合成氨的发展历程及煤合成氨原理
合成氨的历史
合成氨的历史利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个较难的课题，从第一次实验室研制到工业化投产，约经历了150年的时间。
1795年有人试图在常压下进行氨合成，后来又有人在50个大气压下试验，结果都失败了。
19世纪下半叶，物理化学的巨大进展，使人们认识到由氮、氢合成氨的反应是可逆的，增加压力将使反应推向生成氨的方向；提高温度会将反应移向相反的方向，然而温度过低又使反应速度过小；催化剂对反应将产生重要影响。
当时物理化学的权威、德国的能斯特就明确指出：氮和氢在高压条件下是能够合成氨的，并提供了一些实验数据。
法国化学家勒夏特列第一个试图进行高压合成氨的实验，但是由于氮氢混和气中混进了氧气，引起了爆炸，使他放弃了这一危险的实验。
氮气和氢气的混和气体可以在高温高压及催化剂的作用下合成氨。
但什么样的高温和高压条件为最佳？用什么样的催化剂为最好？在物理化学研究领域有很好基础的哈伯决心攻克这一令人生畏的难题。
哈伯首先进行一系列实验，他并不盲从权威，而是依靠实验来探索，终于证实了能斯特的计算是错误的。
哈伯以锲而不舍的精神，经过不断的实验和计算，终于在1909年取得了鼓舞人心的成果，这就是在600℃的高温、200个大气压和锇为催化剂的条件下，能得到产率约为8％的合成氨。
8％的转化率当然会影响生产的经济效益，怎么办？哈伯认为若能使反应气体在高压下循环加工，并从这个循环中不断地把反应生成的氨分离出来，这个工艺过程是可行的。
于是他成功地设计了原料气的循环工艺。
根据哈伯的工艺流程，德国当时最大的化工企业——巴登苯胺和纯碱制造公司，组织了以化工专家波施为首的工程技术人员将哈伯的设计付诸实施。
工程师们改进了哈伯所使用的催化剂，两年间，他们进行了多达6500次试验，测试了2500种不同的配方，最后选定了含铅镁促进剂的铁催化剂。
开发适用的高压设备也是工艺的关键，当时能受得住200个大气压的低碳钢，却害怕氢气的脱碳腐蚀。
波施想了许多办法，最后决定在低碳钢的反应管子里加一层熟铁的衬里，熟铁虽没有强度，却不怕氢气的腐蚀，这样总算解决了难题。
合成氨工业发展史
合成氨工业发展史一、人口增加与粮食需求农业出现在12000年以前，是人类企图用增加食物供给来增强自己生存的开始。
那时的人口约1500万。
在2000 年前，由于农业的发展使人口增加到2.5亿。
到1650年，人口又增长一倍，达到5亿。
然后，到1850年世界人口就翻了一番，高达10亿，这段历程仅仅花了200 年时间。
80 年后的1930年，人口超过了20亿。
这种增长速度还未减缓，到1985年地球上供养的人数已达50亿。
如果每年以1985年人口的2％水平继续增长下去的话，到2020年的世界人口将是100亿左右。
因此限制人口的增长势在必行。
目前，人口自然增长率在世界范围内正开始下降，据美国华盛顿人口局（1997年）：2000年全球人口将由目前的58 亿增至61 亿，2025 年将达68 亿。
人口局称，人口增长最快的是全球最贫困的国家。
1996 年全球58 亿人中发展中国家的人口占了47 亿，占全球人口总增长率的98％。
中国人口增长的形势也不容乐观。
根据国家统计局的统计，中国人口已于1995年2 月15 日达到12亿。
据预测，到2000 年中国人口将突破13.5亿。
显然，人类将面临日益严重的问题是给自己提供充足的食物和营养，以及从根本上限制人口增长。
估计，到20 世纪末，严重营养不良的人数将达6.5 亿。
解决问题的出路，必然需要科学的帮助，化学看来是最重要的学科之一。
它之所以重要，首先是因为它能增加食物供给，其次它能给那些有意限制人口增长的人提供可靠的帮助。
在历史上，化学曾在扩大世界粮食供应过程中起过关键作用。
这就是合成氨的发明和现代农药的使用，以及它们的工业化。
二、合成氨工业发展史20 世纪初化学家们所面临的突出问题之一，是如何为大规模利用大气中氮找到一种实用的途径。
