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，為一種基本無機化工流程。現(xiàn)代化學工業(yè)中，氨是化肥工業(yè)和基本有機化工的主要原料。可以說合成氨是化學工業(yè)的基礎(chǔ)，也是我國化學工業(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：氮氣主要來源于空氣，因此可以在制作過程中導入空氣，除去氧氣等可燃性氣體，剩下即為氫氮混合氣。氫氣主要來源于水或碳氫化合物，如焦炭、煤、石油、天然氣等。

②凈化原料氣：無論用何種原料生產(chǎn)出的氫氮原料氣中都會存有硫化物、二氧化碳、一氧化碳都雜質(zhì)，不僅會對設備造成腐蝕，還會合成出有毒氣體。因此，在將原料氣體導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。減少對一氧化碳和二氧化碳的排放，減少對大氣的污染。

②采用真空纖維法和深度冷卻法，分離生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多余的氮氣等，可以進行回收，提高利用率。

③新型合成氨工藝LCA的應用：這種技術(shù)的產(chǎn)量相對于傳統(tǒng)工藝比較穩(wěn)定，其核心部分大大簡化，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。另外，它將傳統(tǒng)工藝中的高低溫簡化，而采用恒溫，增加效率。并利用分子吸附來脫碳，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)相比耗能進一步降低。

目前我國合成氨企業(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，但是因為合成氨作為化肥生產(chǎn)不可或缺的組成部分，其與糧食的產(chǎn)量、居住環(huán)境和社會發(fā)展等都有著千絲萬縷的聯(lián)系，所以，它仍然是我國化學工業(yè)今后的發(fā)展重點，不能被其它工業(yè)所代替。

我國現(xiàn)階段合成氨企業(yè)的主要特點有以下幾點：

1、現(xiàn)階段國內(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，因為我國煤碳儲存量總數(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)濟效益，因此，煤仍然是我國未來合成氨主要的制氣原料。

2、我國合成氨產(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，其越占市場農(nóng)業(yè)用氨消費總額的四分之三，剩下的四分之一主要是用來生產(chǎn)硝銨和氯化銨等其它肥料，工業(yè)用氨則主要針對于各種化工產(chǎn)品，例如丙烯晴、酸純堿等。

3、國內(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)量則相對不高，占市場總產(chǎn)量的 43.6%左右。合成氨企業(yè)分散性較強，除了北京、青海、上海等個別地區(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，而未來我國合成氨廠還將會向資源更為豐富的地區(qū)轉(zhuǎn)移，特別是煤炭儲量較多、開采難度性不高的地區(qū)。

4、國內(nèi)合成氨行業(yè)的發(fā)展越來越壯觀，已經(jīng)掌握了以天然氣、焦炭、無煙煤等多種能源作為生產(chǎn)原料的先進技術(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)的時候，首先要做的事對原料氣的制備，其實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。對煤炭的制作主要是采用企劃的方法，在煤炭進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

在第一個步驟是主要對合成氨的原料氣進行了粗略的制作，然后就要對粗原料氣進行凈化處理，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氣。

3、轉(zhuǎn)換過程

在合成氨的生產(chǎn)過程中，首先是對制作合成氨的基本原料即粗原料氣進行制作，然后是對粗原料氣體進行凈化，之后要對要進行轉(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。

要對一氧化碳進行轉(zhuǎn)換的過程中，一氧化碳會放出大量的熱量，所以就需要對一氧化碳的轉(zhuǎn)換過程進行分段處理，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，還要進行低溫轉(zhuǎn)換，應該在轉(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

對合成氨的原料氣體進行脫硫脫碳其實主要是由于之前對粗原料氣體進行制作的過程中，雖然對粗原料氣體進行了凈化和轉(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，這主要是因為如果不將這些氧化物去除出去，就會使合成氨在生產(chǎn)的過程中是催化劑就有了毒性。

5、氣體精制過程

在對合成氨進行制作的過程中，雖然經(jīng)過以上的四個步驟對合成氨的原料氣體進行了處理，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含有一些少量的一氧化碳和二氧化碳，所以要進行氣體的精制過程，這樣做的主要目的是為了防止對氨合成催化劑的毒害。并且國家還規(guī)定一氧化碳和二氧化碳的加在一起的體積分數(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的主要反應為：

3、制得的H2、N2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機制高壓。

4、氨的合成：在適宜條件下，在合成塔中進行。

合成氨反應的特點：合成氨反應是一個放熱的、氣體總體積縮小的可逆反應。

5、氨的分離：經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來，提高原料的利用率，并將沒有完全反應的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)可以預測到，其未來的發(fā)展不會集中在生產(chǎn)原理的改變上，因為其生產(chǎn)和需求總值是不會改變的。其技術(shù)發(fā)展將會以調(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)濟利益為主要目標。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。促使整個產(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，合理利用次級熱能。另外，以推進設備的集中化、自動化、大型化為中心，能源的消耗才會降到最低。

3、重視清潔生產(chǎn)。實施環(huán)境友好型生產(chǎn)是未來合成氨工業(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、提高設備生產(chǎn)率，盡可能延長其運轉(zhuǎn)周期。這樣既可以提高勞動生產(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原料，對效益的提高有明顯作用。