工業(yè)氨合成的化學(xué)反應(yīng)方程式為
N?(g)+3H?(g)=2NH?(g)（可逆反應(yīng)）。
氨合成的化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是：可逆放熱反應(yīng)，反應(yīng)后體積縮小。必須在有催化劑存在下，才具有實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)意義。一般使用鐵催化劑，并以氧化鋁、氧化鉀為促進(jìn)劑，一氧化碳、二氧化碳、氧、水蒸汽都能使催化劑暫時(shí)中毐。硫化物能使催化劑永久中毒。
反應(yīng)壓力、溫度、氣體組成等對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度都有密切關(guān)系。由于合成氨的轉(zhuǎn)化率不高，大約10?16%之間，未反應(yīng)的氫氮原料氣必須循環(huán)使用。
氨合成的工藝條件
1.壓強(qiáng)，提高壓力可以有利于提高平衡氨的嘗試，又有利于提高反應(yīng)速度。
2.溫度，由于合成氨是可逆放熱反應(yīng)，與S02催化氧化一樣有一個(gè)最佳反應(yīng)溫度線，為了使反應(yīng)始終保持在較高反應(yīng)速度下進(jìn)行。必須使實(shí)際反應(yīng)溫度盡量控制在最合適的溫度下。
3.空間速度，空間速度是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的氣體量。空間速度越大，接觸時(shí)間越短，反應(yīng)后氣體中氨濃度降低，但是由于空速越大，通過(guò)合成塔催化劑的氣體量加大，氨的產(chǎn)量卻是增加的，但壓縮功耗增大，塔阻力增加，氨分離時(shí)冷量消耗加大等，空速大小應(yīng)根據(jù)能耗、產(chǎn)量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)維持一個(gè)適宜值。
4.氣體組成，按反應(yīng)的化學(xué)比H2/N2=3,但為了提高反應(yīng)速度，實(shí)際生產(chǎn)中，希望氮過(guò)量些，H2c/N2=2.8左右。惰性氣體（中烷及氬）在新鮮原料氣體中含量甚少，但是由于它們不參加反應(yīng)，在循環(huán)氣體中的含量越來(lái)越高，惰性氣體含量的增高對(duì)于化學(xué)平衡反應(yīng)速度以及生成氨的分離都是不利的，一般惰性氣體的含量每降低1%,產(chǎn)量可增加1.8%,在生產(chǎn)中通過(guò)弛放部分循環(huán)氣體來(lái)減少惰性氣的含量。