合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨，為一種基本無(wú)機(jī)化工流程?，F(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，氨是化肥工業(yè)和基本有機(jī)化工的主要原料?？梢哉f(shuō)合成氨是化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)，也是我國(guó)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的重要先驅(qū)。

1、傳統(tǒng)工藝，利用合成法生產(chǎn)制造氨

①制備含氫和含氮的原料氣體：氮?dú)庵饕獊?lái)源于空氣，因此可以在制作過程中導(dǎo)入空氣，除去氧氣等可燃性氣體，剩下即為氫氮混合氣。氫氣主要來(lái)源于水或碳?xì)浠衔?，如焦炭、煤、石油、天然氣等?/p>

②凈化原料氣：無(wú)論用何種原料生產(chǎn)出的氫氮原料氣中都會(huì)存有硫化物、二氧化碳、一氧化碳都雜質(zhì)，不僅會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，還會(huì)合成出有毒氣體。因此，在將原料氣體導(dǎo)人合成裝置以前必須列其加以凈化除去雜質(zhì)，才能得到純凈的原料氣體。常用的手段是脫離沉淀硫化物，用一氧化碳與水反應(yīng)將其置換為二氧化碳，然后脫離并清除二氧化碳。

③氨的合成：將純凈的原料混合氣體壓縮到一定高壓，然后在高溫和使用催化劑的條件下將其合成為氨。

2、新型節(jié)能工藝

新工藝體現(xiàn)在生產(chǎn)過程當(dāng)中的能耗上和環(huán)保上，并大大提高了生產(chǎn)效率：

①提高對(duì)煙霧通氣熱量的回收率，降低排氣管道的溫度，可有效提高熱能的利用率。減少對(duì)一氧化碳和二氧化碳的排放，減少對(duì)大氣的污染。

②采用真空纖維法和深度冷卻法，分離生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多余的氮?dú)獾龋梢赃M(jìn)行回收，提高利用率。

③新型合成氨工藝LCA的應(yīng)用：這種技術(shù)的產(chǎn)量相對(duì)于傳統(tǒng)工藝比較穩(wěn)定，其核心部分大大簡(jiǎn)化，例如用氣體加熱轉(zhuǎn)化器代替?zhèn)鹘y(tǒng)形式的轉(zhuǎn)化爐，大大減少了能源耗費(fèi)。另外，它將傳統(tǒng)工藝中的高低溫簡(jiǎn)化，而采用恒溫，增加效率。并利用分子吸附來(lái)脫碳，也可以有效吸出其他不必要的氣體。采用低壓合成技術(shù)，與超高壓合成技術(shù)相比耗能進(jìn)一步降低。

目前我國(guó)合成氨企業(yè)數(shù)量較多，集中度較低、布局較為松散、整體技術(shù)水平較低，其發(fā)展現(xiàn)狀并不容樂觀，但是因?yàn)楹铣砂弊鳛榛噬a(chǎn)不可或缺的組成部分，其與糧食的產(chǎn)量、居住環(huán)境和社會(huì)發(fā)展等都有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，所以，它仍然是我國(guó)化學(xué)工業(yè)今后的發(fā)展重點(diǎn)，不能被其它工業(yè)所代替。

我國(guó)現(xiàn)階段合成氨企業(yè)的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1、現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)合成氨的制氣原料主要是煤，而將煤作為主要制氣原料的合成氨企業(yè)又多是中小型企業(yè)，而且，因?yàn)槲覈?guó)煤碳儲(chǔ)存量總數(shù)較大、分布較廣，有些企業(yè)用煤作為制氣原料又能夠有效降低原料成本，有助于企業(yè)在一定程度上提高經(jīng)濟(jì)效益，因此，煤仍然是我國(guó)未來(lái)合成氨主要的制氣原料。

2、我國(guó)合成氨產(chǎn)品大概分為兩類：工業(yè)用氨和農(nóng)業(yè)用氨，我國(guó)目前農(nóng)業(yè)用氨的主要用途是生產(chǎn)碳銨和尿素，其越占市場(chǎng)農(nóng)業(yè)用氨消費(fèi)總額的四分之三，剩下的四分之一主要是用來(lái)生產(chǎn)硝銨和氯化銨等其它肥料，工業(yè)用氨則主要針對(duì)于各種化工產(chǎn)品，例如丙烯晴、酸純堿等。

3、國(guó)內(nèi)從事合成氨行業(yè)的企業(yè)數(shù)目龐大，且產(chǎn)業(yè)集中度不高，小型企業(yè)占合成氨企業(yè)總數(shù)份額極大，大約為 91%，產(chǎn)量則相對(duì)不高，占市場(chǎng)總產(chǎn)量的 43.6%左右。合成氨企業(yè)分散性較強(qiáng)，除了北京、青海、上海等個(gè)別地區(qū)沒有合成氨生產(chǎn)廠意外，其它地區(qū)都有較多的合成氨生產(chǎn)廠，其中西南、華東、華北等地區(qū)合成氨企業(yè)數(shù)量更是突出，而未來(lái)我國(guó)合成氨廠還將會(huì)向資源更為豐富的地區(qū)轉(zhuǎn)移，特別是煤炭?jī)?chǔ)量較多、開采難度性不高的地區(qū)。

