将符合要求的氢、氮混合气压缩到一定压力下，在高温、高压及催化剂存在的条件下，将氢氮气合成为氨。一般由压缩、合成、冷冻等岗位组成。氨的合成氨是一个体积小的，有催化剂参与的可逆放热反应。
工艺条件的择优是以最大的经济效益为目标的。实践证明，用以铁为主的催化剂，在32mpa、450℃、催化剂粒度为1.2~2.5mm，原料气的氢氮比为3、循环气的氢氮比为2.8时，出口气体中的氨的浓度较高。压力越大，反应速率也越快。
氨合成催化剂采用以铁为主的催化剂，它有多种型号。我国生产使用的a10型催化剂，起燃温度为370℃，耐热温度为500℃，活性最高的温度为450℃左右。
1、分流进塔：反应气分成两部分进塔，一部分经塔外换热器预热，依次进入塔内换热管、中心管，送到催化剂第一床层，另一部分经环隙直接进入冷管束，两部分气体在菱形分布器内汇合，继续反应，这样使低温未反应气直接竟如冷管束，稍加热后，作为一、二段间的冷激气，从而减少冷管面积和占用空间，提高了催化剂筐的有效容积，并强化了床层温度的可调性。同时仅有65~70%的冷气进入塔内换热器和中心管，减轻了换热器负荷，因而减少了换热面积，相对增加了有效的高压容积，也使出塔反应气温度提高（310~340℃），即回收热品位提高。气体分流进塔使塔阻力和系统阻力比传流程小。
2、进塔外换热器的冷气不经环隙，这样温度更低，使进水冷器的合成气温度更低（约75℃左右），提高了合成反应热的利用率，降低了水冷器的负荷和冷却水的消耗。
3、水冷后的合成气直接进入冷交管间，由上而下边冷凝边分离，液氨在重力和离心力的作用下分离，既提高了分离效果，又减小了阻力。
4、塔后放空置于水冷、冷交后，气体经连续冷却，冷凝量多，因此气体中氨含量低，惰气含量高，故放空量少，降低了原料气消耗。
5、塔前补压：循环机设于冷交之后，气体直接进塔，使合成反应处于系统压力最高点，有利于反应，同时循环机压缩的温升不消耗冷量，降低了冷冻能耗。
6、设备选用结构合理，使消耗低，运行平稳，检修量减少，工艺趋于完善。
7、选用先进的自控手段，如两级放氨，氨冷加氨，废锅加水，系统近路的控制，均用了dcs计算机集散系统自动化控制，冷交、氨分用液位检测采用国内近几年问世的电容式液位传感器等新技术使操作更加灵活、平稳、可靠，降低了操作强度。
4.3.2.3.2 氨的净化和输送
由合成车间液氨仓库经液氨升压泵加压后的原料液氨，压力大于（表压），温度约20直接送入尿素生产车间27米楼面的液氨过滤器，进入液氨缓冲槽原料室。
来自一段循环系统冷凝器回收的液氨，自氨冷凝器a、b流入液氨缓冲槽的回流室，其中一部分液氨正常为60%，作为一段吸收塔回流液氨用，而其余液氨经过液氨缓冲槽的中部溢流隔板，进入原料室与新鲜原料液氨混合后一起至高压氨泵，这样可使液氨保持较低的温度以减少高压氨泵进口氨气化。氨缓冲槽压力维持在左右，设置在高为23米平面上，是为了具有足够的压头，使液氨回流进入一段吸收塔，同时也为了保证高压氨泵所需要的吸入压头。氨缓冲槽原料室的液氨，进入高压氨泵（单动卧式三联柱塞泵、打液能力为每台，反复次数180次/分、电动机250kw、三台高压氨泵一台备用）将液氨加压。
4.3.3 尿素的合成
4.3.3.1 尿素的基本性质
尿素的化学命名为碳酸铵，分子式是 .尿素是无色，无嗅，无味的针状或棱柱状结晶，工业产品为白色，含氮量为46.6%，分子量为60.04。
熔点：132.7℃
重度：20℃-40℃,1,335（固体），1.4（粒状）。
比重变化量：每1℃0.000208
假比重：0.52-0.64 ,0.7-0.75（粒状）
溶解度：易溶于水和液氨中，稍溶于甲醇、苯中，不溶于三氯甲烷、醚类中。
温度在30℃以上，尿素在液氨中溶解度较水中的溶解度大。
尿素合成的基本原理
用氨和合成尿素的反应，通常认为是按以下两个步骤，在合成塔内连续进行：
第一步：氨与作用生成氨基甲酸铵
第二步：氨基甲酸铵脱水生成尿素
这两个反应都是可逆反应，反应（1）是放热反应，在常温下实际上可以进行到底，在100、150℃时，反应进行的很快、很完全，为瞬时反应，而反应（2）是吸热反应，进行的比较缓慢，且不完全，这就使其成为合成尿素的控制反应。
实验证明，尿素不能在气相中直接形成，固体的氨基甲酸铵加热时尿素的生成速度比较慢，而在液相中反应才较快。所以，尿素的生产过程要求在液相中进行，即氨基甲酸铵必须呈液态存在。温度要高于熔点145-155℃，因此，决定了尿素的合成要在高温下进行。
氨基甲酸铵是个不稳定化合物，加热时很容易分解，在常温下60就可以完全分解，制取尿素时为了使氨基甲酸铵呈液态，采用了较高温度，所以必需采用高压。由上可知，合成尿素的反应的基本特点是高温、高压下的液相反应，并且是可逆放热反应。
4.3.3.2 尿素合成工艺条件的选择
4.3.3.2.1 过剩氨
过剩氨是比较化学反应量所多的氨，常以百分率表示，或表示。过剩氨可以使反应的平衡趋向生成尿素的一方，使产率提高。过剩氨也可以合成速度加快，提高尿素产率，过剩氨的存在，可与系统中的水结合，从而降低了水的浓度，抑制了副反应的发生。
过剩氨的存在，带走了一部分氨基甲酸铵的生成热，不仅有利于反应平衡趋向生成尿素的方向，提高尿素产率，而且有利于维持塔内反应的自热平衡，简化了合成塔的结构，过剩氨的存在，抑制了氢酸和氢酸氨的生成，降低了对合成塔的腐蚀。但过剩氨的存在也带来一些不利影响：
过剩氨的'增加过大，二氧化碳转化率增加率也逐渐增加，并且提高了合成塔内反应系的平衡压力：
过剩氨的增加，会破坏反应物的自然平衡，为维持合成塔内顶定温度，就必须提高浓氨预热温度；
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