氮化合物是肥料和炸药所必不可少的。
但在当时，这种化合物的质量最优和最大来源是智利硝石。
但智利地处南美而且远离世界工业中心；可是全世界无论何处，大气的五分之四都是氮。
合成氨工作原理
1.氨合成的基本原理氨是由气态氢和氮在氨触媒的作用下反应生成的，其反应式为：3H2+N2=2NH3+热量这是一个可逆、放热、体积缩小的反应，对其反应机理存在着不同的观点，一般认为：氮在铁催化剂上被活性吸附，离解为氮原子，然后逐步加氢，连续生成NH、NH2和NH3。
即：N2（扩散）→2N（吸附）→2NH(吸附）→2NH２（吸附）→2NH３（脱附）→2NH３（扩散到气相）由质量作用定律和平衡移动原理可知：1.温度升高，不利于反应平衡而有利于反应速度。
2.压力愈高愈有利于反应平衡和速度。
3.氢氮气（比例3:1）含量越高越有利于反应和速度。
4.触媒不影响反应平衡，但可以加快反应速度。
2、温度对氨合成反应的影响氨合成反应是一个可逆放热反应。
当反应温度升高时，平衡向着氨的分解方向移动；温度降低反应向着氨的生成方向移动。
因此，从平衡观点来看，要使氨的平衡产率高，应该采取较低的反应温度。
但是从化学反应速度的观点来看，提高温度总能使反应的速度加快，这是因为温度升高分子的运动加快，分子间碰撞的机率增加，同时又使化合时分子克服阻力的能力加大，从而增加分子有效结合的机率。
总之，温度低时，反应有利于向合成氨的方向进行，但是氨合成的反应速度较低；提高温度不利于向氨的合成方向移动，但反应速度可以增加。
在实际生产中反应温度的选择主要决定于氨合成催化剂的性能。
3.压力对氨合成反应的影响氨的合成反应是一个分子的氮与三个分子的氢结合生成两个分子的氨，即氨合成反应是分子数目减少、体积缩小的反应，提高压力，可使反应向着生成氨的方向进行。
对于氨合成反应来说，提高压力就是提高反应气体的浓度，从而增加反应分子间碰撞的机会，加快了反应的速率。
总之，增加压力对氨的合成反应是有利的，既能增大平衡转化率，又能加快反应速率。
但压力也不宜过高，否则，不仅增加动力的消耗，而且对设备和材料的要求也较高。
根据我国具体情况，目前在小型合成氨厂，设计压力一般为31.4MPa。
工业合成氨发展史
氨是一种制造化肥和工业用途众多的基本化工原料。
随着农业发展和军工生产的需要，20世纪初先后开发并实现了氨的工业生产。
从氰化法演变到合成氨法以后，近30年来，原料不断改变，余热逐渐利用，单系列装置迅速扩大，推动了化学工业有关部门的发展以及化学工程进一步形成，也带动了燃料化工中新的能源和资源的开发。
早期氰化法1898年，德国 A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨：Ca(CN)2＋3H2O─→2NH3＋CaCO31905年，德国氮肥公司建成世界上第一座生产氰氨化钙的工厂，这种制氨方法称为氰化法。
第一次世界大战期间，德国、美国主要采用该法生产氨，满足了军工生产的需要。
氰化法固定每吨氮的总能耗为153GJ，由于成本过高，到30年代被淘汰。
合成氨法利用氮气与氢气直接合成氨的工业生产曾是一个较难的课题。
合成氨从实验室研究到实现工业生产，大约经历了150年。
直至1909年，德国物理化学家F.哈伯用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成，反应器出口得到6％的氨，并于卡尔斯鲁厄大学建立一个每小时80g合成氨的试验装置。
但是，在高压、高温及催化剂存在的条件下，氮氢混合气每次通过反应器仅有一小部分转化为氨。
为此，哈伯又提出将未参与反应的气体返回反应器的循环方法。
这一工艺被德国巴登苯胺纯碱公司所接受和采用。
由于金属锇稀少、价格昂贵，问题又转向寻找合适的催化剂。
该公司在德国化学家A.米塔斯提议下，于1912年用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，并终于研制成功含有钾、铝氧化物作助催化剂的价廉易得的铁催化剂。
