合成氨工艺原理

合成氨工艺采用烃类蒸汽转化法。首先油田伴生气加压至4.05Mpa，经预热升温到371℃在脱硫工序脱硫后与水蒸汽混合，进入一段转化炉进行转化制H2反应，一段转化炉出来的转化气进入二段转化炉，在此引入空气，转化气在二段炉内燃烧掉一部分H2，放出热量以供进一步转化，同时获得N2。二段转化气经余热回收后，进入变换系统，气体中的CO与水蒸汽反应，生成CO2和H2，从变换系统出来的气体经脱碳、甲烷化后为合成氨提供纯净的氢氮混合气，氢氮混合气经压缩至14.0MPa，送入合成塔进行合成氨反应。

钴钼加氢反应原理

钴钼加氢反应是将原料烃中的有机硫及其它组分，在300～400℃，在钴钼催化剂的作用下，与加入的H2进行转化反应。主要反应有有机硫转化为H2S、不饱和烯烃加氢饱和、含氮有机化合物脱氮（生成NH3和烃类）及含氧有机物脱氧（生成H2O和烃类）等等。

氧化锌脱硫反应原理

氧化锌脱硫是目前在工业上采用的脱硫效率最高的方法，它能以极快的速度将H2S和部分有机硫全部脱除，净化后气体中硫含量可降到0.1ml/m3甚至更低。

转化反应原理及影响转化反应的因素

在大型合成氨厂中，烃类蒸汽转化反应分两段进行，即一段转化和二段转化。一段转化在外供热的管式转化炉中进行，二段转化在自热式的固定床层反应炉中进行。

二段转化的反应原理

二段转化反应是在一个自热式的内衬耐火材料的圆筒式反应炉内进行的，在此引入空气，空气中的氧与一段转化出口气中的H2发生燃烧，燃烧热用来进一步转化残余甲烷。同时补入系统的空气量，可满足合成反应对氮气的需要。

变换反应原理

变换反应的化学反应方程式如下：

CO+H2O（汽）＝CO2+H2+41.2 KJ/mol

这是一个可逆、放热、体积不变的化学反应。从平衡原理可知，压力对反应平衡没有影响，降低温度、增加过量的水蒸汽或脱除反应生成物CO2，均有利于变换反应生成物方向进行。

脱碳反应原理

凯洛格型合成氨厂采用的是苯菲尔特法脱碳，吸收剂为碳酸钾溶液。溶液的吸收和再生可用一个方程式表示：

吸收

K2CO3＋CO2＋H2O＜＝＝＞2KHCO3＋热量

再生

这是一个可逆过程，K2CO3吸收CO2生成KHCO3，KHCO3在加热、减压条件下释放CO2重新还原为K2CO3，前一个过程叫吸收过程，后一个过程叫再生过程。

甲烷化反应原理

甲烷化反应的化学方程式：

CO+3H2＝CH4+H2O+206.284KJ/mol

CO2+4H2＝CH4+2H2O+165.127KJ/mol

这两个的反应都是强放热反应，有显著的温升，绝热温升的数值大体是：

每反应1%CO温升72℃

每反应1%CO2温升60℃

甲烷化反应随温度或压力的提高而加快。

合成氨反应原理

H2和N2合成为氨的反应是一个可逆放热反应，其反应方程式如下：

0.5N2＋1.5H2＝NH3＋54.427KJ/mol（450℃）