一種鐵基催化劑串釕基催化劑的低壓氨合成工藝的製作方法

2023-10-18 01:57:54

本發明屬於氨合成技術領域，涉及一種鐵基催化劑串釕基催化劑的低壓氨合成工藝。

背景技術：

合成環路廣義上包括一個或多個合成塔，一個合成反應熱排除裝置的氨轉化系統，一個液氮回收系統，一個含有氫回收單元的淨化氣流系統和一個為使氣體在環路內循環並引入新的合成氣體到環路中的壓縮系統。

目前氨合成系統大多使用傳統的熔鐵催化劑，採取單塔或多塔操作。1992年11月，美國凱洛格公司與英國BP公司聯合開發的活性炭載釕氨合成催化劑，第一次成功地工業化應用於加拿大Ocelot制氨公司氨廠的KAAP工藝。使用表明，釕系催化劑的催化活性比鐵催化劑高，反應溫度低，對水、一氮化碳、二氮化碳和氨不敏感，可以大大地提高系統的氨合成能力，降低氨合成的能耗和設備投資。美國專利文獻US4568532介紹了一種鐵串釕的補充氨合成工藝，合成圈由三個不同類型的氨合成塔串聯組成。其中第一觸媒框使用傳統的塔結構，裝鐵催化劑，第二第三塔是球形熱壁結構合成塔，使用活性炭載釕催化劑。在第一合成氣壓力為100-160kg/cm2時，終塔出口氣氨的體積含量為13-18％；當第一合成氣壓力為100-160kg/cm2時，終塔出口氣氨的體積含量為15-24％。

中國專利文獻CN 1544328 A公開了一種氨合成鐵催化劑串釕催化劑工藝，該工藝至少含有二個合成塔，第一觸媒框裝鐵系催化劑，第二觸媒框及後續各塔裝釕基催化劑，或第一與第二觸媒框均裝鐵系催化劑，第三及後續合成塔裝釕系催化劑，各塔以串聯方式連接。通過循環氣與塔夾套的換熱實現節能的目的。然由於該現有技術中的原料氣進入最後面的裝釕系催化劑合成塔時會因氨濃度過高而導致經反應後進出口的氨淨值較低，從而使得當反應氣體空速過大時而導致熱量不平衡，引起合成塔催化劑層的溫度無法維持正常的生產運行。

技術實現要素：

因此，本發明要解決的技術問題在於克服現有技術中的由於原料氣進入裝釕系催化劑合成塔時會因氨濃度過高而導致經反應後進出口的氨淨值較低，從而使得當反應氣體空速過大時而導致熱量不平衡，引起合成塔催化劑層的溫度無法維持正常的生產運行的缺陷，從而提供一種鐵基催化劑串釕基催化劑的低壓氨合成工藝。

本發明的技術方案如下：

一種鐵基催化劑串釕基催化劑的氨合成工藝，採用兩個及兩個以上的氨合成塔通過管道串聯組合成氨反應器，每個氨合成塔均採用觸媒筐裝填催化劑，第一個裝填鐵基氨合成催化劑，其他觸媒筐至少裝填一段釕基氨合成催化劑；

第一個氨合成塔設有入氣口，以便為反應器提供氮氣、氫氣和惰性氣體循環氣；

最後一個氨合成塔設有出氣口，以用於排出合成的氨；

所述氨合成塔外設有熱交換器殼層用於使加熱後的循環氣或冷激氣與出口氨氣進行熱交換。

所述氨合成塔的個數為兩個，第二個裝填釕基催化劑。

所述氨合成塔的個數為三個，第二個裝填鐵基催化劑或釕基催化劑，第三個裝填釕基催化劑。

所述氨合成塔的個數為四個，第四個裝填釕基催化劑，第二、第三個或全裝填鐵基催化劑；或全裝填釕基催化劑；或一個裝填鐵催化劑，一個裝填釕基催化劑。

加熱後的循環氣的溫度為170～185℃。

氮氣、氫氣和惰性氣體循環氣在8.8-12MPa下進入第一個氨合成塔，入口溫度為365-375℃，通過第一個氨合成塔的空速為6000-10000h-1。

第一個氨合成塔的出口氨的濃度為7-11％，出口溫度為475-485℃。

除第一個外，其他鐵基催化劑的氨合成塔的入口溫度為385-410℃，通過鐵基催化劑的空速為6000-10000h-1，鐵基催化劑的氨合成塔的出口溫度為430-460℃。

除第一個外，其他釕基催化劑的氨合成塔的入口溫度為355-390℃，通過釕基催化劑的空速為8000-15000h-1，釕基催化劑的氨合成塔的出口溫度為400-445℃。

各個氨合成塔出口的新鮮合成氣與出口氣混合的摩爾比為1:4。

本發明提供的鐵基催化劑串釕基催化劑的氨合成工藝具有如下有益效果：

1、本發明工藝採用兩個及兩個以上的氨合成塔通過管道串聯組合成氨反應器，每個氨合成塔均採用觸媒筐裝填催化劑，第一個裝填鐵基氨合成催化劑，其他各個至少裝填一段釕基氨合成催化劑；第一個氨合成塔設有入氣口，以便為反應器提供氮氣、氫氣和惰性氣體循環氣；最後一個氨合成塔設有出氣口，以用於排出合成的氨；所述氨合成塔外設有熱交換器殼層用於使加熱後的循環氣或冷激氣與出口氨氣進行熱交換。

2、本發明工藝中可根據生產實際需要設計成2-4氨合成塔串聯組合使用，除第一個氨合成塔必須裝填鐵基氨合成催化劑之外，其他各段可以實現鐵基催化劑和釕基催化劑的多種組合方式，但至少裝填一段釕基氨合成催化劑。循環氣通過合成塔反應器的第一段鐵基催化劑筐，部分氮氣和氫氣在鐵基氨合成催化劑的作用下合成氨，經換熱後分別依次進入第二段、第三或第四段催化劑筐，分別在鐵基催化劑或釕基催化劑的作用下生成氨。含氨的出口氣進入氨分離器，未分離的氨、未反應的氮氣、氫氣和惰性氣體等大部分混合氣作為循環氣進入循環。

3、本發明工藝中，氮氣、氫氣和惰性氣體循環氣在8.8-12MPa下進入氨合成反應器的第一段，反應器入口含有在氨分離器未分離的氨，體積分數為2.5-4％左右，入口溫度為365-375℃，通過第一段鐵基催化劑的空速為6000-10000h-1，部分氮氣和氫氣在鐵基催化劑的作用下合成氨，同時放出熱量，出第一段後的氨濃度7-11％，出口溫度為475-485℃。

若第二段裝填釕基催化劑時，從第一段出來的含氨濃度7-11％的混合氣進入第二段釕基氨合成催化劑，入口溫度經來自合成塔外的熱交換器殼程加熱後的循環氣(170～185℃)換熱後，第二段的入口溫度為355-365℃，通過第二段釕基催化劑的空速為8000-15000h-1，部分氮氣和氫氣在鐵基催化劑的作用下合成氨，同時放出熱量，出第二段後的氨濃度達到16.5-17.5％。出口溫度為430-445℃。

若第二段繼續裝填鐵基氨合成催化劑時，從第一段出來的含氨濃度7-11％的混合氣進入第二段釕基氨合成催化劑，入口溫度經來自合成塔外的熱交換器殼程加熱後的循環氣或冷激氣換熱後，第二段的入口溫度為395-415℃，通過第二段鐵基催化劑的空速為6000-10000h-1，部分氮氣和氫氣在鐵基催化劑的作用下合成氨，同時放出熱量，出第二段後的氨濃度達到10.5-14.5％。出口溫度為440-460℃。

第三段裝填釕基催化劑時，從第二段出來的含氨濃度16.5-17.5％的混合氣進入第三段釕基氨合成催化劑，入口溫度經來自合成塔外的熱交換器殼程加熱後的循環氣或冷激氣換熱後，第二段的入口溫度為355-370℃，通過第二段釕基催化劑的空速為8000-15000h-1，部分氮氣和氫氣在鐵基催化劑的作用下合成氨，同時放出熱量，出第二段後的氨濃度達到19.5-21.5％。出口溫度為400-415℃。

若第三段繼續裝填鐵基氨合成催化劑時，從第二段出來的含氨濃度10.5-14.5％％的混合氣進入第三段鐵基氨合成催化劑，入口溫度經來自合成塔外的熱交換器殼程加熱後的循環氣或冷激氣換熱後，第三段的入口溫度為395-415℃，通過第三段鐵基催化劑的空速為6000-10000h-1，部分氮氣和氫氣在鐵基催化劑的作用下合成氨，同時放出熱量，出第三段後的氨濃度達到15.5-17.2％。出口溫度為430-445℃。

