V0——通过催化剂床气体在标准状态下的体积流量，Nm3/h 标准接触时间是指气体以标准状态下的体积计量时与催化剂床接触的时
间，它是空间速度的倒数。
铁铬系中变催化剂 B113型的宏观动力学方程为：
正反应活化能：E1＝17796cal/mol = 74.49 KJ/mol，逆反应活化能：E2＝
E1-△HR
B113型中变催化剂的标准接触时间?0
式中 A、B、C、D分别为CO、H2O、CO2、H2的摩尔分率(各段气体的原始
组成)
γb------ 催化剂堆密度，对B113催化剂取1400 kg/m3 k1------ 反
应速率常数（mol/g催化剂?h），设
进行图解积分。
钴钼耐硫低变催化剂B302Q(EB-1)的宏观动力学方程为：
正反应活化能：E1＝10351cal/mol = 43.33KJ/mol，（活化能越小，表明催化
剂催化活性越好）。 逆反应活化能：E2＝E1-△HR
B302Q(EB-1)型低变催化剂的标准接触时间?0
式中 A、B、C、D分别为CO、H2O、CO2、H2的摩尔分率(各段气体的原始
组成) ?b------ 催化剂堆密度，对B302Q(EB-1)型催化剂取1000
kg/m3 k1------ 反应速率常数（mol/g催化剂?h），设
以 x ～ w 作图，进行图解积分。
上述公式积分不能得出简单的解析计算式，但可以用图解积分法求解。首先根
据各段操作线确定该段不同变换率x下相应的反应温度，查表得到该温度下的平衡常数Kp，计算出K1，再根据x、Kp计算出β、w，然后以w-x作图，图解积分得到τ0。采用催化活性高，活性温度低，操作温度区间宽的一氧化碳变换催化剂，不仅可以大大降低变换反应的水蒸汽消耗，而且还可以达到较高
的 CO 变换率。 1.3.6 催化剂床阻力计算
气体通过变换炉催化剂床的压力降可用下式计算：
式中： ?p —— 气体通过催化剂床的阻力降，Kg/ m2 ；f —— 摩擦系数，一
般取1.5 ；
G —— 气体重量流速，Kg/m2?h ；g —— 气体在操作状态下的重度，
Kg/m3 ；dp——颗粒直径 m ；
L —— 催化剂床高度，m ； Dt——催化剂床的直径，m 。 由公式计算得出的压力降一般都是对新催化剂的预期压力降。催化剂在使用过程中会发生破损和粉化现象，使粒度减小、空隙率降低，从而使阻力增加，因此对催化剂床的预期压力降应将新催化剂的预期压力降增加50％。在选定了
容许压力降后，即可根据催化剂体积决定催化剂床直径。 1.3.7物料衡算和热量衡算举例 水加热器的物料、热量衡算 （1）物料衡算 ⑴ 湿变换气流量（同低变炉出口气体）： 1.2285Kmol干
气；1.6394Kmol湿气； ⑵ 热水流量：15t/t NH3 物料在水加热器中无变化。 （2）热量衡算 进、出物料温度：
变换气进口 —— 203℃（比低变炉出气温度低 2 ℃）；
变换气出口 —— 127℃（比变换气露点高10℃左
右）； 热水进口 —— 115℃（比
绝热饱和温度低2℃左右）；求热水出口温度。
入热： ⑴ 变换气带入热
干变换气在0～203℃恒压平均摩尔热容（查图，查203℃时的值） CP
＝35.5Kj/Kmol?℃
由水蒸汽表得203℃时水蒸汽焓为2794.9Kj/Kg，则： 干变换气带入热＝1.2285×35.5×203＝8853.2Kj
水蒸汽带入热＝0.4109×18×2794.8＝20670.90Kj 合计＝
29524.10Kj
⑵ 热水带入热：98.82×115×4.186＝47570.96Kj
⑶ 总入热：77095.06Kj 出热： ⑴ 变换气带出热
干变换气在0～127℃平均分子热容 CP＝35.28Kj/Kmol?℃， 由水蒸汽表得：127℃时水蒸汽焓为2729.88Kj/Kg，则 干变换气带出热＝1.2285×35.28×127＝5504.40Kj
水蒸汽带出热＝0.4109×18×2729.88＝20190.74Kj 合计＝
25695.14Kj
⑵ 热水带出热：98.28×4.186×t ＝413.70×t Kj
⑶ 热损失（取总入热的0.5％）： 77095.06×0.5％＝385.48Kj
⑷ 总出热：26108.84+413.70t Kj
根据热平衡: 总入热＝总出热
从而解得出水温度：t =（77095.06-26108.84）/413.70＝123.3℃ ∴ 水加热器出口水温为123.3℃，在水加热器中热水温升为 123.3-115＝
8.3℃
其它设备的物料衡算和热量衡算与此类似。
主 要 参 考 文 献
小氮肥厂工艺设计手册 石油化学工业出版社 小氮肥厂工艺技术与设计手册（上册） 化学工业出版社
无机化工工艺学（合成氨） 陈五平主编 氮肥工艺设计手册?理化数据 化学工业出版社 化学工艺学 廖巧丽、米镇涛主编
第二章 天然气蒸汽转化过程设计
一．概述
一氧化碳和氢气的混合物称为合成气，英文缩写是Syngas。合成气中H2与CO的比值随原料和生产方法不同而异。合成气是有机合成原料之一，也是氢气和一氧化碳的来源，发展合成气有利于资源优化利用，有利于化学工业向原料路线和产品结构的多元化方向发展。利用合成气转化成液体和气体燃料、大吨位化工产品和高附加值的精细有机合成产品，实现这种转化的重要技术是
