CN100548881C - 伪等温合成氨方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在反应器22，24，246，248，250或252中生产氨，其中安置至少部分反应区与热气流如废气18或预热空气间接接触，通过反应器的反应区的对流冷却来达到伪等温环境。热气18可由火焰加热器、锅炉10、重整器202、工艺空气预热炉、燃气涡轮或类似装置提供。反应器将吹扫气12或合成气原料流转化为氨。该方法可以在初级合成环路(例如在246、248、250、252)中、或在新型氨厂的吹扫气环路12中，或通过翻新现有氨厂来实施。与初级氨合成环路协同安装，该反应器将提高总氨产量。

Description

伪等温合成氨方法和设备
发明背景
本发明涉及一种在一个或多个氨合成反应器中将氮气和氢气原料流转化为氨的方法，反应器位于来自热气源的废气流中，热气源传热给废气以进行伪等温操作。
通常通过在氨合成环路中使合成气(syngas)组分氮气和氢气反应来生产氨，该环路包括压缩机、氨合成反应器、氨浓缩和回收单元以及吹扫气(purge gas)回收。在一次穿过氨合成反应器后，通常回收未反应的合成气组分并将其循环回环路中的压缩机和反应器。将混配(make-up)的合成气持续不断地加到氨合成环路中以提供新鲜氢气和氮气。
合成气通常包含由混配的合成气引入的惰性组分，包括氩气、甲烷、二氧化碳及其它，这些惰性气体对氨生产无益并且在环路中不希望地积累。因而，通常从氨合成环路中移出吹扫气流以避免环路中惰性组分含量过高。通常在氢回收单元中处理吹扫气流，生成废气流和循环回氨合成环路的富氢气流。废气流主要包含氮气，还有少量二氧化碳、甲烷、氢气及氩气。在某些情形中，可将该废气用作低热值燃气。
氨生产中一个重大的技术进步是使用了高活性合成催化剂，该催化剂包含含石墨载体上的铂族金属如钌，如US4,055,628、4,122,040和4,163,775中所述。并且，设计了反应器以使用这种高活性催化剂，例如US5,250,270中所述的催化反应床。其它氨合成反应器包括US4,230,669、4,696,799以及4,735,780中所述的那些反应器。
以高活性合成催化剂为基础还开发了氨合成流程。US4,568,530披露了在合成环路中，在装有高活性催化剂的氨合成反应器中使化学计量的贫氢合成气反应。
US4,568,532披露了一种基于高活性催化剂的氨合成反应器，其在氨合成环路中串联安装于含有传统铁基合成催化剂的反应器的下游。
US4,568,531披露将吹扫气流从初级合成环路引入使用活性更高的合成催化剂的二级合成环路，以从吹扫气流生产额外的氨。从二级合成环路中移出另一股量大大减少的吹扫气流，以避免情性组分聚集。与初级氨合成环路相似，该二级合成环路也采用循环压缩机，将合成气循环回二级合成环路中的活性催化剂反应器。
US6,171,570披露采用无需分级冷却的氨合成反应器，由氨合成环路将来自吹扫气流的氢气和氮气转化为额外的氨。特别地，将氨合成环路吹扫气供给管-壳式反应器的入口，该反应器的管侧装有氨合成催化剂，将锅炉给水供到反应器的壳侧，以提供冷却和/或以产生蒸汽。
Barnett等的US公开专利申请20030027096描述了一种提高重整炉效率的方法，通过在催化反应器中预热试剂流体和生成合成气，该反应器在蒸汽-甲烷重整炉的辐射、传导和对流段被加热。
文中提到的专利和出版物由此全文引入作为参考。
概述
本发明涉及在至少一个反应器中由合成气生产氨，同时用预热空气或废气作为冷却介质，带走氨合成反应放出的热量并加热空气或废气来保持伪等温环境。通过将至少部分反应区置于排气管内或空气预热管内来实现冷却。热气可由各种工艺装置提供，包括火焰加热器(fired heater)、锅炉、重整器、工艺空气预热炉(包括预热空气或烟道气)、燃气涡轮或类似物。本发明可以在新氨厂中实施，或通过翻新现有氨厂来实施。也可用于初级氨合成环路中或由吹扫气流进行的二级氨合成环路中。
