年产_x_万吨合成氨铜洗工段带控制点的工艺流程设计

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1、惠州学院HUIZHOUUNIVERSITY化工设计作业合成氨铜洗工段带控制点的工艺流程设计姓名：黄坚武（070602109）黄健榜（070602110）黄庆卫（070602111）黄志成（070602112）指导教师：王春花提交日期：2010年10月12日目录1概述12工艺原理12.1醋酸铜氨液的组成12.2铜液吸收原理22.2.1铜液吸收CO的反应原理和特点22.2.1铜液吸收其他有害气体的原理和有害气体含量过高的危害22.3铜液再生原理33操作条件44工艺流程说明55工艺流程附图5参考文献61概述我国的氮肥工业自20

2、世纪50年代以来，不断发展壮大，目前合成氨产量已跃居世界第一位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨、尿素的技术，形成了特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的生产格局。目前合成氨总生产能力为4500万t/a左右，氮肥工业已基本满足了国内需要，在与国际接轨后，具备与国际合成氨产品竞争的能力，今后发展重点是调整原料和产品结构，进一步改善经济性。[1]氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料,自从1909年哈伯研究成功工业氨合成方法以来,合成氨工业已走过了101年的历程。

3、近年来合成氨工业发展很快,大型化、低能耗、清洁生产是合成氨装置发展的主流,技术改进的主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等方面。目前合成氨产量以中国、苏联、美国、印度等国为最高,约占世界总产量的一半以上。我国合成氨工业经过50多年的发展,产量已跃居世界第一位，我国目前有大型合成氨装置共计34套，生产能力约1000万t/a。[2]合成氨生产系统中精炼采用铜洗装置。醋酸铜氨液洗涤法(简称铜洗)是最古老的方法。早在1913年就开始应用，迄今有近一百年的历史

4、，铜洗法以其工艺成熟、操作弹性大，长期在中小型合成氨厂占据主导地位。铜洗是在高压低温条件下，用醋酸铜液吸收来自脱碳后氢氮气中的二氧化碳、一氧化碳、氧和硫化氢等有害气体，制得合格的铜洗气体吸收气体后的铜液经减压、加温后,再生循环使用,解吸出来的再生气体及其夹带出来的氨均回收利用。2工艺原理[3]变换气经过净化后仍含有少量的CO、CO2、O2、H2S等有害气体，工业上常用铜洗法精制原料气。2.1醋酸铜氨液的组成铜洗法的溶液醋酸铜氨溶液是由醋酸铜和氨通过化学反应后制成的一种溶液，简称铜液，其组成为Cu（NH3）2Ac（醋酸亚铜

5、络二氨）。62.2铜液吸收原理2.2.1铜液吸收CO的反应原理和特点铜氨液吸收CO是在游离氨存在下，依靠低价铜离子进行的,其反应如下：Cu(NH3)2Ac+CO(液相)+NH3Cu(NH3)3Ac·CO+Q铜氨液吸收CO的作用，首先是CO与铜氨液接触而被溶解，CO再和低价铜离子作用生成络合物，并有热量放出。从以上反应式可以看出铜氨液吸收CO的反应有以下特点：·铜氨液与CO之间的反应是可逆的，按操作条件的不同，反应可以向右或向左进行，反应向右进行称为吸收，向左则称为解吸。·CO必须首先溶解于铜氨液中才能起化学反应。而CO在

6、铜氨液中的溶解度是随着温度的升高而降低的，所以降低温度有利于CO的溶解。同时这一反应是放热的，降低温度有利于反应向右进行。·CO在铜氨液中的溶解度随着压力的增高而增大，所以提高压力有利于CO的溶解。另外，这是个体积缩小的反应过程，对于体积缩小的过程，提高压力是有利的。·增加反应物的浓度，有利于该吸收反应进行。因此，增加游离氨量与低价铜离子的浓度，对吸收一氧化碳是有利的。2.2.1铜液吸收其他有害气体的原理和有害气体含量过高的危害　　铜氨液除能吸收CO外，还能吸收CO2、O2、H2S等有害气体。（1）吸收CO2是依靠铜氨液

7、中的游离氨，反应如下。2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3+Q生成的(NH4)2CO3会继续吸收CO2而生成NH4HCO3(NH4)2CO3+CO2+H2O2NH4HCO3+Q以上两个反应都是放热反应，在吸收过程中会放出大量热量，使铜液温度上升，影响吸收能力。生成的碳酸铵和碳酸氢铵在温度较低时易于结晶；当铜氨液中的醋酸和氨量不足时，铜液吸收CO2后又会生成碳酸铜沉淀，所有这些，都将造成设备和管道堵塞，影响生产。所以，进入铜洗系统的原料气中CO2的含量不可太高，并且铜液中应有足够的氨和醋酸含量。此外，由以上反应式可知

8、，若铜液中的CO2量愈大，游离氨愈少，则吸收后气体中残留的CO2也愈多。同时与温度也有关系，低温有利于CO2的吸收，高温有利于解吸，若新鲜铜氨液中CO2含量小于1.5mol/L,则当温度为10℃时，经铜洗后气体中的CO2含量可低于10mL/m3。6（2）铜氨液吸收O2的反应是依靠低价铜进行的，其反应如下。4Cu(NH