
2.4 分离纯化经过催化反应生成的合成氨气含有大量的副产物和未反应的氮气、氢气等杂质。
在分离纯化环节中，需要进行吸附、压缩、蒸馏等操作，将合成氨气中的杂质去除，提高纯度。
常见的分离纯化方法包括低温吸附法、压缩法和蒸馏法。
3. 工艺条件和参数合成氨工艺的实施需要满足一定的工艺条件和参数，以确保反应的进行和产出的质量。
常见的工艺条件和参数包括温度、压力、催化剂种类和配比、气体流速等。
3.1 温度催化反应的温度是合成氨工艺中的关键参数之一。
温度过高会导致副反应的发生，影响合成氨气的产量和纯度；温度过低则会降低反应速率。
一般情况下，催化反应的温度在300-500°C之间控制。
合成氨的工艺流程
合成氨的工艺流程合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农药、化肥、塑料、纺织品和燃料电池等工业领域。
合成氨的工艺流程主要包括催化剂的选择、反应条件的控制、氨的分离和纯化等几个关键步骤。
下面将详细介绍合成氨的工艺流程。
1.催化剂的选择：2.原料准备：合成氨的原料主要包括空气和氢气。
空气中的氮气和氧气是制取氨的主要原料，而氢气则是为了提供还原剂。
为了保证原料的纯净度，通常会进行空气分离和氢气净化处理。
3.原料压缩：由于合成氨反应需要较高的压力，所以需要将原料气体进行压缩。
通常采用多级压缩机将氮气和氢气分别压缩到较高压力下。
4.原料进料与预热：将压缩后的氮气和氢气分别进入合成氨反应器前的预热器进行预热，提高其反应温度。
预热器中通常使用废热回收的方式，将反应后的热量传递给进料气体，以提高能量利用效率。
5.反应器：合成氨反应通常采用通过铁-铝催化剂催化的低温高压合成方法。
反应器中的催化剂床层通常采用多层填料堆积，以增加反应面积和接触时间，提高反应效率。
同时，反应器内部的温度和压力需要严格控制，一般为300-400℃和100-250atm。
6.反应气体的冷却与净化：经过反应后，反应气体中除了产生的氨气外，还会有未反应的氮气、氢气以及其他杂质气体。
这些气体需要经过冷却器和废热回收器进行冷却和净化处理，以去除其中的杂质。
7.氨的分离与纯化：在反应气体中，氨气的浓度相对较低，需要进行分离与纯化。
常用的方法是采用低温吸附分离技术，将氨气吸附在吸附剂上，然后通过加热解吸的方式将氨气从吸附剂中释放出来。
8.尾气处理：总的来说，合成氨的工艺流程包括催化剂的选择、原料准备、压缩、进料与预热、反应器、冷却与净化、分离与纯化以及尾气处理等主要步骤。
合理控制每个步骤的条件和参数，能够提高合成氨的产率和质量，减少能源消耗和环境污染。
合成氨工艺的特点
合成氨工艺的特点
合成氨工艺是一种将氮气和氢气转化为氨的化学反应过程，其特点如下：
反应条件：合成氨反应需要在高温高压下进行，这需要相应的技术和设备来实现。
催化剂：合成氨反应需要使用催化剂来加速反应速率和提高反应效率。
目前常用的催化剂是铁触媒。
原料：合成氨所需的原料是氮气和氢气，这些原料通常从天然气或煤中提取。
能耗：合成氨工艺需要大量的能量来维持反应所需的温度和压力，因此能耗较高。
环保：合成氨工艺会产生大量的副产物，如二氧化碳和水蒸气，需要采取相应的环保措施来处理这些副产物。
规模：合成氨工艺可以从小型实验室规模到大型工业规模，根据需要选择合适的规模。
安全性：由于合成氨工艺需要在高温高压下进行，存在一定的安全风险。
因此，在生产过程中需要采取相应的安全措施来确保生产安全。
总之，合成氨工艺的特点包括高温高压反应条件、催化剂的使用、原料的提取和消耗、能耗高、环保要求高、规模可调以及需要采取相应的安全措施。
这些特点使得合成氨工艺成为一种技术上比较成熟、经济上可行的生产方法，被广泛应用于化肥、化工、轻工等领域。
同时，随着环保要求的提高和技术的不断进步，合成氨工艺也需要不断改进和优化，以实现更加环保、高效、安全的生产。
合成氨的工艺流程
含硫气氛中加热，使活性金属硫化，
化剂的载体材料，提高催化剂的活
化剂
然后还原再生
性和稳定性
• 熔融法：将活性金属和载体材料
• 溶剂再生法：将失活的催化剂在
• 改变催化剂的制备工艺：通过改
熔融混合，然后冷却、破碎制成催
溶剂中浸泡，使活性金属溶解，然
变催化剂的制备工艺，提高催化剂
化剂
后沉淀再生
的性能和寿命
水分脱除，得到干燥氨气
气
• 锅炉：为催化反应提供
• 氨分离塔：分离氨气和
• 氨脱油器：将氨气中的
• 空气压缩机：将空气压
热能，维持反应温度
