KBR公司是全球最大的合成氨工藝提供商。全球已有超過200家合成氨工廠采用了KBR的專利工藝。憑借在該領域60多年的行業經驗，KBR公司不斷創新，為了應對新的市場競爭而成功地開發出多種節能省氣的新型合成氨工藝。這些新技術既可以用于對已有工廠的改造，也可以用于新建工廠。實踐證明，KBR的新工藝具有可靠的設計和優異的性能表現。

KBR Purifier工藝

傳統的天然氣合成氨工藝為了保持較高的轉化率，減少合成氣中的甲烷殘余量，一段爐出口溫度需控制在810℃左右，二段爐出口溫度需達到1000℃左右。同時，為了保障合成氣壓縮機出口的氫氮比為3:1，需要有效的控制二段爐進口工藝空氣的進料量。由于工藝流程長，控制回路有較大的滯后。為了降低合成回路的甲烷和惰性氣體，需要單獨的弛放氣回收裝置。

KBR的Purifier工藝在干燥器和合成氣壓縮機之間添加了特有的深冷凈化器設備，如圖1所示。該設備能夠清除合成氣中的所有甲烷和大部分惰性氣體，并且能夠精確地將氫氮比控制在3:1。因此，當使用該工藝時，二段爐將通入過量的空氣，出口溫度降低至860℃左右。同時，一段爐的熱負荷得到減輕，從而允許其出口溫度降低至700℃左右，輻射段爐管的尺寸可以縮小約1/3。合成回路的馳放氣直接通入深冷凈化器的上游，由凈化器承擔其回收工作。因此Purifier工藝不需要獨立的弛放氣回收裝置。

Purifier工藝以其獨特的設計和有效的整體優化，具有低能耗、低投資成本、操作靈活以及生產高度可靠等優勢。

中海石油化學有限公司在海南省東方工業開發區新建的合成氨工廠采用了KBR的Purifier工藝，氨生產能力1500噸/天。該工廠的能耗低至6.49Gcal/噸氨，是目前全球能耗最低的合成氨工廠。

Yara集團位于荷蘭Sluiskil的Purifier合成氨裝置，平均在線率達到97.3%，曾創下連續運轉1375天的記錄。

KBR KRES工藝

傳統合成氨工藝中，原料天然氣除了用作工藝物料，通過甲烷蒸汽轉化生成合成氣以外，還有相當數量的天然氣用作一段爐的燃料，加熱一段爐以提供蒸汽轉化所需的熱量。二段爐出口溫度必須維持在1000度左右，為了回收熱量而產生了大量的蒸汽。其實質上是使用了昂貴而又有限的天然氣制造蒸汽，從能量的經濟性角度看是不合理的。

而在KBR的KRES工藝中，傳統的一段爐取消，取而代之的是由預熱爐、自熱式轉化爐（ATR）和換熱式轉化爐（KRES）組成的轉化單元，如圖2所示。原料氣經預熱或者輕度轉化后，約70％的氣體與富氧空氣混合后進入自熱式轉化爐，其功能相當于原二段爐。甲烷和氧氣首先在上部的混合室燃燒，然后進入催化劑床層進行轉化反應，其出口氣通入換熱式轉化爐的底部。

換熱式轉化爐是一個兼帶轉化反應的開管式換熱器，其結構如圖3所示。約30％的原料氣從爐體的頂部通入，順著填充有催化劑的換熱器管程向下流動，在管程，原料氣發生轉化發應，反應所需的熱量通過管殼換熱提供。反應后的轉化氣在換熱器的底部與自熱式轉化爐出口氣混合，然后通過殼程向上流動，與管程換熱后流出裝置，其出口溫度約在600℃～800℃。

在KRES工藝中，自熱式轉化爐出口氣體的高溫熱能直接在換熱式轉化爐中被利用，用以進一步生產轉化氣，預熱爐或者輕轉化爐的熱負荷得到有效降低，從而極大地減少了燃料天然氣的消耗。

遼寧華錦通達化工股份有限公司的遼河化肥廠由于天然氣供應不足，長期處于低負荷運轉狀態，尤其是在冬季供熱高峰期（每年的十二月到二月份），該廠一般只能維持在60%～70%的負荷下運行。為了減少對天然氣供應的依賴，遼化廠采用了KBR的KRES工藝進行改造。改造后天然氣耗量由9.15 Gcal/噸氨降低到 6.47 Gcal/噸氨，在相同產量下可以節約高達29%的天然氣，同時還能增加了13%的CO2產量，用于實現尿素增產。改造后該廠在全年的大部分時間實現了滿負荷運轉，即使在天然氣最為短缺的1～2月間，其生產負荷也能達到90％以上。