本发明提供其它方法中都不能提供的特征和能力：(a)使氨合成气或合成吹扫气的合成气反应，从而使生产率最大化，并使每单位产出的氨所需的混配合成气最少；(b)合成反应器中的伪等温环境使合成转化率最大化；(c)合成反应器中的伪等温环境使空速最小化，这有助于使催化剂利用率最大化；(d)将吹扫气转化为额外的氨使废气量以及废气处理装置的尺寸最小化；和/或打破了废气处理的瓶颈，这在氨生产中是一个限制；(e)使吹扫气在接近初级合成的压力下转化便于将来反应的流出物循环去重整；和/或(f)可将多个高压、生热合成反应器和耗热回收单元排布于废气流中，其中热负荷在简化的机械构造中交换，潜在的工艺流体泄露形成基本最小化的交叉污染风险。
在一种实施方式中，本发明提供一种将氮气和氢气原料流转化为氨的方法。该方法将原料流供到伪等温氨合成反应器的入口，该反应器具有包含多个催化剂管的反应区，催化剂管与位于燃烧单元的热气管道中的气流呈间接换热的关系，以保持反应区在300℃～650℃之间。使氮气和氢气在反应区中反应生成产物流，其氨浓度相对于原料流增加。从反应器的出口回收产物流。
期望进口与出口之间的温升小于80℃，更期望小于55℃。期望将反应区保持在370℃～480℃的温度。催化剂管可以具有扩展受热面。原料流可以包含50～75体积％的氢气和25～40体积％的氮气。
原料流可以是来自初级氨合成环路的吹扫气。该方法还可包括水洗产物流，以除去氨和回收贫氨流，并将该贫氨流注入去重整器的原料中，期望注入初级重整器中混合原料盘管的上游。该方法可进一步包含使初级氨合成环路的吹扫气脱水。将第一部分脱水吹扫气作为原料流供给氨合成反应器，将第二部分贫氨气流供给氢气回收单元，以获得富氢流，并将富氢流循环回初级氨合成环路。
催化剂可以是磁铁矿或高活性催化剂如铂族金属。燃烧单元可以是火焰加热器、锅炉、重整器、空气预热炉或燃气涡轮。热气可从任何这些燃烧单元中放出，或预热空气从空气预热炉中放出。
该方法还包括在与热气管道连通的热回收单元中在氨合成反应器下游与热气接触来加热工艺流体。该方法可以包括排布多个合成反应器和多个与热气管道连通的热回收单元，将热气用作普通热传递介质，分别从合成反应器和热量回收单元交替串联地间接移出或回收热量。
在另一个实施方式中，本发明提供一种伪等温合成单元，用于将原料流中的氮气和氢气转化为氨。该合成单元包含将原料流送到伪等温氨合成反应器入口的组件，该反应器具有包含多个催化剂管的反应区，催化剂管与位于燃烧单元的热气管道中的气流呈间接换热的关系，以保持反应区在300℃～650℃之间。提供组件以使氮气和氢气在反应区中反应生成产物流，其氨浓度相对于原料流增加。该合成单元还包含用以从反应器的出口回收产物流的组件。
本发明的另一种实施方式提供一种伪等温合成单元，用于将原料流中的氮气和氢气转化为氨。该单元包含一氨合成反应器，具有反应区，将原料流转化为氨；一进口，将原料流引入反应器；一燃烧单元，具有与反应区连通的热气管道，使反应区与热气流接触，以与反应器间接传热；以及一出口，从反应器放出产物流。反应区可以包含多个反应管以及至少一种选自磁铁矿、铂族金属、其组合和类似物的催化剂。燃烧单元可以选自火焰加热器、锅炉、重整器、工艺空气预热炉或燃气涡轮。该合成单元可以具有一种排布：包括安置多个合成反应器和多个与热气管道连通的热回收单元，分别从合成反应器和热量回收单元交替串联地间接移出或回收热量。氨回收系统可以与出口连接，包括产物冷却器、产物洗涤器和洗涤液汽提塔。
