布朗氨合成流程及合成氨培训教材.docx

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布朗氨合成流程及合成氨培训教材

布朗氨合成流程及合成氨培训教材

由于布朗工艺{4}的特殊流程，合成气最终要经过深冷精制以除去其中所含多余的氮气，因而气体质量与其他冷法精制流程的氮洗大体相当，即不含微量水分及二氧化碳。

这种高质量的合成补充气，系所有深冷净化法的一大优点。

它对氨合成系统十分有利，可有效地提高合成系统的能力，降低消耗。

图（4-19-9）为布朗三台合成塔，三台废热锅炉的氨合成工艺流程。

补充气经过压缩冷却后

在循环段中与循环气相混合，然后经过预热去合成塔

（1），

（2），（3）。

每台合成塔出口都设有废热锅炉，副产12.5MPa高压蒸汽。

合成塔的出口气，经过废热锅炉和预热器回收热量后，再经水冷器，冷交换器，二级氨冷器，降温至4.4℃并分离掉冷凝液氨，然后进冷交换器回收冷量，并升温至32℃，进入透平压缩机循环段与补充合成气混合去氨合成塔，从而构成氨合成的循环回路。

此氨合成流程的合成压力为15MPa。

第三氨合成塔出口气中含氨可达21%，入塔气中含氨4%左右。

四、卡萨里法合成氨流程

卡萨立高压法也是高压法的一种，意大利人卡萨里所创。

氢氮混合气被压缩到50~90MPa后进入循环系统，催化剂在500℃操作，采用的空间速度为12000，出塔气中氨含量15%，虽然用循环法生产，但不用循环压缩机而用气体喷射泵，只需将补充进入系统的3：

1的氢氮混合气压力提高一点，就可作为动力源而带动整个系统的气体进行循环。

此法最大的特点在与催化剂床层的温度控制，在高温高压下催化剂活性很易衰老，为此卡萨里对循环系统氨的分离使用冷凝的方法，出合成塔的气体被冷却到一定的温度，其中反应生成的氨就被冷凝分离掉。

由于这种冷凝的做法，使得气体中残留一定量的氨分压，参见图（1-2-5）3.气体在60MPa下冷凝之后还有大约2%到3%的氨保留在气相中，这就使得循环到合成塔催化剂层进口处时可以减慢氨的生成反应，因此也就避免了产生过热现象。