在前三段均裝填鐵基催化劑的情況下，第四段裝置釕基氨合成催化劑。從第三段出來的含氨濃度15.5-17.2％的混合氣進入第四段釕基氨合成催化劑，入口溫度經來自合成塔外的熱交換器殼程加熱後的循環氣或冷激氣換熱後，第四段的入口溫度為355-370℃，通過第四段釕基催化劑的空速為8000-15000h-1，部分氮氣和氫氣在鐵基催化劑的作用下合成氨，同時放出熱量，出第二段後的氨濃度達到19.5-21.5％。出口溫度為400-415℃。

4、本發明工藝與單純的鐵催化劑相比，釕催化劑具有高氨濃度條件下催化活性高的特點，同時，釕催化劑上，氫的吸附對氮的吸附有強烈的抑制作用，因此釕催化劑更適宜在氫/氮比較小的工況下使用。

5、本發明工藝不會因原料氣進入裝釕系催化劑合成塔時會因氨濃度過高而導致經反應後進出口的氨淨值較低，從而使得當反應氣體空速過大時而導致熱量不平衡，引起合成塔催化劑層的溫度無法維持正常的生產運行。

6、本發明工藝可根據實際實現多種鐵基串釕基催化劑的組合方式，滿足各種合成氨生產工藝要求。

7、本發明工藝可以僅採用一個準全徑向反應器多段式設計，可方便催化劑裝填，節約了成本，降低了消耗。

具體實施方式

提供下述實施例是為了更好地進一步理解本發明，並不局限於所述最佳實施方式，不對本發明的內容和保護範圍構成限制，任何人在本發明的啟示下或是將本發明與其他現有技術的特徵進行組合而得出的任何與本發明相同或相近似的產品，均落在本發明的保護範圍之內。

實施例中未註明具體實驗步驟或條件者，按照本領域內的文獻所描述的常規實驗步驟的操作或條件即可進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規試劑產品。

本發明中所使用的鐵基催化劑串釕基催化劑反應器具有如下特徵：

採用兩個及兩個以上的氨合成塔通過管道串聯組合成氨反應器，每個氨合成塔均採用觸媒筐裝填催化劑，第一個裝填鐵基氨合成催化劑，其他觸媒筐至少裝填一段釕基氨合成催化劑；

第一個氨合成塔設有入氣口，以便為反應器提供氮氣、氫氣和惰性氣體循環氣；

最後一個氨合成塔設有出氣口，以用於排出合成的氨；

所述氨合成塔外設有熱交換器殼層用於使加熱後的循環氣或冷激氣與出口氨氣進行熱交換。

所述氨合成塔的個數為兩個，第二個裝填釕基催化劑。

所述氨合成塔的個數為三個，第二個裝填鐵基催化劑或釕基催化劑，第三個裝填釕基催化劑。

所述氨合成塔的個數為四個，第四個裝填釕基催化劑，第二、第三個或全裝填鐵基催化劑；或全裝填釕基催化劑；或一個裝填鐵催化劑，一個裝填釕基催化劑。

加熱後的循環氣的溫度為170～185℃。

氮氣、氫氣和惰性氣體循環氣在8.8-12MPa下進入第一個氨合成塔，入口溫度為365-375℃，通過第一個氨合成塔的空速為6000-10000h-1。

第一個氨合成塔的出口氨的濃度為7-11％，出口溫度為475-485℃。

除第一個外，其他鐵基催化劑的氨合成塔的入口溫度為395-410℃，通過鐵基催化劑的空速為6000-10000h-1，鐵基催化劑的氨合成塔的出口溫度為430-460℃。

除第一個外，其他釕基催化劑的氨合成塔的入口溫度為355-390℃，通過釕基催化劑的空速為8000-15000h-1，釕基催化劑的氨合成塔的出口溫度為400-445℃。

各個氨合成塔出口的新鮮合成氣與出口氣混合的摩爾比為1:4。

實施例1：

反應器由三段式組成。第一段裝填鐵基氨合成催化劑，第二段裝填釕基催化劑，第三段裝填釕基催化劑，三段反應器均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。循環氣經氣體壓縮機增壓至9-12MPa，經換熱器換熱升溫至375℃後，進入反應器的第一段，催化劑採用觸媒筐裝填，反應器的入口氣的氨體積分數為3％，通過第一段鐵基催化劑的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵基催化劑的作用下反應生成氨，第一段出後氣體中的氨體積分數為11％，溫度為485℃。