另一种实施方式提供一种将初始氨厂转化为转化氨厂的方法。该方法可用于具有初级合成环路的初始氨厂，该环路具有初级氨合成转换器，用于将合成气转化为氨；以及氨回收段，用于从来自初级合成环路包含氢气、氮气和惰性组分的吹扫气中分离氨蒸汽。装配二级氨合成环路以使原料流反应形成氨，该环路包括氨合成反应器，反应器装有催化剂并具有与燃烧单元的热气管道连通的独立反应区，从而与作为热交换介质的热气流接触。将部分吹扫气转到二级氨合成环路，以形成二级氨产物流。二级氨合成环路可以包括冷却器和冷凝器，从二级氨产物流中分离出富氨流并形成循环至重整器进料的残气流。
附图简述
图1是氢气和氮气在并行(parallel)反应器中转化的示意图，该并行反应器串联置于快装锅炉(portable boiler)的废气流中。
图2是图1中剖面2的放大图。
图3是配有二级合成环路的初级合成环路的框图。
图4是由吹扫气的二级氨合成的示意图。
图5是带氨转化器的氨厂的示意图，该转换器用来自重整器的烟道气冷却。
发明详述
本发明提供一种将氮气和氢气转化为氨的方法。将放热催化反应器置于燃烧单元的热气管道中，例如燃气涡轮、快装锅炉、空气预热器、初级重整器或可以获得的任何其它火焰加热器或装置。热从氨反应器传递以加热热空气，从而可在反应器内趋近伪等温反应环境，例如反应器进口与出口之间的温度升高可被限制为低于100℃。
将氢气和氮气原料流供给至少一个氨合成反应器的入口，氨合成反应器包含多个含催化剂的反应管。原料流穿过合成反应管，形成产物气，其氨浓度相对于原料流增加。合成反应是放热的。反应管穿过热气管道以使热气从反应管上流过，将反应热散逸到热气中并保持伪等温的反应器环境。用通常置于与燃烧单元联结的热气管道中的热回收装置，通过加热锅炉给水(BFW)生成蒸汽、预热燃烧空气或合成气反应器的原料流、加热工艺流体或类似过程，可以回收传给燃烧单元的热。
通过在近似恒定温度下操作，使反应更为接近平衡，这也使反应需要的催化剂减少。此外，热量的散逸降低了反应器中热点的可能性并延长了催化剂寿命。
而且，与传统壳-管合成反应器系统不同，本方法可以使来自管道组装式(duct-installed)合成反应管、蒸汽旋管、以及过程热交换器或BFW盘管的任何泄露都流入废气并被控制或排空。这使工艺流体之间交叉污染的任何风险充分地最小化。而且，由于锅炉给水在升高的压力下不用作与反应管接触的反应器冷却介质，因此如果反应器管壁破损，BFW毒化催化剂的风险也最小。
供给氨合成反应器的进料可以包含含有可反应浓度的氮气和氢气的流体，例如合成气、循环合成气或氨合成环路吹扫气。
用在氨合成反应器中的催化剂可以是传统的氨转化催化剂如磁铁矿。此外，可以使用高活性催化剂，例如第VIII族催化剂或铂族金属，例如钌。
可以将伪等温氨转化用于氨合成单元的二级合成环路中，以用来自初级环路的吹扫气流生成氨。由此使氨产量最大化并使废气排出最小化。或者，将伪等温氨转化用于初级氨合成环路中。可以结合使用多个包含一种或多种催化剂的氨合成反应器。例如，可将使用高活性催化剂的合成反应器配在含磁铁矿催化剂的反应器的下游。含磁铁矿催化剂的反应器充当下游反应器中高活性催化剂的防护床。结果，可以以相对较粗尺寸的形式使用高活性催化剂，尤其降低了合成环路中的动态压降。
作为一个实施例，可将氨合成反应器单独或与合成气预重整器结合，置于烃重整炉的对流段中。预重整器将穿过过渡段的废气部分冷却，期望如2003年2月6日公开的Barnett等的专利申请US20030027096中所述将该预重整器置于重整炉的过渡段中，在此将该专利申请全文引入作为参考。至少一个与重整器对流段连通的合成反应器将离开过渡段的部分冷却的废气进一步冷却。
通常，带初级氨合成环路的工厂的初始设计可与本发明的二级合成反应协同结合进行配置。期望将二级合成用于吹扫气环路中，以进一步将残余氮气和氢气转化为额外的氨。将这种布局的设计方法用于翻新仅有初级合成环路的现有氨厂、或替换性能较差二级合成环路的反应器也是有利的。