而在工业化过程中碰到的一些难题，如高温下氢气对钢材的腐蚀、碳钢制的氨合成反应器寿命仅有80h以及合成氨用氮氢混合气的制造方法，都被该公司的工程师 C.博施所解决。
此时，德国国王威廉二世准备发动战争，急需大量炸药，而由氨制得的硝酸是生产炸药的理想原料，于是巴登苯胺纯碱公司于1912年在德国奥堡建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913年9月9日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。
合成氨技术的原理和应用
合成氨技术的原理和应用1. 原理合成氨是一种重要的工业原料，广泛用于农业、化工和能源等领域。
合成氨技术主要通过合成气的反应来制备氨气。
合成气是指由氢气和一氧化碳组成的气体混合物，一般通过以下两种方法得到：1.通过煤炭气化产生合成气。
煤炭气化是将煤炭在高温和高压的条件下与氧气或二氧化碳反应，生成合成气。
2.通过天然气重整产生合成气。
天然气重整是将天然气与水蒸气反应，在催化剂的作用下生成合成气。
合成氨的主要反应是哈柏－卡什反应（Haber-Bosch reaction），反应方程式如下：N2 + 3H2 -> 2NH3该反应发生在高温（400-500摄氏度）和高压（200-350兆帕）的条件下，需要催化剂的存在。
2. 应用合成氨具有广泛的应用领域，以下是一些常见的应用：2.1 农业合成氨被广泛用作农业肥料中的主要原料，用来满足植物对氮素的需求。
合成氨可以作为氨基酸和蛋白质的合成原料，促进作物的生长和发育。
此外，合成氨还可以用于改良土壤质量，提高土地的肥力和农作物的产量。
2.2 化工合成氨被广泛用于化工工业中的生产过程中。
它可以用作制造尿素、硝酸和其他化学品的原料。
合成氨也可以用于制造合成树脂、炸药和染料等化学产品。
2.3 能源合成氨可以用作燃料的替代品，用于替代传统的化石燃料。
合成氨的燃烧产生的废气较少，燃烧效率高，对环境污染较小。
因此，合成氨可以作为清洁能源的一种选择。
2.4 其他应用除了上述应用领域，合成氨还有一些其他的应用。
例如，合成氨可以用作金属表面处理的溶剂，用于清洗、除锈和防腐。
合成氨也可以用作氮化硼和氮化铝等特殊材料的制备。
3. 总结合成氨技术的原理是通过合成气的反应制备氨气，主要反应是哈柏－卡什反应。
合成氨广泛应用于农业、化工和能源等领域，用于制备肥料、化学品以及作为清洁能源的替代品。
此外，合成氨还有一些其他的应用，例如金属表面处理和特殊材料制备等。
通过合成氨技术，我们能满足不同领域对氨气的需求，推动农业发展、化工工业的进步以及环境污染的减少。
工业合成氨的历史背景
工业合成氨的历史背景工业合成氨是指通过化学反应在工业上大规模合成氨气体的过程。
氨是一种重要的化工原料，广泛应用于农业、医药、化肥等领域。
而工业合成氨的历史可以追溯到19世纪。
19世纪初，化学家们开始对氨进行研究。
当时，氨主要通过分解动物和植物的有机物来获得，这种方法虽然能够获得氨，但效率低下且成本较高。
因此，人们迫切需要一种更加高效、经济的合成氨的方法。
1860年，由德国化学家弗里德里希·奥斯特瓦尔德（Friedrich Ostwald）提出了一种重要的合成氨的方法，即通过合成气反应来制取氨。
合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的混合气体，通过调节反应条件，可以使合成气与氮气发生反应生成氨。
这一方法为工业合成氨奠定了基础。
然而，在奥斯特瓦尔德提出这一合成氨方法后的几十年里，实际生产合成氨的过程仍然面临许多挑战。
首先，合成气的制备是一个复杂且耗能的过程。
其次，寻找合适的催化剂也是一个困扰科学家们的问题。
直到20世纪初，德国化学家弗里茨·哈伯（Fritz Haber）和卡尔·博什（Carl Bosch）共同研发出了哈伯-博什法，才实现了氨的大规模工业合成。
哈伯-博什法是一种高温高压下催化合成氨的方法。