剩余气体，得到氨产品
油分脱除，得到清洁氨气
缩，为氨合成提供氮气原料
• 压缩机组：将催化反应
• 再生气加热器：将剩余
• 氨脱硫器：将氨气中的
• 原料气混合器：将氮气
合成氨在化肥工业中的应用
• 氨是制造尿素、硝酸铵、磷酸铵等化肥的原料
• 合成氨在化肥工业中的用量占全球合成氨总产量的60%以上
合成氨在化工原料中的应用
• 氨是制造硝酸、硫酸、盐酸等化工原料的中间体
• 合成氨在化工原料工业中的用量占全球合成氨总产量的20%左右
合成氨在塑料、纤维工业中的应用
• 氨是制造聚氨酯、聚酰胺等塑料、纤维的原料
03
合成氨的工艺流程及设备
典型的合成氨工艺流程概述
• 合成氨工艺流程主要分为四个阶段：原料气制备、催化反应、氨
分离和产品处理
• 原料气制备：将氮气和氢气原料气化，调整气体成分和温度，
为催化反应做好准备
• 催化反应：将原料气通入装有催化剂的催化反应器，发生合成
氨反应
• 氨分离：将催化反应后的气体冷却，分离出氨气，剩余气体循
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、设计（论文）的要求：1、说明书 包括前言，合成氨变换工段工序原理，工艺条件及工艺流程确定，以及主要设备的选择说明，对本设计的评述。
2、计算部分 包括物料衡算，热量衡算，有效能利用率计算，主要设备计算。
3、图纸 带控制点的工艺流程图。
二、设计（论文）的原始数据：天然气成分：以鸿化厂的实际工作数据为依据来进行。
年工作日330天,其余数据自定。
三、参考资料及说明：《化工工艺设计手册》（上、下册）、《氮肥工艺设计手册》理化数据、《化肥企业产品能平衡》、《小合成氨厂工艺技术与设计手册》、《合成氨工学》、《化工制图》、《化工原理》、《化学工程》、《化工设计概论》以及关于氮肥的其他相关杂志。
目录1. 前言………………………………………………………………………………42. 工艺原理…………………………………………………………………………43. 工艺条件…………………………………………………………………………54. 工艺流程的确定 (6)5. 主要设备的选择说明 (6)6. 对本设计的综述 (6)第一章 变换工段物料及热量衡算 (8)第一节 中变物料及热量衡算 (8)1．确定转化气组成 (8)2．水汽比的确定 (8)3．中变炉一段催化床层的物料衡算 (9)4．中变炉一段催化床层的热量衡算 (11)5．中变炉催化剂平衡曲线 (13)6. 最佳温度曲线的计算 (14)7．操作线计算 (15)8．中间冷淋过程的物料和热量计算 (16)9．中变炉二段催化床层的物料衡算 (17)10.中变炉二段催化床层的热量衡算 (18)第二节 低变炉的物料与热量计算 (19)第三节 废热锅炉的热量和物料计算 (24)第4节 主换热器的物料与热量的计算 (26)第五节 调温水加热器的物料与热量计算 (28)第二章 设备的计算 (29)1. 低温变换炉计算 (29)2. 中变废热锅炉 (31)参考文献及致谢 (35)前言氨是一种重要的化工产品，主要用于化学肥料的生产。
合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。
合成氨的生产主要分为：原料气的制取；原料气的净化与合成。
粗原料气中常含有大量的C，由于CO是合成氨催化剂的毒物，所以必须进行净化处理，通常，先经过CO变换反应，使其转化为易于清除的CO2和氨合成所需要的H2。
因此，CO变换既是原料气的净化过程，又是原料气造气的继续。
最后，少量的CO用液氨洗涤法，或是低温变换串联甲烷化法加以脱除。
变换工段是指CO与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的过程。
在合成氨工艺流程中起着非常重要的作用。
目前，变换工段主要采用中变串低变的工艺流程，这是从80年代中期发展起来的。
所谓中变串低变流程，就是在B107等Fe-Cr系催化剂之后串入Co-Mo系宽温变换催化剂。
在中变串低变流程中，由于宽变催化剂的串入，操作条件发生了较大的变化。
一方面入炉的蒸汽比有了较大幅度的降低；另一方面变换气中的CO含量也大幅度降低。
由于中变后串了宽变催化剂，使操作系统的操作弹性大大增加，使变换系统便于操作，也大幅度降低了能耗。
