等温合成塔

用于合成氨、合成甲醇等生产过程。典型示例如：

1. Lurgi列管式甲醇等温合成塔

Lurgi的低压甲醇合成塔采用列管式合成塔，列管内装填催化剂，管间为沸腾水，反应热经管壁传给沸腾水产生蒸汽。合成塔全系统的温度条件用蒸汽压力控制，从而保证催化剂层呈大致等温的曲线。

2. Linde甲醇等温合成塔

合成塔采用盘管内沸腾水冷却的单段等温塔。在塔内，螺旋蛇管放置在催化剂层中，从蛇管下部加入锅炉水，上部排出中压蒸汽和循环水。通过水循环系统保证系统的温度稳定。

等温合成塔：即符合等温反应器特性的合成塔。由于合成塔所进行的合成反应往往伴随着热效应，因此，等温合成塔需要对其换热系统进行设计使其反应床层保持近似等温，这样有利于塔内反应床层保持稳定状态，延长催化剂寿命。

合成塔

进行合成反应的一种设备。其本质是一种反应器。应用于氨、氯化氢、甲醇、尿素等的合成和重油的加氢等反应过程，它的结构、材料和形成随反应物和反应条件不同而不同。

等温反应器

反应物系温度处处相等的一种理想反应器。反应热效应极小，或反应物料和载热体间充分换热，或反应器内的热量返混极大（如剧烈搅拌的釜式反应器）的反应器，这样可近似看作等温反应器。

氨合成塔（ammonia synthesis converter ）是在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应进行氨合成的设备。

氨合成塔是合成氨厂的心脏，是种结构复杂的反应器。

现在工业上氨合成是在压力 15.2～30.4MPa、温度 400～520℃下进行的，为防止高压、高温下氢气对钢的腐蚀，氨合成塔由耐高压的封头、外筒和装在筒体耐高温的内件组成。

现在工业上氨合成是在压力 15.2～30.4MPa、温度400～520℃下进行的，为防止高压、高温下氢气对钢材的腐蚀，氨合成塔由耐高压的封头、外筒和装在筒体内耐高温的内件组成。

内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。

这样，外筒只承受高压，可用低合金高强度钢制作。

内件虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用耐热镍铬合金钢制作。

内件包括催化剂筐和换热器两个主要部分，筐内装铁催化剂，氨合成反应在此进行。

从催化剂筐出来的热气体温度通常在 460℃以上，进氨合成塔的冷气体温度根据流程的不同，有的为20～30℃,有的可达140℃以上。

为了使进氨合成塔的气体能加热到反应温度，同时又能冷却反应后气体，在塔内还设有换热器。

换热器有列管式、螺旋板式和波纹板式，其中以列管式采用最多。

氨合成催化剂在开车之前必须还原（见氨合成）,还原需要提供一定的热量,为此中小型氨合成塔内部装有电加热器，大型氨合成塔则采用塔外设置开工加热炉的办法来解决。

在给定的铁催化剂和压力下，氨合成温度不同，反应速度也不同。

对于一定的氨含量，氨合成反应速度最大时的温度称为最佳温度，此最佳温度随着氨含量增大而降低。

由于氨合成为放热反应，催化剂床层的温度将随着反应进行而不断升高。

为使氨合成反应能在接近最佳温度下进行，需要采取措施移走多余的热量。

工业上按传热方式区分催化剂筐的类型。

氨合成塔内部换热式

又称连续换热式。特点是在催化剂床层中设置冷却管，通过冷却管进行床层内冷热气流的间接换热，以达到调节床层温度的目的。

冷却管形式有单管、双套管和三套管之分，根据催化剂床层和冷却管内气体流动方向的异同，又有逆流式和并流式冷却管之分。

以并流双套管式氨合成塔为例，气体从塔顶部进入,在环隙中沿塔壁而下,经换热器壳程后到分气盒,分散到各双套管的内冷却管,到管顶折至外冷却管，气体被预热到铁催化剂的活性温度（通常为 400℃左右），再流经设有电加热器的中心管。

从上而下通过催化剂床层，氮气和氢气在此反应后，出催化剂筐，通过换热器管程降低温度，出合成塔。

为控制催化剂床层温度不致过高，有少量气体从冷气旁路管进入塔内，不经换热器壳程，而直接与已经预热的气体混合。

氨合成塔间断换热式

主要特征是反应和换热间断进行。

催化剂床层分为若干段，在段间通入的未预热的氮氢混合气用以直接冷却，称为多层直接冷激式氨合成塔。

按床层内气体流动方向不同，分为沿中心轴方向流动的轴向氨合成塔和沿半径方向流动的径向氨合成塔。

它们结构简单，易损部件少，内件比较稳妥，多被大型氨厂采用。