该方法主要基于铁催化剂的使用，以及调节反应温度和压力，使合成气与氮气在催化剂的作用下发生反应生成氨。
这一方法的成功应用，使得工业合成氨的生产能力大大提高，也大大降低了生产成本。
20世纪20年代，哈伯-博什法正式在德国的巴斯夫公司投入工业化生产。
随着时间的推移，工业合成氨的技术不断完善，生产效率不断提高。
在20世纪的后半叶，许多国家相继建立了自己的合成氨工厂，使得合成氨的生产逐渐实现了规模化和工业化。
值得一提的是，在工业合成氨的历史中，哈伯-博什法的重要性不可忽视。
哈伯-博什法不仅促进了氨的大规模工业化生产，也为后来的催化反应研究打下了基础。
哈伯-博什法的成功，也使得哈伯获得了1918年的诺贝尔化学奖。
合成氨生产的三个过程
合成氨生产是一个复杂的过程，包括三个主要阶段：原料气制备、净化、氨的合成。
以下是每个阶段的详细描述：一、原料气制备合成氨生产的第一步是制备原料气，即氮气和氢气的混合气体。
这个过程通常使用天然气或煤作为原料。
天然气蒸汽转化法：天然气的主要成分是甲烷，通过蒸汽转化反应，甲烷与水蒸气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳和氢气。
然后，一氧化碳通过变换反应转化为二氧化碳，氢气则被回收利用。
煤为原料：以煤为原料时，首先通过气化炉将煤转化为煤气，煤气中含有大量的氢气和一氧化碳。
然后，一氧化碳通过变换反应转化为二氧化碳，氢气则被回收利用。
二、净化在合成氨生产中，原料气需要经过净化处理，以除去其中的杂质。
脱硫：硫化物是原料气中的主要杂质之一，必须将其除去。
通常使用催化剂或化学吸收剂将硫化物转化为硫化氢，然后通过酸碱洗涤法将其除去。
脱碳：一氧化碳是原料气中的另一种杂质，它会对氨的合成反应产生不利影响。
通过使用催化剂或化学吸收剂将一氧化碳转化为二氧化碳，然后通过碱洗法将其除去。
氢气提纯：经过脱硫和脱碳处理后，原料气中的氢气纯度仍然不够高。
因此，需要进行氢气提纯，通常使用变压吸附或低温分离等方法将氢气纯度提高到99%以上。
三、氨的合成经过净化的原料气进入氨的合成阶段。
合成反应：在高温高压下，氮气和氢气在催化剂的作用下反应生成氨气和水蒸气。
这个反应是放热反应，需要控制温度和压力以确保反应的顺利进行。
气体分离：合成反应完成后，气体混合物需要进行分离。
通常使用冷凝法将水蒸气冷凝成液体水，然后通过蒸馏法将氨气从气体中分离出来。
氨的精制：经过气体分离后得到的氨气可能含有其他杂质，如硫化氢、二氧化碳等。
因此，需要进行氨的精制，通常使用化学吸收法或物理吸附法将杂质除去，以提高氨的纯度。
产品储存和运输：经过精制后的氨可以储存在专门的储罐中，也可以通过管道输送到下游用户。
在储存和运输过程中，需要注意安全措施，防止泄漏和事故发生。
总之，合成氨生产是一个复杂的过程，包括原料气制备、净化和氨的合成三个主要阶段。
合成氨的发展历程及煤合成氨原理
合成氨的发展历程及煤合成氨原理一、合成氨的历程1.怎样固氮——问题浮出水面氨（Amonia），分子式NH3，1754 年由英国化学家普里斯特利（J.Joseph Priestley）加热氯化铵和石灰石时发现。
1784 年，法国化学家贝托雷（C.L.Berthollet）确定了氨是由氮和氢组成的。
从那以后很长一段时间，氨的主要来源是氮化物，而氮化物的主要来源是自然界中的硝石矿产。
19 世纪以来，人类步入了现代化的历程。
随着农业的发展，氮肥的需求量在不断提高；同时随着工业的突飞猛进，炸药的需求量也在迅速增长。
1809 年，在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地；但是面对人类不断膨胀的需求，自然界的生物和矿产资源毕竟有限。
然而全世界无论何处，大气的五分之四都是氮，如果有人能学会大规模地、廉价地把单质的氮转化为化合物的形式，那么，氮是取之不尽、用之不竭的。
因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题，而合成氨，作为固氮的一种重要形式，也变成了19 至20 世纪化学家们所面临的突出问题之一。
