氨合成基本工艺步骤？

本题考查氨合成的基本工艺步骤相关知识。解题思路是依据氨合成的工艺流程，按照先后顺序梳理出各个关键步骤。

1. 气体的压缩和除油：
   • 氨合成反应需要在一定压力下进行，原料气（氢气和氮气）通常处于较低压力，为了满足反应条件，需要使用压缩机将气体压缩到合适的压力。
   • 原料气中可能含有油污等杂质，这些杂质会影响催化剂的活性，所以要进行除油操作，保证进入反应系统的气体纯净。
2. 气体的预热和合成：
   • 氨合成反应是放热反应，但反应开始时需要一定的温度来引发反应，因此要对压缩后的气体进行预热，使其达到反应所需的起始温度。
   • 预热后的气体进入合成塔，在催化剂的作用下发生反应：$N_{2}+3H_{2}\rightleftharpoons 2NH_{3}$，生成氨。
3. 氨的分离：
   • 从合成塔出来的气体是氨、未反应的氢气和氮气以及惰性气体的混合物。由于氨在低温下容易液化，通过冷却的方法使氨从混合气体中分离出来，得到液氨产品。
4. 未反应氢氮气的循环：
   • 分离氨后，未反应的氢气和氮气仍然具有较高的价值，为了提高原料的利用率，将这部分未反应的气体循环送回合成系统，继续参与反应。
5. 惰性气体的排放：
   • 在氨合成过程中，原料气中可能含有一些惰性气体（如甲烷、氩气等），这些气体不参与反应，会在系统中不断积累，影响反应的平衡和效率。因此，需要定期排放一部分含有惰性气体的混合气体，以维持系统内气体组成的稳定。
6. 反应热的回收：
   • 氨合成反应是放热反应，反应过程中会释放出大量的热量。为了节约能源，需要对这部分反应热进行回收利用，例如用于预热原料气、产生蒸汽等。