氨合成塔，是在高壓、高溫下用來使氮氣和氫氣發(fā)生催化反應(yīng)以進(jìn)行氨合成的設(shè)備。氨合成塔是合成氨廠的心臟，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的反應(yīng)器。

氨合成塔簡介：

氨合成塔（ammonia synthesis converter ）是在高壓、高溫下用來使氮氣和氫氣發(fā)生催化反應(yīng)進(jìn)行氨合成的設(shè)備。

氨合成塔是合成氨廠的心臟，是種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的反應(yīng)器。

現(xiàn)在工業(yè)上氨合成是在壓力 15.2～30.4MPa、溫度 400～520℃下進(jìn)行的，為防止高壓、高溫下氫氣對鋼的腐蝕，氨合成塔由耐高壓的封頭、外筒和裝在筒體耐高溫的內(nèi)件組成。

氨合成塔詳細(xì)：

現(xiàn)在工業(yè)上氨合成是在壓力 15.2～30.4MPa、溫度400～520℃下進(jìn)行的，為防止高壓、高溫下氫氣對鋼材的腐蝕，氨合成塔由耐高壓的封頭、外筒和裝在筒體內(nèi)耐高溫的內(nèi)件組成。

內(nèi)件外有保溫層，操作時進(jìn)塔的冷氣體流過內(nèi)、外筒間的環(huán)隙，從而避免外筒溫度過高。

這樣，外筒只承受高壓，可用低合金高強(qiáng)度鋼制作。

內(nèi)件雖然是在高溫下操作，但是只承受氨合成塔進(jìn)出口的壓力差，可用耐熱鎳鉻合金鋼制作。

內(nèi)件包括催化劑筐和換熱器兩個主要部分，筐內(nèi)裝鐵催化劑，氨合成反應(yīng)在此進(jìn)行。

從催化劑筐出來的熱氣體溫度通常在 460℃以上，進(jìn)氨合成塔的冷氣體溫度根據(jù)流程的不同，有的為20～30℃,有的可達(dá)140℃以上。

為了使進(jìn)氨合成塔的氣體能加熱到反應(yīng)溫度，同時又能冷卻反應(yīng)后氣體，在塔內(nèi)還設(shè)有換熱器。

換熱器有列管式、螺旋板式和波紋板式，其中以列管式采用多。

氨合成催化劑在開車之前必須還原（見氨合成）,還原需要提供一定的熱量,為此中小型氨合成塔內(nèi)部裝有電加熱器，大型氨合成塔則采用塔外設(shè)置開工加熱爐的辦法來解決。

在給定的鐵催化劑和壓力下，氨合成溫度不同，反應(yīng)速度也不同。

對于一定的氨含量，氨合成反應(yīng)速度大時的溫度稱為佳溫度，此佳溫度隨著氨含量增大而降低。

由于氨合成為放熱反應(yīng)，催化劑床層的溫度將隨著反應(yīng)進(jìn)行而不斷升高。

為使氨合成反應(yīng)能在接近佳溫度下進(jìn)行，需要采取措施移走多余的熱量。

工業(yè)上按傳熱方式區(qū)分催化劑筐的類型。

氨合成塔分類：

內(nèi)部換熱式

又稱連續(xù)換熱式。特點是在催化劑床層中設(shè)置冷卻管，通過冷卻管進(jìn)行床層內(nèi)冷熱氣流的間接換熱，以達(dá)到調(diào)節(jié)床層溫度的目的。

冷卻管形式有單管、雙套管和三套管之分，根據(jù)催化劑床層和冷卻管內(nèi)氣體流動方向的異同，又有逆流式和并流式冷卻管之分。

以并流雙套管式氨合成塔為例，氣體從塔頂部進(jìn)入,在環(huán)隙中沿塔壁而下,經(jīng)換熱器殼程后到分氣盒,分散到各雙套管的內(nèi)冷卻管,到管頂折至外冷卻管，氣體被預(yù)熱到鐵催化劑的活性溫度（通常為 400℃左右），再流經(jīng)設(shè)有電加熱器的中心管。

從上而下通過催化劑床層，氮氣和氫氣在此反應(yīng)后，出催化劑筐，通過換熱器管程降低溫度，出合成塔。

為控制催化劑床層溫度不致過高，有少量氣體從冷氣旁路管進(jìn)入塔內(nèi)，不經(jīng)換熱器殼程，而直接與已經(jīng)預(yù)熱的氣體混合。

間斷換熱式

主要特征是反應(yīng)和換熱間斷進(jìn)行。

催化劑床層分為若干段，在段間通入的未預(yù)熱的氮氫混合氣用以直接冷卻，稱為多層直接冷激式氨合成塔。

按床層內(nèi)氣體流動方向不同，分為沿中心軸方向流動的軸向氨合成塔和沿半徑方向流動的徑向氨合成塔。

它們結(jié)構(gòu)簡單，易損部件少，內(nèi)件比較穩(wěn)妥，多被大型氨廠采用。