而哈伯法是用水洗分氨。

合成塔进口处氨含量接近于0。

而克劳德法则更是用新鲜氢氮气一次通过，故这两种工艺对催化剂的反应确实是要剧烈的多。

据报道，同样的催化剂在卡萨里法可用6到12个月。

每千克的催化剂产率为0.5到0.6的氨。

卡萨里法的另一特点是合成塔与内件之间有一环隙，进塔的循环气先通过此环隙再入催化剂筐，这使得塔壳的温度低于400℃，因而避免了克劳德在高压下要用镍铬合金的做法。

这种保护外壳的方法以后一直被绝大部分其他合成工艺所采用。

虽然布什也使用在环隙通过冷气的做法，但他用的是氮气，这就造成塔内氢氮比例的变动，因而没有被他人所效仿。

此外，在催化剂筐中设中心管，内装电炉，供开工时使用。

这点也比哈伯·布什法向塔内送入少量空气使之与氢气燃烧产生热量来升温的做法要高明。

由于这些特色，1927年全球合成氨产量的19%应用此法。

而上述的几项特点则一直被后人广泛效法。

这种生产方式到60年代离心式压缩机在氨厂使用之前，一直占据一定地位。

特别是美国的福斯特·惠勒公司于1954年采用此法以后，当时就报到有40多座厂使用此法。

中国在60年代初引进的第一套合成氨厂就是按卡萨里技术建造的。

不过在60年代以后，卡萨里即放弃了高压合成的作法，而致力于径向合成塔的技术开发。

其成套氨厂的设计与建造业务于1967年与法国的GP公司联合，从此法液空，GP，卡萨里这三家公司的合成氨业务由GP为代表。

浓度可达25%，这相当于入塔氢氮气有40%转化为氨，每kg催化剂可产氨6kg/h,相比之下，当时的哈伯法只有0.3~0.4kg/h。

其工艺流程为原料氢来自焦炉气深冷液化分馏，氮气由空气液化分离提供。

配合成3：

1以后，经过压缩机压缩到100MPa以后送入合成塔C1，冷凝器R1，氨收集器S1，然后进入并联的合成塔C2,及C3，冷凝器R,2，氨收集器S2，未反应气体最终在通过3个串联的合成塔C4，C5，C6，每个塔之后都有相应的冷凝器R，氨收集器S，残余的尾气在洗涤塔W用水或酸回收其中的氨，在膨胀到常压，供作燃料或其他用处。

各氨收集器S所得的氨经过闪蒸罐P减压后送储罐Q，闪蒸出来的气体和尾气合并送洗涤塔W回收。

由于采用了高压提高了转化率，并且又用串联的方法进行多次的合成反应，故而避免了循环的生产方法。

这方法总转化率可以计算出来。

假定配备2塔并联，再加2塔串联，计算式为100a（3-3a+a

2）,式中a为单次转化率，这里如果取40%（a=0.4），则上式的结果为78.4%，前面所介绍的布什法氢氮转化率也只有80%。

另外新鲜气中惰性气体的含量因为不会循环而积累，故允许含量远比循环法高。

克劳德法的合成塔用镍铬合金的锭子镗孔而成，内部不设热交换器

，催化剂温升很高，由500℃到650℃使用

克劳德的技术特色，导致在当时按此法建成了一批氨厂，1929年约占世界总量的9%。

这一技术和克劳德所创的其他技术一样，均由法国液化空气公司所拥有。

合成氨技术由法国液化空气公司的子公司GP公司负责。

六、蒙特.色尼斯（ICI-伍德）氨合成流程

德国郝斯特公司所属的伍德工程公司与德国公司蒙特·色尼斯合作，于1924年开发了10到15MPa的低压合成氨法，并且由蒙特·色尼斯公司投资在郝恩梭丁根建立了第一座这样的合成氨厂。

人们因此把它叫做蒙特·色尼斯法或伍德法。

此法所用的催化剂虽属铁系，但与布什所用的明显不同，不是磁性铁系列，而是铁氰化钾。

操作压力10到15MPa，在活性初期甚至可低于10MPa，温度为400到425℃。

这种催化剂低压活性很好，但由于不是用熔融方法制造，强度较差，寿命不长，因而当时所建的工厂到后来都改用磁铁矿型催化剂。

中国的大连化学公司化肥厂建厂时就是引进伍德法氨厂。

90年代，中国从国外引进的低压（10.8）氨合成工艺，使用的是由伍德工程公司承建的ICI-AMV低压合成氨流程。

示于图（4-19-10）之中。

此流程中得氨合成塔为三段径向中间换热式，填装ICI74-1型氨催化剂，氢氮比控制在2.2左右。

为了使废热锅炉能产生更多的高压蒸汽，倒U型高压管中的气体与锅炉给水呈逆流状态，以使高压气体降低至更低的温度。

循环段送出的循环气体（26℃），经过预热器升温至240℃进入合成塔底部，沿合成塔外筒与内件之间环隙上升至顶部，串联通过第二床出口中间换热器和第一床出口中间换热器（管内），预热至第一床反应温度后，逐次通过第一，二，三床径向层及期间的两台中间换热器（管外），于400℃左右进入废热锅炉，回收反应热副产高压蒸汽后，气体降温至275℃，进预热器在降至53℃，经过水冷器降至38℃，顺次通过冷交换器（出口温度22.9℃），第一氨冷器（出口温度1℃），第二氨冷器（出口温度-10℃），分离液氨后经过冷交换器管外温度升至23℃，再经循环段压缩后，构成氨合成回路。