第一段反應器出口氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第二段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第一段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第二段反應器的入口溫度為360℃，氨的體積分數含量為11％，通過第二段反應器的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第二段反應器出口的氨濃度為17.5％，溫度為445℃。

第二段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為365℃，氨的體積分數含量為17.5％，通過第二段反應器的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為21.5％，溫度為410℃。

實施例2：

反應器由三段式組成。第一段裝填鐵基氨合成催化劑，第二段裝填鐵基催化劑，第三段裝填釕基催化劑，三段反應器均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。

循環氣經氣體壓縮機增壓至11-12MPa，經換熱器換熱升溫至360℃後，進入反應器的第一段，催化劑採用觸媒筐裝填，反應器的入口氣的氨體積分數為3.5％，通過第一段鐵基催化劑的體積空速為8000-10000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵基催化劑的作用下反應生成氨，第一段出後氣體中的氨體積分數為10.5％，溫度為465℃。

第一段反應器出口氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第二段裝填有鐵系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第一段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第二段反應器的入口溫度為390℃，氨的體積分數含量為10.5％，通過第二段反應器的體積空速為8000-10000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第二段反應器出口的氨濃度為15％，溫度為445℃。

第二段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為370，氨的體積分數含量為14％，通過第三段反應器的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為19.5％，溫度為430℃。

實施例3：

反應器由三段式組成。第一段裝填鐵基氨合成催化劑，第二段裝填鐵基催化劑，第三段裝填釕基催化劑，三段反應器均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。循環氣經氣體壓縮機增壓至11-12MPa，經換熱器換熱升溫至360℃後，進入反應器的第一段，催化劑採用觸媒筐裝填，反應器的入口氣的氨體積分數為3.5％，通過第一段鐵基催化劑的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵基催化劑的作用下反應生成氨，第一段出後氣體中的氨體積分數為10.5％，溫度為465℃。

第一段反應器出口氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第二段裝填有鐵系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第一段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第二段反應器的入口溫度為390℃，氨的體積分數含量為10.5％，通過第二段反應器的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第二段反應器出口的氨濃度為14％，溫度為445℃。

第二段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有鐵系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為410℃，氨的體積分數含量為14％，通過第三段反應器的體積空速為7000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為16％，溫度為440℃。

第二段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為380℃，氨的體積分數含量為16％，通過第三段反應器的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為19.2％，溫度為430℃。

實施例4：

反應器由四段式組成。第一段裝填鐵基氨合成催化劑，第二段裝填鐵基催化劑，第三段裝填釕基催化劑，第四段裝填釕基催化劑，四段反應器均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。

反應器由四段式組成。第一段裝填鐵基氨合成催化劑，第二段裝填釕基催化劑，第三段裝填釕基催化劑，第四段裝填釕基催化劑，四段反應器均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。

循環氣經氣體壓縮機增壓至10-11MPa，經換熱器換熱升溫至370℃後，進入反應器的第一段，催化劑採用觸媒筐裝填，反應器的入口氣的氨體積分數為3.0％，通過第一段鐵基催化劑的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵基催化劑的作用下反應生成氨，第一段出後氣體中的氨體積分數為9.0％，溫度為460℃。

第一段反應器出口氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第二段裝填有鐵系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第一段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第二段反應器的入口溫度為385℃，氨的體積分數含量為9.0％，通過第二段反應器的體積空速為7000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第二段反應器出口的氨濃度為13.5％，溫度為450℃。

第二段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為370℃，氨的體積分數含量為13.5％，通過第三段反應器的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為17.0％，溫度為430℃。

第三段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為390℃，氨的體積分數含量為17.0％，通過第三段反應器的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為19.5％，溫度為425℃。

實施例5：

反應器由四段式組成。第一段裝填鐵基氨合成催化劑，第二段裝填釕基催化劑，第三段裝填釕基催化劑，第四段裝填釕基催化劑，四段反應器均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。

循環氣經氣體壓縮機增壓至9.5MPa，經換熱器換熱升溫至380℃後，進入反應器的第一段，催化劑採用觸媒筐裝填，反應器的入口氣的氨體積分數為3.0％，通過第一段鐵基催化劑的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵基催化劑的作用下反應生成氨，第一段出後氣體中的氨體積分數為8.5％，溫度為470℃。

第一段反應器出口氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第二段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第一段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第二段反應器的入口溫度為365℃，氨的體積分數含量為8.5％，通過第二段反應器的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第二段反應器出口的氨濃度為13.0％，溫度為435℃。