4、國(guó)內(nèi)合成氨行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越壯觀，已經(jīng)掌握了以天然氣、焦炭、無(wú)煙煤等多種能源作為生產(chǎn)原料的先進(jìn)技術(shù)，并逐漸發(fā)展成為了特有的以煤、石油、天然氣三種生產(chǎn)原料共存生產(chǎn)格局以及大、中、小型生產(chǎn)企業(yè)共存的發(fā)展格局。

1、原料氣的制備

在合成氨生產(chǎn)的時(shí)候，首先要做的事對(duì)原料氣的制備，其實(shí)主要是需要工作人員將煤炭和天然氣等一些制造氨的原料加以制作，使之成為含有氫和氮的一種粗原料氣。對(duì)煤炭的制作主要是采用企劃的方法，在煤炭進(jìn)行加工制作的過程中，提取其中的氣體作為合成氣。

2、凈化過程

在第一個(gè)步驟是主要對(duì)合成氨的原料氣進(jìn)行了粗略的制作，然后就要對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，讓經(jīng)過凈化的粗原料氣將其他的氣體排出去只留下氫氣和氮?dú)狻?/p>

3、轉(zhuǎn)換過程

在合成氨的生產(chǎn)過程中，首先是對(duì)制作合成氨的基本原料即粗原料氣進(jìn)行制作，然后是對(duì)粗原料氣體進(jìn)行凈化，之后要對(duì)要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這主要是由于在制作合成氨的過程中，利用各種各樣的方法所制作的原料氣體中都是含有一氧化碳的，并且由于在合成氨的時(shí)候是需要兩種組分是H2和N2，所以在合成氨的過程中就需要將一氧化碳排除掉。

要對(duì)一氧化碳進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中，一氧化碳會(huì)放出大量的熱量，所以就需要對(duì)一氧化碳的轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行分段處理，這樣做主要是為了回收一氧化碳轉(zhuǎn)化過程中所放出的熱量。然后，還要進(jìn)行低溫轉(zhuǎn)換，應(yīng)該在轉(zhuǎn)換的過程中將一氧化碳的含量降低到0.3%左右。

4、脫硫脫碳過程

對(duì)合成氨的原料氣體進(jìn)行脫硫脫碳其實(shí)主要是由于之前對(duì)粗原料氣體進(jìn)行制作的過程中，雖然對(duì)粗原料氣體進(jìn)行了凈化和轉(zhuǎn)換，但原料氣體中還存在著硫和碳的氧化物，所以要將這些含有硫和碳的氧化物從原料氣體中去除出去，這主要是因?yàn)槿绻粚⑦@些氧化物去除出去，就會(huì)使合成氨在生產(chǎn)的過程中是催化劑就有了毒性。

5、氣體精制過程

在對(duì)合成氨進(jìn)行制作的過程中，雖然經(jīng)過以上的四個(gè)步驟對(duì)合成氨的原料氣體進(jìn)行了處理，但是在經(jīng)過脫硫脫碳過程之后，合成氨的原料氣中還是會(huì)含有一些少量的一氧化碳和二氧化碳，所以要進(jìn)行氣體的精制過程，這樣做的主要目的是為了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害。并且國(guó)家還規(guī)定一氧化碳和二氧化碳的加在一起的體積分?jǐn)?shù)不能超過10cm3。

1、合成氨流程

2、合成氨原料氣的制取

N2：將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或?qū)⒖諝庵械腛2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。

H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應(yīng)為：

3、制得的H2、N2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機(jī)制高壓。

4、氨的合成：在適宜條件下，在合成塔中進(jìn)行。

合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)：合成氨反應(yīng)是一個(gè)放熱的、氣體總體積縮小的可逆反應(yīng)。

5、氨的分離：經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來(lái)，提高原料的利用率，并將沒有完全反應(yīng)的N2和H2循壞送入合成塔，使之充分利用。

根據(jù)目前合成氨工業(yè)發(fā)展的狀態(tài)可以預(yù)測(cè)到，其未來(lái)的發(fā)展不會(huì)集中在生產(chǎn)原理的改變上，因?yàn)槠渖a(chǎn)和需求總值是不會(huì)改變的。其技術(shù)發(fā)展將會(huì)以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、降低能耗、發(fā)展清潔生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)利益為主要目標(biāo)。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。促使整個(gè)產(chǎn)業(yè)向集體化、規(guī)?；较虬l(fā)展;淘汰那些能耗高、環(huán)保技術(shù)落后的企業(yè);優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)，拓寬可用資源范圍。

2、發(fā)展低能耗技術(shù)。優(yōu)化工藝流程，合理利用能源，研制性能較好的催化劑，開發(fā)出新的原料氣體的凈化方法，降低燃料消耗，合理利用次級(jí)熱能。另外，以推進(jìn)設(shè)備的集中化、自動(dòng)化、大型化為中心，能源的消耗才會(huì)降到最低。

3、重視清潔生產(chǎn)。實(shí)施環(huán)境友好型生產(chǎn)是未來(lái)合成氨工業(yè)的必然選擇，努力做到在生產(chǎn)過程中使用潔凈能源，減少不必要的廢物、廢水、廢氣的排放，將清潔生產(chǎn)做到最好。

4、提高設(shè)備生產(chǎn)率，盡可能延長(zhǎng)其運(yùn)轉(zhuǎn)周期。這樣既可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，又能節(jié)省成本，增加企業(yè)效率和利益。

5、做到與其他產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)。合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳等，既可以用于生產(chǎn)冷凍劑、碳酸飲料，也可以生產(chǎn)純堿和碳酸氫銨等重要化學(xué)原料，對(duì)效益的提高有明顯作用。