2.历经磨难，终成正果——从实验室到工业生产在合成氨研究屡屡受挫的情况下，德国物理化学家F·哈伯（Fritz Haber）知难而进，对合成氨进行了全面系统的研究和实验，决心攻克这一令人生畏的难题。
1912 年在德国奥堡（Oppau）建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913 年9 月9 日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。
一百多年来无数科学家们合成氨的设想，终于得以实现。
合成氨历经磨难，终于从实验室走向了工业化，它成了工业上实现高压催化反应的一座里程碑。
由于哈伯和博施的突出贡献，他们分别获得1918、1931 年度诺贝尔化学奖金。
3.艰难的探索N2+3H2=2NH3氨的合成反应式：N2+3H2=2NH3合成氨的化学原理，写出来，不过这样一个方程式；但就是这样一个简单的化学方程式，从实验室研究到最终成功、实现工业生产，却经历了约150 年的艰难探索。
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合成氨的发展历程及煤合成氨原理一、合成氨的历程1.怎样固氮——问题浮出水面氨（Amonia），分子式NH3，1754 年由英国化学家普里斯特利（J.Joseph Priestley）加热氯化铵和石灰石时发现。
1784 年，法国化学家贝托雷（C.L.Berthollet）确定了氨是由氮和氢组成的。
从那以后很长一段时间，氨的主要来源是氮化物，而氮化物的主要来源是自然界中的硝石矿产。
19 世纪以来，人类步入了现代化的历程。
随着农业的发展，氮肥的需求量在不断提高；同时随着工业的突飞猛进，炸药的需求量也在迅速增长。
1809 年，在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地；但是面对人类不断膨胀的需求，自然界的生物和矿产资源毕竟有限。
然而全世界无论何处，大气的五分之四都是氮，如果有人能学会大规模地、廉价地把单质的氮转化为化合物的形式，那么，氮是取之不尽、用之不竭的。
因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题，而合成氨，作为固氮的一种重要形式，也变成了19 至20 世纪化学家们所面临的突出问题之一。
2.历经磨难，终成正果——从实验室到工业生产在合成氨研究屡屡受挫的情况下，德国物理化学家F·哈伯（Fritz Haber）知难而进，对合成氨进行了全面系统的研究和实验，决心攻克这一令人生畏的难题。
1912 年在德国奥堡（Oppau）建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，1913 年9 月9 日开始运转，氨产量很快达到了设计能力。
一百多年来无数科学家们合成氨的设想，终于得以实现。
合成氨历经磨难，终于从实验室走向了工业化，它成了工业上实现高压催化反应的一座里程碑。
由于哈伯和博施的突出贡献，他们分别获得1918、1931 年度诺贝尔化学奖金。
3.艰难的探索N2+3H2=2NH3氨的合成反应式：N2+3H2=2NH3合成氨的化学原理，写出来，不过这样一个方程式；但就是这样一个简单的化学方程式，从实验室研究到最终成功、实现工业生产，却经历了约150 年的艰难探索。
在此期间，曾有不少著名的化学家踏上了合成氨的研究之路，但他们的最终结局却都是无功而返。
除电解水的方法以外，不管用什么原料制取的氮、氢原料气都会产生如硫化物、二氧化碳、一氧化碳等气体、必须将这类杂质彻底脱除，以防止在合成氨生产过程中的催化剂中毒。
因此，合成氨原料气的制取过程一般可分为：造气——即制取含有氮、氢气的原料气。
净化——即对原料气进行净化处理，脱除氮、氢气以外的有害杂质。