工艺原理：一氧化碳变换反应式为：CO+H2O=CO2+H2+Q (1-1)CO+H2 = C+H2O (1-2)其中反应（1）是主反应，反应（2）是副反应，为了控制反应向生成目的产物的方向进行，工业上采用对式反应（1—1）具有良好选择性催化剂，进而抑制其它副反应的发生。
一氧化碳与水蒸气的反应是一个可逆的放热反应，反应热是温度的函数。
变换过程中还包括下列反应式：H2+O2=H2O+Q工艺条件1.压力：压力对变换反应的平衡几乎没有影响。
但是提高压力将使析炭和生成甲烷等副反应易于进行。
单就平衡而言，加压并无好处。
但从动力学角度，加压可提高反应速率。
从能量消耗上看，加压也是有利。
由于干原料气摩尔数小于干变换气的摩尔数，所以，先压缩原料气后再进行变换的能耗，比常压变换再进行压缩的能耗底。
具体操作压力的数值，应根据中小型氨厂的特点，特别是工艺蒸汽的压力及压缩机投各段压力的合理配置而定。
一般小型氨厂操作压力为0.7-1.2MPa,中型氨厂为1.2~1.8Mpa。
本设计的原料气由小型合成氨厂天然气蒸汽转化而来，故压力可取1.7MPa.1.温度：变化反应是可逆放热反应。
从反应动力学的角度来看，温度升高，反应速率常 数增大对反应速率有利，但平衡常数随温度的升高而变小，即 CO平衡含量增大，反应推动力变小，对反应速率不利，可见温度对两者的影响是相反的。
因而存在着最佳反应温对一定催化剂及气相组成，从动力学角度推导的计算式为Tm=式中Tm、Te—分别为最佳反应温度及平衡温度，最佳反应温度随系统组成和催化剂的不同而变化。
1． 汽气比：水蒸汽比例一般指H2O/CO比值或水蒸汽/干原料气.改变水蒸汽比例是工业变换反应中最主要的调节手段。
增加水蒸汽用量，提高了CO的平衡变换率，从而有利于降低CO残余含量，加速变换反应的进行。
由于过量水蒸汽的存在，保证催化剂中活性组分Fe3O4的稳定而不被还原，并使析炭及生成甲烷等副反应不易发生。
但是，水蒸气用量是变换过程中最主要消耗指标，尽量减少其用量对过程的经济性具有重要的意义，蒸汽比例如果过高，将造成催化剂床层阻力增加；CO停留时间缩短，余热回收设备附和加重等，所以，中（高）变换时适宜的水蒸气比例一般为：H2O/CO=3～5，经反应后，中变气中H2O/CO可达15以上，不必再添加蒸汽即可满足低温变换的要求。
工艺流程确定目前的变化工艺有：中温变换，中串低，全低及中低低4种工艺。
本设计参考四川省自贡市鸿鹤化工厂的生产工艺，选用中串低工艺。
转化气从转化炉进入废热锅炉，在废热锅炉中变换气从920℃降到330℃，在废热锅炉出口加入水蒸汽使汽气比达到3到5之间，以后再进入中变炉将转换气中一氧化碳含量降到3%以下。
再通过换热器将转换气的温度降到180℃左右，进入低变炉将转换气中一氧化碳含量降到0.3%以下，再进入甲烷化工段。
主要设备的选择说明中低变串联流程中，主要设备有中变炉、低变炉、废热锅炉、换热器等。
低变炉选用C6型催化剂，计算得低变催化剂实际用量10.59m3。
以上设备的选择主要是依据所给定的合成氨系统的生产能力、原料气中碳氧化物的含量以及变换气中所要求的CO浓度。
对本设计评述天然气变换工段工序是合成氨生产中的第一步，也是较为关键的一步，因为能否正常生产出合格的压缩气，是后面的所有工序正常运转的前提条件。
因此，必须控制一定的工艺条件，使转化气的组成，满足的工艺生产的要求。
在本设计中，根据已知的天然气组成，操作条件，采用了中变串低变的工艺流程路线。
首先对中，低变进行了物料和热量衡算，在计算的基础上，根据计算结果对主要设备选型，最终完成了本设计的宗旨。
设计中一共有中温废热锅炉，中变炉，主换热器，调温水换热器，低变炉几个主要设备。
由于天然气变换工段工序是成熟工艺，参考文献资料较多，在本设计中，主要参考了《小合成氨厂工艺技术与设计手册》和《合成氨工艺学》这两本书。
由于时间有限，设计可能不完善，请各位老师指出。
谢谢！第一章变换工段物料及热量衡算第一节中温变换物料衡算及热量衡算1．确定转化气组成：已知条件中变炉进口气体组成：组分CO2CO H2N2CH4O2合计%9.611.4255.7122.560.380.33100计算基准：1吨氨计算生产1吨氨需要的变化气量：（1000/17）×22.4/（2×22.56）=2920.31 M3(标)因为在生产过程中物量可能回有消耗，因此变化气量取2962.5 M3(标)年产5万吨合成氨生产能力：日生产量：50000/330=151.52T/d=6.31T/h要求出中变炉的变换气干组分中CO％小于2％进中变炉的变换气干组分：组分CO2CO H2N2O2CH4含量，9.611.4255.7122.560.330.38％M3(标)474563.862750.681113.916.2918.763假设入中变炉气体温度为335摄氏度，取出炉与入炉的温差为30摄氏度，则出炉温度为365摄氏度。