在如图1所见快装锅炉10所示的一种实施方式中，将含氮气和氢气的吹扫气原料流12在交换器14中加热，该交换器安装在锅炉废气18的排气管16中。然后将预热的原料流20供给并行氨合成反应器22，24中的装有催化剂的管。反应器流出物26向下游流动进行常规氨回收(未示出)。通过管路28将锅炉给水(BFW)连续供应给BFW加热单元30，32和34。BFW加热器30，32可以位于单独反应器24，22的下游，以从升高温度的废气流18中回收热。BFW加热器32由此充当反应器22，24的上游和下游之间的级间冷却器，从而使并行反应器22，24中的温度条件、流率和转化速率基本相同。冷却的废气36从BFW加热器30流向下游进行常规处理。
通过加热废气18移去反应热，可以将吹扫气合成反应器22，24中的反应保持在伪等温状态。废气18充当普通热交换介质，在从等温反应器22，24中移出热量与将热回收到交换器14、30、32和34之间连续交替。
考虑合成气12和废气18的流速、管表面积、热交换系数、流体停留时间、动压损失、转化速度以及类似的设计因素，可将反应器22，24设计成特定的装置和用途。期望合成气12中的伪等温升(ΔT)小于80℃，更期望小于50℃。合成反应器24中操作温度的范围通常为300～650℃，期望370～480℃。废气18可以具有低于期望的反应温度的温度，但是考虑各个流速，该温度不应低得使反应器中任何一处的反应温度低于合成气进料的温度。通过用热气将反应器冷却在300℃的最低温度，可以促进伪等温环境以及启动反应。
当原料流12中的氮气和氢气在反应管22，24中转化时，流体中的氨浓度增加。吹扫气原料流可以具有至多10体积％范围内的氨浓度，产物流具有10～40体积％的氨浓度。
本发明避免了不期望的传统合成反应器中所见的机械构件。本构造与传统氨合成反应器相比相当简单，传统氨合成反应器通常包含复杂的构造如壳-管交换器，其中合成气经壳侧顺序地穿过装于高压容器中的多个径向和/或轴向流反应级，用于合成气的预热和中间反应器流出物的级间冷却。与采用高压如6.8～10.3MPa的以锅炉给水作为热交换介质的等温操作相比，本发明对于热量移出介质可以使用廉价的低压容器构造。
图2表示反应管23的拉长的竖向排布，反应管23以两横排的方式置于合成反应器22，24中，合成反应器22，24装在图1的废气管道16中。管23的数目取决于期望的管径以及合成气20的设计生产速度。管23可以定向为竖直或水平，或呈斜角。在举例说明的实施方式中，将管23竖直定向以便于装载和移出催化剂。入口歧管38将来自共同集管的合成气原料流20分配入装有催化剂的管23中。出口歧管40将离开催化剂管23的富氨流出物汇集入产物流26中。
出口歧管40可在管23的低端支撑管23。出口歧管40同样也可被结构元件(未示出)支撑在氨合成反应器22，24的任一侧。期望将反应管定向为与经过废气管道16的废气18的流动横切，例如与之垂直，以使传热系数最大化以及提高合成气与废气之间的温差。
图3是结合了与初级氨合成环路110整合的二级氨合成环路105的氨厂100的示意图。初级氨环路110包括合成气压缩单元122、初级氨合成单元124、氨浓缩和净化单元126、氨回收单元128和氢气回收单元130，所有这些为本领域所普遍公知。简单地说，氮气和氢气的混配合成气流132具有约95～100体积％、通常97.5～99.5体积％的纯度。压缩单元122以适宜的压力为氨合成提供混配合成气132和循环合成气138。合成气流140通向初级氨合成124，富氨产物气142流向单元126进行近乎等压的分段制冷和浓缩。如前所述将贫氨合成气蒸气138循环至压缩单元122，将贫氨合成气蒸气的支流144转向高压氨回收单元128以分离水蒸汽和不能冷凝的气体。可将所形成的与循环蒸气平衡的冷凝物在冷凝/净化单元126中用作混配制冷剂。制冷剂以本领域公知的方式，经冷凝/净化单元126中的多级(未示出)循环冷凝并闪蒸，生成纯化的氨流146。