为了适应ICIAMV工艺二段炉过量空气的使用，在合成回路中，合成气压缩机循环段出口设置一支路，是循环气的少部分进入冷箱，以深冷分离过量氮和大部分惰性气体。

在此合成回路中，惰性气体的含量，处于7%到8%之间。

最近，伍德公司为提高废热锅炉高压蒸汽的产量，也提出了两塔两废热锅炉合成回路流程，见（4-19-11），该流程用于渣油制氨和深冷净化的场合。

合成压力为16MPa，第一合成塔为二段径向中间换热式，出塔合成气温度为473℃，经废热锅炉副产高压蒸汽后，在进入第二合成塔。

第二合成塔是一段径向催化剂床，出塔温度为442℃，进入第二废热锅炉后，经过换热器，水冷器，冷交换器，然后进入氨冷器（冷凝温度0℃）。

在中国北方的地理环境下，不需使用氨压缩机，即可获得40%液氨和60%气氨产品。

两塔，两废热锅炉合成流程，可获得氨净值为19.3%，第一合成塔和第二合成塔压降合计0.35MPa，副产高压蒸汽（10.2MPa）1.54T/TNH3（锅炉给水温度210℃）。

催化剂填装量为76m3.

第4节、氨合成塔

氨合成塔是合成氨厂的关键设备。

在工艺上，必须使氨合成反应尽可能在接近最佳温度下进行，已获得较大的生产能力和较高的氨合成率。

同时，还应力求降低合成塔的压力降，以减少循环气体的动力消耗，在结构上应力求简单可靠，并满足高温高压的要求。

一，反应床层的降温方式

鉴于氨合成最佳反应温度随氨含量增大而降低，这要求随着反应的进行，反应温度应不断下降，然而，这却与反应的放热是相互矛盾的。

为了解决这问题，必须随着反应的进行采取降温措施。

工业上，按照降温方法的不同，可分为冷管冷却型，冷激型和中间换热型。

（一）冷管冷却型

采用内置于催化床层中冷却管的方法，以排除反应热并降低反应温度。

冷却管即可冷却催化床，又可预热反应前的气体。

冷管冷却型发展较早，目前只用于中，小型氨厂。

（二）冷激型

用于、反应前尚未预热的冷态合成气进行层间冷激，以降低反应气体的温度。

冷激型的优点在于结构简单可靠。

但由于冷激气体对反应含氨气的稀释，较难获得更高的氨净值（进塔和出塔氨含量的增值）、其中，冷激用气与合成气的混合均匀，是冷激型塔结构设计的关键。

（3）中间换热器

在绝热催化床层的层间安置中间换热器，以预热未反应的合成气，并降低反应床层的温度，中间换热器较多的使用在大型的氨合成塔，虽然其结果复杂，但以成为现实的发展趋势，因此现在在中，小型厂也开始使用。