进中变炉干气压力=1.75Mpa.2．水汽比的确定：考虑到是天然气蒸汽转化来的原料气，所以取H2O/CO=3.5故V（水）=1973.52m3(标) n(水)=88.1kmol因此进中变炉的变换气湿组分:组 分CO2CO H2N2O2CH4H2O含6.868.1639.816.120.240.2728.56量％M3(标)474563.862750.681113.916.2918.7631973.526911.02 koml21.1625.172122.79849.730.7270.83888.1308.53中变炉CO的实际变换率的求取：假定湿转化气为100mol，其中CO基含量为8.16％，要求变换气中CO含量为2％，故根据变换反应：CO+H2O＝H2+CO2，则CO的实际变换率为：％=×100=74％式中Ya、分别为原料及变换气中CO的摩尔分率（湿基）则反应掉的CO的量为：8.16×74％=6.04则反应后的各组分的量分别为：H2O％=28.56％-6.04％+0.48％=23％CO％=8.16％ -6.04％=2.12％H2％ =39.8％+6.04％-0.48％=45.36％CO2％=6.86％+6.04％=12.9％中变炉出口的平衡常数：K= （H2％×CO2％）/（H2O％×CO％）=12查《小合成氨厂工艺技术与设计手册》可知K=12时温度为397℃。
中变的平均温距为397℃-365℃=32℃中变的平均温距合理，故取的H2O/CO可用。
3.中变炉一段催化床层的物料衡算假设CO在一段催化床层的实际变换率为60％。
因为进中变炉一段催化床层的变换气湿组分：组 分CO2CO H2N2O2CH4H2O合计含量， 6.868.1639.816.120.240.2728.56100％M3(标)474563.862750.681113.916.2918.7631973.526911.02 koml21.1625.172122.79849.730.7270.83888.1308.53假使O2与H2 完全反应，O2 完全反应掉故在一段催化床层反应掉的CO的量为：60％×563.86=338.318M3(标)=15.1koml出一段催化床层的CO的量为：563.86-338.318=225.545 M3(标)=10.069koml故在一段催化床层反应后剩余的H2的量为:2750.68+338.318-2×16.29=3056.41 M3(标)=136.447koml故在一段催化床层反应后剩余的CO2的量为：474+338.318=812.318 M3(标)=36.26koml出中变炉一段催化床层的变换气干组分：组 分CO2CO H2N2CH4合计含量％15.5443.158.4721.130.35100M3(标)812.318225.5453056.411113.918.765226.94koml36.2610.069136.44749.730.838233.35剩余的H2O的量为：1973.52-338.318+2×16.29=1667.79M3(标)=74.45koml所以出中变炉一段催化床层的变换气湿组分：组 分CO2CO H2N2CH4H2O合计含量％11.78 3.2744.3316.160.2724.19100M3(标)812.318225.5453056.411113.918.761667.796894.73koml36.2610.069136.44749.730.83874.45307.8对出中变炉一段催化床层的变换气的温度进行计算：已知出中变炉一段催化床层的变换气湿组分的含量（％）：组 分CO2CO H2N2CH4H2O合计含量％11.78 3.2744.3316.160.2724.19100M3(标)812.318225.5453056.411113.918.761667.796894.73koml36.2610.069136.44749.730.83874.45307.8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．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。