将部分净化的氨制冷剂的支流148转向氨回收单元128，用作混配液以进行氨蒸馏。可将闪蒸的制冷剂支流150转向氨回收单元128以分离水蒸汽和不能冷凝的气体，闪蒸的制冷剂包含低压氨和不能冷凝的气体以及其它来自制冷单元的蒸气。氨回收单元128将品级升高的低压氨蒸气流152返回制冷子系统。氨回收单元128通常以混配合成气132质量流量的约0.1～0.5％的低质量流量生成低压废气流154。
将高压吹扫气流156从氨净化单元128移出，以去除在初级合成环路中积累的惰性气体，例如氩气、二氧化碳和甲烷。将吹扫气156的一部分157送入常规氢气回收单元130。以可与合成气一起循环回压缩单元122和氨合成单元124的低压氢气流134和高压氢气流136的形式回收氢气。主要包含初级氮气、附加少量氩气、二氧化碳和甲烷的废气流经管线158，并与废气流154一起流向流体160。
将吹扫气156的另一部分作为原料12供给二级合成单元105，该单元包含快装锅炉10中的伪等温转化器，参照图1和2如上所述，生成富氨流出物供给氨回收单元164，以下将参照图4对其进行详细描述。二级回收单元164引入部分净化的氨制冷剂166并将高浓氨蒸气流168返回流体152，该氨制冷剂来自冷凝/净化单元126并作为混配液用于氨蒸馏。贫氨流170包含高压氮气和氢气，如果希望可以循环至重整器进料，期望是混合进料预热盘管的上游。
操作中，二级合成提高了工厂生产率，通过(1)提高氨产量，(2)减少期望的合成气混配以及(3)降低吹扫气损失。二级合成中的氨转化率可以是进料12的约5～20％，例如10～15％。
无二级氨转化的初级氨合成环路中的吹扫气流157通常具有相当于混配合成气132的质量流量的约15～25％的质量流量。相反，通过补充本发明的二级合成所得的吹扫气流速可以降低35～65％，期望约50％。减少废气160高达10～15％，期望5～10％。经循环气流134，136回收氢气的速度保持在吹扫气157中氢气的约60～80％，通常约70～75％。
参照图4中所示的实施方式，可将流体12中的高压吹扫气在交叉换热器174中加热，以给快装锅炉10(参见图1-2)的排气管道中的伪等温氨转化供料。将富氨流出物流26在交叉换热器174中冷却，并经管线162供给高压洗涤塔176，以与贫氨水液流178接触。将来自洗涤塔176的富氨液179在交叉换热器180中再次加热，经阀门182减压并供给蒸馏塔184。蒸馏塔184以部分净化的氨制冷剂经流体166回流，生成返回冷凝/净化单元126的包含高浓氨蒸气的塔顶流体168(参见图3)。可将塔底流出物在交叉换热器180及一个或多个换热器186中冷却，经管线178循环回洗涤塔176。贫氨合成气170由洗涤塔176的塔顶放出。
如图5的实施方式中可见的，初级和二级氨合成反应器都可以置于烟道气排气管200的对流段中，该排气管来自另外的常规蒸汽重整器202。如本领域所公知的，使天然气流204流过脱硫单元206，与蒸汽经管线208混合，在混合进料预热器202A中预热，并供给初级重整器202中的多个装有催化剂的管202B。然后将流出物209与空气210一起供给常规二级重整器212。使原生合成气流过热回收单元214和低温变换转化器216，可以方便地将该低温变换转化器216置于管道200中，以转化CO和水形成额外的氢气和CO2。因此，在换热器218中将该气体预热，并使其流过高温变换转化器220以形成额外的氢气，然后流到热回收单元224、CO2去除单元226、预热器228和甲烷转化器230以形成混配合成气流232，将该混配合成气流232在混配压缩机234中加压并供给循环压缩机236。
将管线238中环路压力下的合成气在置于管道200中的交叉换热器240和预热器242中加热，然后供给装有磁铁矿的反应器246。反应器246置于管道200中由烟道气介质冷却。然后使来自反应器246的部分转化的流出物连续流过包含有高活性催化剂的反应器248，250，252，并类似地用管道200中的烟道气介质冷却。然后在交叉换热器240和制冷单元254中冷却富氨流出物253，并从分离单元256中回收氨，基本上如上参照图3所述。