氨合成塔中，可以仅用上述的一种降温方式，也可以将两种方法结合起来用。

例如，一，二层间使用冷激式。

二，三层间则为中间换热式。

二轴向流动和径向流动的方式

氨合成塔为高压操作的塔，受外筒强度的限制，一般制成长径比很大的高压容器，由填充床流体力学可知，湍流条件下相同的空速时，床层压力降与床层高度的三次方成正比。

可见催化床层的阻力强度依赖于气体流动途径的长度。

采用径向流动可以十分有效的降低气体流动途径的长度。

因此长径比（10到15）很大的高压合成塔，径向流动的距离1/20到1/30.为此，催化床层的压力降可降低数千倍。

这就未使用紧密填装的小颗粒催化剂创造有利条件。

径向氨合成塔的关键问题在于：

如何确保气体均匀分布，以及在催化剂床层下沉时（因操作时的震动，而使床层更为紧密以及还原催化剂的收缩等原因），保证顶部气体不致走短路。

对于前者，普遍以增大分布管小孔的流速和压降，以克服分气和集气流道以及床层填充松紧所形成的静压差的差异，解决后者，通常在分布管上端一定长度上不开孔。

对于轴向流动的塔，降低阻力的方法为：

制造成大直径的短胖塔，以降低催化剂的填充高度；采用大颗粒的催化剂；采用球型催化剂，以改善其形状系数。

通常无定型催化剂，形状系数在0.35左右。

而球型催化剂，形状系数近于1.因此球型催化剂可比无定型催化剂床层压力降下降60%左右。

中，小型氨厂，多用往复式循环机，系统压力可高达3.0MPa以上，因此，合成塔选型以轴向的塔型为主，而大型氨厂，选用透平循环机，通常能承受0.8到1.5MPa的系统压差，故必须配用低阻力的反应装置，径向流动合成塔或大直径浅床层的轴向塔是适宜的。

三中小型氨厂常用的合成塔

在80年代氨合成塔以并流三套管式和单管并流式为主。

90年代，新型氨合成塔开发成功，并流三套管式和单管并流式逐渐淘汰。

现分别介绍具有发展前途的几种新型氨合成塔。

（1）改进型的冷管型塔

按照最佳反应温度的要求，随着反应进程氨含量的增加，反应温度应渐渐下降。

这要求催化剂顶层进口温度处于最高点，随着反应的进行，逐渐降低温度。

在工业上这是不能实现的。

除了因进口处的最佳反应温度已超过催化剂耐热温度意外，还因催化剂床层进口温度是经过冷管预热而获得，因此预热所达到的温度不可能高于床层内的最高温度，此温度与进口最佳的反应温度存在很大的差异。

在催化剂床层进口端，温度偏低，不宜安置冷管加以冷却。

相反，为了加快反应速度，应利用绝热条件下催化剂床层的反应放热，迅速使反应提高，因此，在催化剂床层进口处，设置一定距离的绝热层，目的在使气体迅速因反应热而升温，以接近反应最佳温度。

绝热层还包含因上层催化剂中毒失活所必需的安全两以及还原过程催化剂总体缩减量在内。

流经绝热层就进入设置冷管的床层区，在此区内，应该是边反应边降温，以适应氨含量增加引起的最佳反应温度的工况。

此时，除了要移走氨合成的反应热外，还要移走气体降温的显热。

在氨合成反应进程中，反应速率随氨含量增高而逐渐下降，因此，随着反应的进行，需移走反应热的数量逐渐减少，又由于氨含量逐渐增加，反应缓慢，最佳温度下降的速率逐渐变慢，需移走的显热逐渐减少，考虑到这两个方面，催化剂床层所需的排热强度，随反应过程逐渐下降，为了满足这一要求，采用并流冷管的结构比较有利。

传统的三套管式和单管并流式的催化剂示意图见图（4-19-12）和图（4-19-13），由图可见，在进入催化剂筐的顶部各存在一定高度的绝热层，而在随后的床层中各安置与床层气流并行流动的冷管进行冷却。

这样，就可以使床层中反应气体迅速由较低的入口温度升至床层最高的温度。

然后，按最佳反应温度的要求逐步降低。

中国70到80年代的中，小型氨厂，基本使用这两种塔型。

三套管和单管并流合成塔虽然具有基本符合反应所需排热要求的优点，但是，他们存在下述两个严重的缺陷。

1，冷管层在催化剂还原时的冷却作用，致使还原末期催化剂下层温度难以提高，达不到催化剂彻底还原所需要的极限温度，因此，这种塔型的催化剂还原活性受一定影响；2由于冷管催化剂床层流速分布和温度分布的不均匀而形成的‘冷管效应’（同平面温差）,致使反应的氨含量难以达到极高的水平。

针对冷管型合成塔的缺点，浙江工学院从70年代末期首先推出单管析流式内件的设计，后经过改进，成为图（4-19-14）的示意结构。

此结构的特点为：

1由下部换热器来的气体，先经过中心管，在由顶部导入冷管上连通管，自上而下并流以冷却催化剂层，然后经过下连通管集气，再由上升管引至床层出口，进入催化剂床层进行反应。