第二段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為375，氨的體積分數含量為13.0％，通過第三段反應器的體積空速為9000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為17.0％，溫度為430℃。

第三段反應器出後氣由中心管換熱後通過軸徑向轉換器由徑向進入第三段裝填有釕系氨合成催化劑的反應器，新鮮合成氣與第二段反應器出口氣混合的摩爾比為1:4，控制新鮮氣的溫度使進入第三段反應器的入口溫度為385℃，氨的體積分數含量為17.0％，通過第三段反應器的體積空速為8000h-1，部分氫氣和氮氣在釕基催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三段反應器出口的氨濃度為20.0％，溫度為430℃。

對比例1

中國專利文獻CN105013408A中公開所述準全徑向固定床反應器包括筒體，筒體的軸心處設有中心管，筒體內設有引氣管和3個上下排列的觸媒筐，觸媒筐之間可拆卸連接；3個上下排列的觸媒筐自上而下依次命名為第一觸媒筐、第二觸媒筐和第三觸媒筐。第一觸媒筐內設有軸向段和位於軸向段下面的徑向段，軸向段和徑向段之間設有軸徑向氣體轉換器；第二觸媒筐內、第三觸媒筐內均設有一個徑向床層。第三觸媒筐內的徑向床層裝填釕基氨合成催化劑，其餘床層裝填鐵基氨合成催化劑；筒體內的引氣管貫穿第三觸媒筐內的徑向床層，引氣管的進口設在第三觸媒筐內徑向床層的上方，其出口設在筒體底部。引氣管將鐵基氨合成催化劑在升溫還原時產生的水氣引出至筒體外，使得兩種催化劑床層相對獨立而且反應互不影響，避免了對釕基氨合成催化劑的危害。所述第一觸媒筐內的徑向床層，第二觸媒筐和第三觸媒筐內的徑向床層均設有換熱裝置,用於移走床層的熱量。

中國專利文獻CN102815722A中公開第一觸媒框裝鐵系催化劑，第二觸媒框裝鐵系催化劑，第三觸媒框裝釕系催化劑，合成塔均為絕熱式反應器，以串聯方式連接。循環氣經循環氣壓縮機增壓至15MPa，經換熱器換熱升溫至380℃後進入第一觸媒框，塔入口氣中氨的體積含量為5％，通過第一觸媒框床層的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵系催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第一觸媒框出口氣體中氨的體積含量為13％，溫度為500℃，第一觸媒框出口氣進入靜態混合器，新鮮合成氣經過新鮮合成氣壓縮機增壓至14.8MPa進入靜態混合器與第一觸媒框出口氣混合換熱，新鮮合成氣與第一觸媒框出口氣的摩爾比為1:4，控制新鮮合成氣的溫度使出靜態混合器的氣體溫度為380℃，靜態混合器出口氣進入第二觸媒框，靜態混合器出口氣中氨的體積含量為10.4％，通過第二觸媒框床層的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在鐵系催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第二觸媒框出口氣中氨的體積含量為18％，溫度為500℃，第二觸媒框出口氣進入靜態混合器，新鮮氮氣經過新鮮氮氣壓縮機增壓至14.6MPa進入靜態混合器與第二合成塔出口氣混合換熱，出靜態混合器的氣體溫度為370℃，靜態混合器出口氣進入第三觸媒框，通過第三合成塔床層的體積空速為10000h-1，部分氫氣和氮氣在釕系催化劑的作用下反應生成氨，同時放出熱量，第三合成塔出口氣中氨的體積含量為21％，溫度為415℃。第三合成塔出口氣進入氨冷器，分離出大部分的氨，未分離下來的氨與未反應的氫氣、氮氣和惰性組分氬氣的混合物分為兩部分，一小部分作為馳放氣回收氫後排放，大部分作為循環氣循環到循環氣壓縮機。

與對比文獻相比，本發明技術達到同樣的出口氨濃，需要的合成壓力僅為對比文獻的60％～80％，對催化劑的是氨合成技術的巨大進步，是一次質的飛躍，本發明所使用的技術是釕基氨合成催化劑低壓合成技術，對節能降耗和減排具有顯著的優勢，該技術的使用將帶來顯著的社會經濟效益。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。因此，凡是本領域技術人員依照本發明的構思在現有技術的基礎之上通過邏輯分析、推理或者是有限次的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明權利要求書所確定的保護範圍之內。