从管线253移出侧流258并将其部分供给氢气回收单元260、部分供给二级转化器262。以来自分离单元256的制冷过程操作氢气回收单元260，如参照图3所述，并从循环至压缩机236的吹扫流中回收氢气流264。如上参照图3所述对废气流265进行处理。二级转化器262是一次穿过型氨转化器，可以置于燃烧单元如快装锅炉10(参见图1)的热气管道中和/或管道200中，以形成富氨流266，将该富氨流供给氨汽提单元268以回收浓集的氨流270，该氨流可在分离单元256中进行处理。可将贫氨合成气流272循环以从混合进料预热器202A给重整器202的上游供料。
实施例1——下表1给图1和2中的换热单元的实施方式提供示例性的管说明，该换热单元包括合成反应器22，24、BFW加热单元30，32，34和合成气预热器14。典型地，装有催化剂的管23的内径可以为约7.5cm～约10.0cm，而希望外径为约8.25cm～约10.8cm。取决于直径或其它横向尺寸，催化剂管23的长度典型地为约5.0m～约8.0m。
反应管23的横向定向和穿过排气管16的相对高的排气速度可以提供适当高的对流传热系数，以使反应器可以使用费用较低的光滑壁反应管23。或者，如表1中所列，反应管23可以使用扩展受热面例如翅片来增强传热。
表1传热盘管信息
  预热器   BFW   反应器1   BFW2   反应器2   BFW3
  元件ID   14   34   22   32   24   30
  盘管材料   S/S304H   碳钢   S/S304H   碳钢   S/S304H   碳钢
  管外径OD(cm)   8.89   5.08   8.89   5.08   8.89   5.08
  最小壁厚(Min.Wall)(cm)   0.665   0.318   0.665   0.318   0.665   0.318
  每排管数   11   16   11   16   11   16
  管排数   4   2   12   1   12   12
  管道数   11   16   132   16   132   16
  间隔，中心×排数(cm)   6.5×5.63   4.5×3.9   6.5×5.63   4.5×3.9   6.5×5.63   4.5×3.9
  翅片材料   S/S410   碳钢   S/S410   碳钢   S/S410   碳钢
  翅片/cm   1.58   2.37   1.58   2.37   1.58   2.37
  翅片高度×厚度(cm)   1.905×0.127   1.746×0.127   1.905×0.127   1.746×0.127   1.905×0.127   1.746×0.127
实施例2——这个实施例比较了相对于元任何二级氨合成的孤立“基础状况”氨厂的性能，采用图1-4中所示本发明的实施方式中的二级合成环路的氨厂的性能。表2为关键工艺流体提供数据，指示基础状况厂的性能。表3提供表明氨厂性能的数据，该氨厂中给从初级合成环路110生产氨补充以二级合成环路105。在表3的过程中，流体12将部分吹扫流体156供应给改装的快装锅炉10中的二级合成105。表2的基础状况系统中没有二级合成，将全部吹扫流体156供给氢气回收单元130。
表2和3的对比表明带二级转化的总氨产量比基础状况增加约5％，同时废气流减少约8％。由于未反应的合成气从二级转化循环用于重整的混合进料中，混配合成气进料相对于基础状况增加。
Figure C20051008219700161