2冷管层下方留有一定高度的绝热层。

3下部换热器为螺旋板式。

上述单管折流式内件，气体先进中心管，然后在进冷管。

这样，在还原期间，中心管内电加热器处于加热状态，而进冷管的气体对床层而言也处于加热状态（而不是传统冷管的冷却状态）。

一改传统冷管还原末期床层下层温度难以提高的缺点，催化剂还原活性明显提高。

除此之外，为了缓和冷管层的‘冷管效应’，在冷管下方设置的绝热层，将有利于缓解冷管层不均匀流速和温度分布的影响，以便获得更高的出口氨含量。

螺旋板式换热器与列管式相比，具有制作简单，成本低廉的优点。

螺旋板式换热器的结构，适合小型氨厂合成塔中使用。

四大型氨厂用合成塔

大型氨厂合成塔种类繁多，这里主要介绍常见的几种形式及其特点。

（1）托普索氨合成塔

托普索公司最早推出的双层径向冷激型塔，即S-100型塔，为图（4-19-22）所示，气体从塔顶接口进入向下流经过内外筒之间的环隙，再进换热器管间，冷副线由塔底封头接口进入，二者混合后沿中心管进入第一段催化剂床层，气体沿径向呈辐射状，自内向外流经催化剂床层后进入环形通道，与塔顶接口来的冷激气相混合，在进入第二段催化剂床层，从外部径向向内流动。

然后由中心管外环形通道集气下流，经换热器管内塔底接口流出塔外。

70年代后期，托普索公司改进了原两段径向结构设计，用冷气提温换热的S-200型内件，代替原来的层间冷激的S-100型内件。

由于取消了层间冷激，不存在因冷激而降低氨含量的不利因素，使合成塔出口氨含量提高了1.5%到2%，节约了合成循环功和冷冻功的消耗。

使S-200型比原来的S-100型内件约可节能0.6g.j/tNH3。

（2）凯洛格氨合成塔

70年代，中国引进以天然气为原料的大型氨厂中，使用的是凯洛格公司的多层轴向冷激塔。

图（4-19-26）示出15MPa的四段式冷激型凯洛格氨合成塔。

此塔的优点是运行稳定，结构简单。

但由于受床层压降的限制，需充填大颗粒催化剂，催化剂的活性较低。

又因冷激降低了氨的浓度：

氨的净值不高，约10%。

最近，凯洛格公司推出了三段中间换热式卧式塔，其结构（4-19-29），得到较多的工程应用。

由图可见，两个中间换热器并联，分别由一冷气线和二冷气线来控制，当升温还原时，一冷气线和二冷气线可以关闭，于是三段催化剂就成为绝热。

这种情况对还原过程极为有利，可以缩短还原时间，并可以达到极限还原温度，已获得较高的还原活性。

但是，卧式塔占地面积大，结构较为复杂，造价较高。

（3）卡萨里合成塔

瑞士卡萨里公司开发了双层轴径向合成塔，层间为中间换热式。

这种氨合成塔，取消原有传统的径向催化剂密封装置，采用中心集气管上端部分不开孔，以迫使气体在顶部处于轴径向混合流动的状态，下部则处于径向流动，如图（4-19-30）所示，称之为‘轴径向流动’。

上述轴径向流动工艺，既简化了原有径向层密封结构，又充分利用所有催化剂的活性（原径向流动时，催化剂密封处是无效的）。

此种结构的催化剂筐易于装拆，对于多层结构十分方便。

图（4-19-31）为卡萨里两段径向中间换热式合成塔，在中国80年代中期首先应用泸州天然气化工厂的老式卡萨里装置，替代原高40MPa的合成塔，实践证明，节能甚为显著。

