(3)氨的合成和分离

　　进入氨合成塔催化层的混合气，只有少部分反应生成氨，合成塔出口处按含量一般为10%——20%，因此需要将氨分离出来。氨分离的方法有两种，一是水吸收法;二是冷凝法，将反应后的气体降温，是其中的气态氨冷凝成液态，然后再氨分离器中，从不凝气中分离出来。

　　目前工业上主要采用冷凝法分离氨。以水和氨冷却气体的过程是在水冷器和氨冷器中进行的。在水冷器和氨冷器之后设置氨分离器，吧冷凝下来的液氨分离出来，经减压后送至液氨贮槽。

　　(4)气体的循环

　　混合气经过氨合成塔以后，只有一小部分合成为氨。分离氨后剩余的混合气，与新鲜原料气混合后，重新返回合成塔，在进行氨的合成，从而构成了循环法生产流程。由于气体在设备管道内流动时产生了压力损失，为补偿这一损失，流程中必须设置循环压缩机。

　　(5)惰性气体的排除

　　氨合成循环系统的惰性气体通过以下三个途径带出：一小部分从系统中漏损;一小部分溶解在液氨中被带走;大部分采用放空的方法从系统中排出。

　　在氨合成循环系统中，流程中各部位的惰性气体含量是不同的，放空位置应该选择在惰性气体含量最大而氨含量最小的地方，这样放空的损失最小。由此可见，放空的位置应该在氨以大部分分离之后，而又在新鲜气加入之前。放空气中的氨可用水吸法或冷凝法加以回收。

　　(6)反应热的回收利用

　　氨的合成反应是放热反应，必须回收利用这部分反应热。目前回收利用反应热的方法主要有以下几种：

　　(1)预热反应的混合气。在塔内设置换热器，用反应后的高温气体预热反应前的混合气，使其达到催化剂的活性温度。

　　(2)预热反应前的混合气和副产蒸汽。既在塔内设置换热器，用反应后的高温气体预热反应前的混合气，又利用余热副产蒸汽。

　　(3)预热反应前的混合气和预热高压锅炉给水。反应后的高温气体首先通过塔内换热器预热反应前的混合气，然后再通过塔外的换热器预热高压锅炉给水。此法的优点是减少了塔内换热器的面积，从而减少了塔的体积，同时热能回收完全。用副产蒸汽及预热高压锅炉给水方式回收反应热时，生产一吨氨一般会说0.5—0.9吨蒸汽。

　　(六)氨合成工艺的选择

　　考虑氨合成工段的工艺和设备问题时，必须遵循三个原则：一是有利于氨的合成和分离;二是有利于保护催化剂，尽量延长使用寿命;三是有利于预热回收降低能耗。

　　氨合成工艺主要考虑合成压力、合成塔结构型式及热回收方法。氨合成压力高对合成反应有利，但能耗高，对设备要求高。中压法技术比较成熟，经济性比较好，一般中小型氮肥厂多为32MPa，大型厂为10—20MPa。由于近来低温氨催化剂的出现，可使合成压力降低。

　　合成反应热是必须回收的，使节能的主要方式之一。除尽可能提高热回收率，多产蒸汽外，应考虑提高回收热的位能。

　　(七)生产流程简述

　　气体从冷交换器出口分二路：一路作为近路，一路进入合成塔一次入口， 气体沿内件与外筒环隙向下冷却塔壁后从一次出口出塔，出塔后与合成塔近路的冷气体混合，进入气气换热器冷气入口，通过管间壁与壳内热气体换热。升温后从冷气出口出来分五路进入合成塔、其中三路作为冷激线分别调节合成塔二、

　　三、四层触媒温度，一路作为塔底副线调节一层温度，另一路为二入主线气体，通过下部换热器管间与反应后的热气体换热、预热后沿中心管进入触媒层顶端，经过四层触媒的反应后进入下部换热器管内，从二次出口出塔，出塔后进入废热锅炉进口，在废热锅炉中副产25MPa蒸汽送去管网，从废热锅炉出来后分成两股，一股进入气气换热器管内与管间的冷气体换热，另一股气体进入锅炉给水预热器在管内与管间的脱盐、脱氧水换热，换热后与气气换热器出口气体会合，一起进入水冷器在水冷器内管被管外的循环水冷却后出水冷器进入氨分离器，部分液氨被分离出来，气体出氨分离器，进入透平循环机入口，经加压后进入循环气滤油器出来后进入冷交换器热气进口。在冷交换器管内被管间的冷气换热，冷却后出冷交换器与压缩送来经过新鲜气滤油器的新鲜气会合后进入氨冷器，被液氨蒸发冷凝到-5—-10℃，被冷凝的气体再次进入冷交换器，在冷交换器下部气液分离，液氨送往氨贮槽，气体与热气体换热后再次出塔，进入合成塔再次循环。