实施例3——表4提供一系列合成反应器和图1所述快装锅炉10的排气管16中的过程换热器中操作条件的一种实施方式。可将合成气预热器14、两个氨合成反应器22，24以及三个BFW加热器30，32，34交替排布在排气管16中，以进行热量散逸和回收。该条件对应实施例2和图3的操作配置中表3的工艺。
表4快装锅炉-二级氨转化器操作
Figure C20051008219700171
以上参照仅为解释说明目的而提供的非限制性实施例描述了本发明。据此，各种变形和改变对本领域技术人员来说都将变得明显。希望所有这些在所附权利要求范围和精神内的改变和变形都包含在本发明内。

Claims (19)

1.一种将氮气和氢气原料流转化为氨的方法，包括：
提供原料流到伪等温氨合成反应器的入口，该反应器具有包含多个催化剂管的反应区，催化剂管与位于燃烧单元的热气管道中的气流呈间接换热的关系，以保持反应区在300℃～650℃之间；
使氮气和氢气在反应区中反应生成产物流，其氨浓度相对于原料流增加；
从反应器的出口回收产物流。
2.权利要求1的方法，进口与出口之间的温升小于80℃。
3.权利要求2的方法，其中温升小于55℃。
4.权利要求3的方法，其中反应区保持在370℃～480℃的温度。
5.权利要求1的方法，其中催化剂管具有扩展表面。
6.权利要求1的方法，其中原料流包含50～75体积％的氢气和25～40体积％的氮气。
7.权利要求6的方法，其中原料流包含来自初级氨合成环路的吹扫气。
8.权利要求7的方法，进一步包括水洗产物流，以除去氨和回收贫氨流，并将该贫氨流注入初级重整器中混合原料盘管的上游。
9.权利要求8的方法，进一步包括：
使初级氨合成环路的吹扫气脱水；
将第一部分脱水吹扫气作为原料流供给氨合成反应器；
将第二部分贫氨气流供给氢气回收单元，以获得富氢流；
将富氢流循环回初级氨合成环路。
10.权利要求1的方法，其中催化剂包含磁铁矿。
11.权利要求1的方法，其中催化剂包含铂族金属。
12.权利要求1的方法，其中燃烧单元包含火焰加热器、锅炉、重整器、空气预热炉或燃气涡轮；且热气包含废气。
13.权利要求1的方法，其中燃烧单元包含空气预热炉，且热气包含预热空气。
14.权利要求1的方法，进一步包括在与热气管道连通的热回收单元中在氨合成反应器下游与热气接触来加热工艺流体。
15.权利要求1的方法，进一步包括排布多个合成反应器和多个与热气管道连通的热回收单元，将热气用作普通热传递介质，以分别从合成反应器和热量回收单元连续并交替地间接移出或回收热量。
16.一种将原料流中的氮气和氢气转化为氨的合成单元，包含：
用以将原料流送到伪等温氨合成反应器入口的组件，该反应器具有包含多个催化剂管的反应区，催化剂管与位于燃烧单元的热气管道中的气流呈间接换热的关系，以保持反应区在300℃～650℃之间；
用以使氮气和氢气在反应区中反应生成产物流的组件，产物流的氨浓度相对于原料流增加；
用以从反应器的出口回收产物流的组件。
17.一种将初始氨厂转化为转化氨厂的方法，包括：
提供初始氨厂，其包含：
初级合成环路，该环路具有初级氨合成转换器，用于将合成气转化为氨；
氨回收段，用于从来自初级合成环路包含氢气、氮气和惰性组分的吹扫气中分离氨蒸汽；
装配二级氨合成环路以使原料流反应形成氨，该环路包括氨合成反应器，反应器包括催化剂并具有与燃烧单元的热气管道连通的独立反应区，从而与作为热交换介质的热气流接触；以及
将部分吹扫气转到二级氨合成环路，以形成二级氨产物流。
18.权利要求17的方法，其中燃烧单元包含火焰加热器、锅炉、重整器、工艺空气预热炉或燃气涡轮。
19.权利要求17的方法，其中二级氨合成环路包含冷却器和冷凝器，以从二级氨产物流中分离出富氨流并形成循环至重整器进料的残气流。
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