然而，升温还原时，为冷却保护塔壁中间换热器不能停用，致使第二段催化剂床层温度提不起来，徒然增加还原时间，而且不能达到催化剂所要求的极限还原温度，影响第二段催化剂的还原活性，这是此塔的重要缺陷。

图（4-19-32）为按卡萨里轴径向技术改造后的四段冷激式凯洛格塔简图。

改造后，可用1.5到3.0mm的小颗粒催化剂，出口氨含量由原来的12.58%增加至14.8%，合成塔压力降由0.38MPa降低至0.18MPa。

每生产1t氨可节能1.1gj。

图（4-19-33）示出改造前后四段冷激过程的温度与氨含量的关系。

第七章氨合成

第一节氨合成原理

一、氨合成原理及特性

氢气与氮气在一定温度与压力下，借助催化剂的作用生成氨。

反应原理：

3H2＋N2＝２NH3＋108.854KJ/MOL（450℃）

由反应方程式可知：

氨的生成是体积缩小反应。

因此，提高系统压力和提高参加反应物的浓度有利于氨的生成；同时，氨的生成是个放热反应。

因此，在生产中不断把生成热移走，有利于氨的合成。

在常温常压下，氨是有强烈刺鼻臭味的无色气体。

氨有毒，且易燃易爆。

空气中含氨0.5%，在很短时间内即能使人窒息死亡；含氨0.2%，在几秒钟内灼烧伤皮肤起泡；即会损伤眼睛。

氨的爆炸极限为15.7-27.4%（体积），引燃温度651℃。

在标准状态下，氨的比重0.5962（空气为1），密度0.771克∕升，沸点-33.35℃，融点77.75℃。

气态氨加热132.4℃以上时，在任何压力下都不会变成液态，此温度称为氨的临界温度。

氨极易溶于水，在常温常压下1升水约可溶解700升氨。

氨溶于水时放出大量的热。

二、氨净值

氨净值就是合成塔出口氨含量与进口氨含量之差。

氨净值的高低主要与合成的反应程度、塔内件的结构和触媒的活性有关，一般而言，净值越大，说明塔结构越好或触媒活性越好，一定的气体产氨量就越多。

就提高净值而言，要注意控制好进口的氨含量。

通常影响氨净值的因素有：

系统压力、空速、催化剂活性、入塔气体氨含量、氢氮比、惰性气体含量以及催化剂床层进口温度等。

提高氨净值的途径有：

（1）通过降低氨冷器出口合成气温度，降低146-D出口循环气中的氨含量，提高氨净值；

（2）合理控制氢氮比，一方面提高氨合成反应的平衡氨含量，另一方面可以降低循环气量，降低空速，缩小平衡温距提高氨净值；（3）随着催化剂活性下降，可适当提高催化剂床层进口温度，提高反应速度，提高氨净值；（4）维护催化剂的安全，稳定运行，保护好催化剂的活性，使氨净值始终保持在较高水平。

第二节影响合成系统的因素

由反应方程式可知：

氨的反应是体积缩小反应。

因此，提高系统压力和提高参加反应物的浓度有利于氨的生成；同时，氨的生成是个放热反应。

因此，在生产中不断把生成热移走，有利于氨的合成。

采用凯洛格低能耗流程，其标志为采用卧式中间换热器的氨合成塔，优点为催化剂床层压力低，从而可以节省循环气压缩能耗。

能选用高活性的小颗粒氨合成催化剂，可以减少用量；催化剂床层间取走热量采用间接换热器，与冷激式合成塔相比，氨的含量不降低，而且能在较高的温度下回收反应热。

组合式氨冷器是将三台氨冷器﹑换热器﹑闪蒸槽合并为一台整体装置，与使用单独的氨冷器相比，即避免了使用昂贵的高压管道和管件，又显著的降低了压力降。

因素：

（1）压力

从氨合成反应方程式可知，合成氨反应是一个体积缩小的反应。

因此，提高压力不仅有利于反应平衡向生成氨的方向移动，而且对反应速度也是有利的，加压后，对产品NH3的分离也有利。

所以，提高压力将会带来这样的好处:

