na y1─合成塔产氨速率，kmol/h;
N1、N2─分别为合成塔进、出口气体流量，kmol/h; N0─氨分解基气体流量，kmol/h
y1(NH3)、y2(NH3)─分别为进出塔气体氨含量，摩尔分率； Vs1、Vs2─分别为进出塔的空间速度，h-1; Vs0─氨分解基空间速度，h-1; G─催化剂生产强度，t/(m3·d).
一般地讲，氨合成操作压力高，反应速度快，空速可高一些；反之可低一些。例如，30MPa的中压法合成氨空速在20000∽30000h-1间；15MPa的轴向冷激式合成塔，其空速为10000h-1.
一般情况下，合成应尽最大所能提高空速，以提高合成塔的生产强度。但空速增大后将使合成系统压差上涨，阻力增大，冷冻功耗增加，冰机负荷加重，循环机或透平机的压缩功耗也增加，使整个系统消耗加重。例如813合成∮1.2米现在开两台透平机，进塔流量在170000-175000NM3/h，1#副线开启度：5000 NM3/h左右为宜，系统压差2.0.MPa左右；但为防止∮1.2米热交压差超标，热交近路开一圈即可（即能保证热交压差，又能确保冷排温度在正常范围内），现就各塔的入塔气 量和底部副线开启度、合成塔压差等数据列表如下：
内容/塔形 入塔流量 NM3/h 底部副线开启 合成塔压差 MPa NM3/h ∮1.2米 ∮老1米 ∮新1米 170000-175000 5000 0.46 0.5 0.97 10300（补气量） 10%（阀门开启度） 100000 5%（阀门开启度） 控制合成塔压差要遵循不超标、不能低于0.4MPa的原则，主要是因为合成反
应是体积缩小的反应，合成塔进出口压降较大（合理范围内，内件正常的前提下），从侧面可反映出合成塔的反映状况，塔内消耗的气体多，压力降的就越明显，所以正常操作也必须关注这个指标。
例如：在29.4MPa、475℃下反应，空速由10000h-1增加到20000h-1、40000h-1,出塔气体氨含量由25%降至21.5%、16.2%。这看来对生产不利，但由于空速的提高，单位时间内通过催化剂的气体增加，则氨的实际产量增加。在一定条件下，空速由10000h-1 增加到20000h-1、30000h-1、40000h-1，催化剂生产能力由1950kgNH3/(h·m3)增加到3340、4280、5040 kgNH3/(h·m3)。 由此看出，增加空间速度可以提高氨的产量。但由于空间速度的增加，每生产一吨氨所需的循环气量，输送气体所需克服的阻力等都要增大，因而消耗的能量也随之加大。尤其是空间速度过大，从合成塔出来的气体带出的热量增多，会使催化剂床层的温度难以控制，并使循环气中氨不易冷凝。在小型合成氨中，一般操作压力在30MPa左右的中压法合成氨，空速在20000-400000h-1之间。大型合成氨厂为充分利用反应热、降低功耗及延长催化剂使用寿命，通常采用较低的空速一般将空速控制在15000-25000 h-1。
4.4氢氮比对氨合成反应的影响
原料气的成分是由造气系统控制的，本系统应及时了解氢氮比升高和降低的趋势，及时与造气工序联系，并对来自盐化工氢气流量进行调节。
氢氮比过高或过低都会降低反应效率，尤其是氢过剩时影响最大。首先从反应机理来说应控制较高的氮含量。其次氢过量时累积更快，氢气化学计量比为3，其过量后的负影响是氮气的3次方。所以氢氮比过高容易使操作恶化，系统压力升高，触媒层温度下降，产量下降，在实践中循环氢比控制在2.0—2.8之间为适宜。
氢氮比高低除了应注意合成分析数据和氢分析仪的指示外，通过循环机的电流变化也可以看出来，当气量不变时，氢氮比上升则电流下降，氢氮比下降则电流上升。这是因为氢比氮的密度要小得多，分子间的引力(范德华力)也小得多，氢含量高时压缩功要少很多。
一个根据平衡移动原理，如果改变平衡体系的浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动[3]。氨合成反应的进行，是按H2/N2=3：1的比例消耗的，因此提高氢气、氮气的分压，维持H2/N2=3：1可以提高平衡氨含量。