合成氨指由和在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。
世界上的氨除少量从中回收外，绝大部分是合成的氨。
4.从无到有——中国的道路1949 年前，中国仅在南京、大连有两家合成氨厂，在上海有一个以水电解法制氢为原料的小型合成氨车间，年生产能力共为46kt 氨。
二、煤合成氨我国油、气资源少，煤炭资源丰富，随着科技的进步以煤为原料的氨厂仍有发展前景。
提出了煤基合成氨工艺的选择原则，以煤为原料制氨的总体流程选择,大体上可分为水煤浆气化工艺路线及常压气化路线。
水煤浆气化工艺路线：美国德士古水煤浆气化技术是较完善的煤气化技术，其气化温度高达1350～1450 ℃，气化压力从3. 92MPa 到6. 37MPa 。
该流程特点是以煤（主要用烟煤）为原料，制成水煤浆，配置大型空分装置，其氧气供气化，氮气在氮洗配入合成气之中，气化后饱含水的合成气先进入变换（耐硫催化剂）使CO与H2O反应为H2和CO2。
经甲醇洗（Rectisol ）脱除CO2和H2S，再经液氮洗脱除微量CO、CO2及其它杂质，配以N2制成纯净的净化合成气去氨合成工序。
常压气化路线：常压气化一般以无烟块煤或焦炭为原料，用空气或富氧空气气化，经常压脱硫、低压段压缩、变换脱CO2、净化、高压段压缩去氨合成。
[1.煤气化原理固体煤在煤气发生炉中受热分解，释放出低分子量的碳氢化合物并使自身逐渐焦化，把这种焦化物近似地视为碳，碳与气化剂发生一系列的化学反应生成气体产物称为工业煤气。
随着气化剂的不同则工业煤气又有如下几种。
碳与含氧[21％(体积)、含氮[79％(体积)]的空气(气化剂)相互作用生成空气煤气；在1000℃赤热的碳层内碳与水蒸汽(气化剂)作用生成水煤气；与空气和适量蒸汽的混合气(气化剂)反应后生成混合煤气；用水蒸汽加适量空气或富氧空气作为气化剂，生成的气体成分为(CO十H2)／N2＝3.1~3.2(摩尔比)时，称为半水煤气。
半水煤气是合成氨的原料气。
工业煤气的组成如表2-1。
表2-1 工业煤气组成煤气名称气体组成，体积%H2CO CO2N2CH4。
O2H2S。
空气煤气0.9 33.4 0.6 64.4 0.5 - -水煤气50.0 37.3 6.5 5.5 0.3 0.2 0.2混合煤气11.0 27.5 6.0 55.0 0.3 0.2 -半水煤气37.0 33.3 6.6 22.4 0.3 0.2 0.2 。
CH4含量随燃料及操作条件而变，H2S含量随燃料中硫量而变。
合成氨工业制取半水煤气方法主要有固定层间歇气化法、固定层连续气化法、沸腾气化法及气流层气化法。
我国以固体燃料为原料的合成氨厂大部分采用固定层间歇气化法。
固定层间歇气化法制取半水煤气是将固体煤从炉顶以间歇方式加入煤气发生炉中，空气(或富氧空气)从炉底加入，自下而上通过燃料层，在燃料层内进行气化反应生成半水煤气。
气化后的灰渣从炉底徘出。
由固体煤组成的燃料层划分为干燥层、于馏层、气化层和灰渣层。
气化层又划分为还原层和氧化层。
如图2—1所示。
由炉顶间歇加入的固体煤自上而下逐一向下移动时，在高温下发生一系列的物理化学变化。
1．干燥层新补充的燃料煤与热煤气接触将夹带的水分蒸发。
2．干馏层由于温度继续升高燃料煤在此受热分解，释放出低分子量的碳氢化合物，煤焦化变为炭。
3．气化层气化层具有很高的温度，是煤气发生炉中气化煤的最主要的区域。
空气通过气化层时，在氧化层内碳与氧作用生成二氧化碳与一氧化碳。
4．灰渣层固体残渣在煤气发生炉的底部形成灰渣层，它一方面预热和均匀分布气化剂，另一方面起到对炉算的保护作用，以避免炉算过热发生过大的变形。
灰渣最终从炉底诽出。
2.一氧化碳的变换一氧化碳是氨合成的有毒气体。
在生产中，变换是净化气体中一氧化碳的过程，也是制取氢气的过程。
所以一氧化碳的变换率对合成氨的正常生产起着非常重要的作用。
变换反应可以用下式表示CO+H2O（g）=CO2+H2△H O R=-41.19kJ·mol-1变换工艺在合成氨及制氢工业生产过程中，原料气中的一氧化碳一般分两次脱除。