合成率高、循环气量少、冷冻量少、循环气压缩功和冰机功耗少；不利的方面是:

新鲜气压缩功耗多，设备材质要求高。

（2）温度

在催化剂的活性温度范围内，对于可逆放热反应，温度是一个矛盾的影响因素，从反应平衡的角度出发，温度升高对反应平衡不利，即降低了氨的平衡浓度。

从动力学角度出发，提高温度则可以加快反应速度，使反应较快地达到较大的氨合成率。

因此存在着一条最佳温度线，这个最佳温度是随着反应的进行而不断降低的。

（3）空速

空速就是单位体积催化剂在单位时间内通过工艺气的量。

在催化剂体积一定下，增大空速即增大循环气量，可提高单位体积催化剂的产量，但亦不能过高。

因为空速提高，将会使合成气压缩机和冰机功耗增加，所以应在一定条件下选择相应的最佳空速。

﹙4﹚合成塔入口气体成分

合成塔入口气体中有氢、氮、氨、甲烷及氩气等，进口氨含量越高，越不利于氢氮气的合成。

新鲜气带入的甲烷和氩，另有微量的氦、氖等稀有气体，统称惰性气体，因为它们既不参与化学反应，也不毒害催化剂。

但是它的存在降低了氢氮气的分压，不利于氨的反应平衡和反应速度，为了保持惰性气体含量不致太高，需要把回路气体放出一部分，这部分气体称为弛放气。

合成塔入口气体中氢气和氮气的比例即氢氮比。

从氨合成催化剂的活性（反应速度）来说，进塔气最适氢氮比在2.5左右，而平衡角度则以3为最佳，所以进塔气氢氮比在2.5--3范围内最有利于氨的合成。

正常的最佳氢氮比为2.7～2.8。

为此，可在循环气中保留有一定的过剩氮，而新鲜气则应当根据循环气中氢氮比的需要来调节，在实际操作中，改变氢氮比的最主要手段是调整新鲜气的成份，即调整液氮洗的配氮量。

﹙5﹚合成氨催化剂

合成氨催化剂的活性组分是铁。

平常的铁没有催化剂的性能，只有在一定条件下由铁的氧化物还原才能有活性，还原前的催化剂主要成份是Fe3O4。

大型氨厂氨合成催化剂的还原介质都使用最终净化后的合成气（即氢、氮混合气），还原流程一般采用正常生产流程。

还原过程一般可分为四个阶段，即升温阶段、还原阶段、中期和末期，这四个阶段的工艺条件和控制指标不完全相同，主要控制指标有还原压力、温度、水汽浓度和空速。

第三节合成工段工艺流程简述

大型氨厂最常用的氨合成流程有，美国凯洛格流程，丹麦托普索流程，英国ICI流程、瑞士卡萨利流程。

我公司用的就是凯洛格流程。

1.合成系统工艺流程简述

由气体精制来的新鲜合成气经合成气压缩机进口缓冲槽（153-D）进入合成气压缩机（103-J），新鲜气先经压缩段加压，压缩后气体经段间冷却后再与进出塔热交换器（121-C）来的循环气汇合进合成气压缩机循环段，混合气最终压缩至15.5MPaA出合成气压缩机。

压缩后合成气经进出塔热交换器（121-C）预热后进氨合成塔（105-D）反应。

出氨合成塔反应气（温度约441℃，氨含量约20%），经高压锅炉给水预热器（123-C）回收热量后，反应气再进入合成塔进出口换热器预热进塔（121-C）。

合成气再经水冷器（124-C）及组合式氨冷器（120-C）冷凝冷却至0℃后，进高压氨分离器（146-D）分离冷凝的液氨，分氨后的循环气经组合式氨冷器（120-C）回收冷量后进压缩机循环段与新鲜气汇合，重复上述循环。

高压氨分离器（146-D）分离出的液氨进入闪蒸槽（14