从氨合成反应速度可知，在非平衡的状态下，适当增加氮的分压对催化剂吸附氮的速度有利，因为氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤。在一般的生产条件下，氨产率只能达到平衡值的50%～70%，因此，在生产中应适当提高氮的比例，一般控制循环气中氢氮比在2.2～2.8之间较为适宜。
根据合成氨催化剂的动力学实验，进塔气的氢氮比在于２．５∶１至３∶１的范围最有利于转化，其合成氨反应的速度最快。生产装置经过多年运行，其原料品种和对产品的要求，都会有不同程度的变化。因此，在不修改工艺流程、不增加生产设备的情况下，通过优化来分析和选择适宜的氢氮比。
1生产数据
① 入一塔气体流量：１６８７０．８Ｋｍｏｌ／ｈ；
② 入一塔气体组成：Ｈ２０．６９８５，Ｎ２０．２３２８，ＮＨ３０．０３４６，Ａｒ０．０３４１；
③ 入塔温度：ｔ１＝３８０℃，ｔ２＝３９０℃，ｔ３＝３８０ ④ 入塔压力：Ｐ１＝１５．６８ＭＰａ，Ｐ２＝１５．４０ＭＰａ，Ｐ３＝１５．２０ＭＰａ，（平均值）；
⑤ 各塔催化剂：一塔：φ１２．３ｍ，ｈ１＝３．５２ｍ；二塔：φ２２．６６ｍ，ｈ２＝４．４６ｍ；三塔：φ３２．６６ｍ，ｈ３＝７．２９ｍ。
2根据生产数据，进行反算，确定合成塔各自的总活性系数 表1 氢氮比与产量和出口氨含量关系
r Y111NH3 W(顿/h) 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 0.207959 0.211277 0.213135 0.214119 0.214147 0.213489 0.212287 0.210634 0.208640 41.160366 41.833299 42.228589 42.406711 42.412357 42.279794 42.036069 41.2703014 41.298687
结论
经过实际运行和工艺优化的改进，合成合成氨生产基本情况反应工段中，将反应温度控制在500℃，反应压力20～50MPa的条件下，氢氮比有反应公式可知； C+H2O=CO+H2① CO+H2O=CO2+H2② ①+②得：
C+2H2O=CO2+2H2
所以1个C对应2个H2
空气中N2含量为78%,约为4/5.
所以:N2:H2=1:3所以氮气氢气比为1:3在此条件下此时的反应状态为最佳，高温、高压、高空速，合适氢氮比，有铁催化剂的作用。（压力为主要因素，按反应可以看出，本身低温有利于反应，但不利于催化剂的活性发挥，视催化剂的影响，温度由高转低。）氨合成反应是可逆放热反应，正反应和逆反应（反应后期注意）并存，所以高温下气氨会分解为氢和氮。反应过程中的负荷，对催化剂的影响较小；催化剂再生过程优化后，经济效益良好。
合成氨是重要的化工产品?通过对合成氨设备、合成氨催化剂、合成氨新的生产工艺三方面的研究，大体了解了合成氨现阶段国内外的最新技术和国内外技术发展的差距，而合成氨的未来发展趋势的叙述为我国未来合成氨产业的发展提供了方向.
致谢
三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、同学的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，把我的敬意和赞美献给李木老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标?领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
还要感谢和我一同学习的几位同学，是你们在我平时工作中和我一起探讨问题，并指出我论文上的误区，使我能及时的发现问题把综诉顺利的进行