本科毕业论文---铜氨液洗涤法.doc

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1、中国石油大学（北京）成教院毕业设计（论文）（2011届）设计（论文）题目铜氨液洗涤法办学点（系）专业班级学号学生姓名起讫日期地点指导教师职称2010年7月10日年产5万吨合成氨装置精炼工段的设计摘要：精炼工序是合成氨生产装置中一个非常重要的工序，主要目的是去除合成氨原料气中残存的少量的CO及CO2等杂质，以免氨合成催化剂中毒。由于本设计是小型合成氨生产装置，而且经过脱硫、变换、脱碳净化后仍然具有较高含量的CO、CO2、H2S及O2和，对合成工序催化剂依然具有毒性，所以必须要进一步净化即精炼。本设计采用的精炼方法是工艺比较成熟的铜氨液溶液洗涤法。设计中介绍了铜氨液溶液洗涤法的工艺原理及工艺条

2、件的选择，并通过物料衡算和热量衡算确定了工艺过程中的消耗定额。关键字：精炼、铜液、吸收、游离氨、CO第一章概述一．氨N2+3H2≒2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:"高温高压",下为:"催化剂")氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。（一）氨的性质和用途1．氨的物理性质：无色气体，具特有的强烈刺激性气味。密度0.771克/升(

3、标准状况)，比空气轻。沸点-33.35℃，高于同族氢化物PH3、AsH3，易液化。熔点-77.7℃。液氨密度0.7253克/厘米3，气化热大，达23.35千焦/摩，是常用的致冷剂。极易溶于水，20℃时1体积水能溶解702体积NH3。充满NH3的烧瓶做喷泉实验后得到的稀氨水约为0.045摩/升。用水吸收NH3时要用“倒放漏斗”装置以防倒吸。液氨是极性分子，似水，可发生电离。也能溶解一些无机盐如NH4NO3、AgI。空气中允许NH3最高含量规定为0.02毫克/升，若达0.5％则强烈刺激粘膜，引起眼睛和呼吸器官的症状。2．氨的化学性质：NH3遇Cl2、Hcl气体或浓盐酸有白烟产生。氨水可腐蚀许多

4、金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制HNO3的重要反应，NH3也可以被氧化成N2。NH3是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。3．NH3的制取(1)工业制法N2+3H2=高温高压和催化剂=2NH3(2)实验室制法2NH4Cl+Ca(OH)2=加热=CaCl2+2H2O+2NH3↑(3)简易制法直接加热浓氨水NH3•H2O=加热=NH3↑+H2O将氨水滴在NaOH上往浓氨水中加生石灰[Ca(OH)2]4．用途：主要用途:主要为制造尿素、磷铵、三聚氰胺、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、硝酸、丙烯腈等无机和有机化工产品以及冷冻、塑料、冶金、医药、

5、国防等工业的原料。德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下：N2+3H2≈2NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。二、合成氨工艺及生产原料合成氨工业是基本无机化工之一。氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。从氨可加工成硝酸，现代化学工业中，常

6、将硝酸生产归属于合成氨工业范畴。合成氨工业在20 世纪 初期形成，开始用氨作火炸药工业的原料，为战争服务;第一次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展，对氨的需要量日益增长。50 年代 后氨的原料构成发生重大变化，近30 年来合成氨工业发展很快。  （一）合成氨工艺1.合成氨的工艺过程(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱

7、碳过程以及气体精制过程。①一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO