氫氮比

合成氨生產過程中控制的一個指標，對其他化工過程無意義。其比值是指合成氨的原料氣中氫組分和氮組分的體積比或摩爾比，而不是重量比。在合成氨用合成氣組分組成中，其數值控制在2.6~3.2，如果偏離此數值將不利合成氨的反應，使產量下降，物耗和能耗增加，生產效率下降。

合成氨裝置的生產過程

合成氨的原料是氫和氨，其摩爾比為3ː1，反應式如下：

3H₂ + N₂ → 2NH₃

合成氨裝置首先是製成體積或摩爾比等於或接近於3ː1的氣體原料，稱為合成氣。其中氮氣來源於空氣，氫氣來源於水或含有碳氫化物的各種原料。如果採用電解水制氫，能耗太高，經濟上不合理，不被採用。工業上合成氨的裝置都採用煤、焦炭、輕油、重油、天然氣、油田氣或煉廠氣等含碳的原料，以水蒸氣、空氣為氣化劑，經高溫催化氣化反應，製成含氫、氮及一氧化碳、二氧化碳等組分的混合氣體。然後採用脫硫、變換、脫碳等各種精製過程脫除一氧化碳、二氧化碳等雜質，製成主要含氫和氮組分的合成氣，控制其氫氣和氮氣的體積或摩爾比等於或接近3ː1。

氫氮比對合成氨反應的影響

合格的合成氣經壓縮機壓縮至15~30MPa壓力後送入充填有合成氨催化劑的合成塔反應器進行氫、氮合成氨的反應。合成氨反應是平衡反應，單程氫和氮不可能完全轉化成氨，因此合成氣中的氫、氮比較大地偏離3ː1，不但影響單程氨的轉化，而且影響循環氣的組成，使合成反應變壞，轉化率下降。