大部分一氧化碳通过变换反应，将不可利用、较难脱除的一氧化碳变换为较易脱除的二氧化碳可以利用，同时得到与一氧化碳等量的氢气。
因此一氧化碳变换既是原料气的净化过程，又是原料气制造的继续。
少量残留的一氧化碳再通过后续的净化方法(如铜洗、甲烷化、液氮洗等)加以脱除。
3.低温甲醇洗低温甲醇洗法脱硫脱低温甲醇洗是用低温的甲醇洗涤变换后工艺气，达到脱除工艺气中CO2、H2S等组分的目的。
利用甲醇在低温、高压的条件下，对CO2、H2S有较高的吸收能力，对不欲除去的组分N2、H2等有较低的溶解度，将原料气中大部分的CO2、H2S吸收下来，然后通过减压、加热将CO2、H2S从甲醇溶液中解吸出来，同时甲醇溶剂得到再生。
4.气体精制酸性气脱除后的工艺气中仍含有少量CO和微量CO2，会导致氨合成催化剂中毒，因此在工艺气进合成系统前需脱除残留的CO和CO2。
目前大型合成氨装置净化气精制工艺主要有液氮洗、甲烷化等。
5.液氮洗液氮洗工艺用来除去原料气中CO、Ar、CH4等杂质。
为合成氨配制所需的氢氮混合气。
用液氮洗涤CO及CH4，CO含量降到5mg／m3以下，CH4含量降到0.1mg／m3以下。
来自甲醇洗装置，通过两个可切换分子筛吸咐器的原料气，在分子筛中CH3OH和CO2被除去直至痕量。
预净化的原料气进入低温段，此系统封闭在冷箱中。
原料气进入氮洗塔底部，大部分CH4被洗涤成富甲烷液体，原料气再进入氮洗塔的洗涤段，在洗涤段，一氧化碳和少量的甲烷被液态氮洗涤，成富CO液体。
净化后的工艺气大约含10％的氮气并从氮洗塔顶部离开。
氨合成及液氮洗所需的氮气来自空分装置，进入冷箱大约40℃，氮气在换热器中被氮洗塔顶部产品物流冷却及液化。
液化的氮分成两股。
一股在氮洗塔中作洗涤剂，而另一股与从氮洗塔来的净化氢气以3:1的比例进行混合，然后送往合成工序。
富甲烷液体馏分离开氮洗塔底部，从大约4.7MPa膨胀到0.25MPa，在换热器中加热到大约30度后送出。
富一氧化碳液体馏分离开氮洗塔洗涤段，在换热器中加热到大约30度后送往变换工序。
液氮洗是根据合成氨工艺气中各组分的沸点不同，用部分冷凝方式及类似精馏的操作，使工艺气中CO被N2所取代，达到脱除CO的目的；液氮洗在脱除CO同时可将CH4、Ar等不参与合成氨反应的杂质一并脱除。
工艺流程如图6.甲烷化法（1）工艺条件甲烷化是在催化剂作用下，甲烷化的化学反应式表式为气体精制通常采用甲烷化法和深冷净化法。
将CO、CO2转化为CH4的过程，达到脱除CO、CO2目的。
合成（2）甲烷化工艺流程和甲烷比炉1、工艺流程甲烷化过程中必须将脱碳后的气体加热到甲烷化反应所要求的温度(280℃以上)，反应后的热气体必须使其冷却到30~40度，才可送入合成压缩机入口。
根据计算，原料气中碳氧化物只需达到0.5%~0.7％，甲烷化反应放出的热就可将气体预热到所需温度，但考虑到催化剂的升温还原以及原料气中碳氧化物含量波动，尚需补充热源，流程如图所示。
来自脱碳工序的脱碳气温度为71℃，进入换热器，与合成气压缩机低压缸出口气体换热，被预热到113℃左右，再进入高变气换热器，被加热到320—350℃后进入甲烷化炉，自上而下通过催化剂层，反应后气体温度升到330—360℃，离开甲烷化炉后，经锅炉给水预热器冷却到150℃左右，再经水冷却器冷却到38℃左右，经气液分离器分离掉水分后送往合成气压缩机。
2、甲烷化炉甲烷化炉结构如图所示，为圆筒形立式设备，直径3m，高5m。
炉内装有20m3催化剂。
由于甲烷化炉内气体氢的分压较高，而且有时会发生超温事故，故壳体采用低合金钢(13-MnV钢、16Mo合金钢等)制成。
催化剂层上下都有氧化铝球层和钢丝网，以免气体将摧化别层吹翻和利于气体分布。
为防止催化剂过热，准确掌握催化剂启的温度变化，在催化剂层木同平面没有热电偶温度计套管。
7.氨工艺流程实现氨合成的循环，必须包括如下几个步骤：氢、氮原料气的压缩并补入循环系统，循环气的预热与氨的合成，氨的分离，热能的回收利用，对未反应气体补充压力并循环使用，排放部分循环气以维持循环气中情性气体的平衡等。