【正文】 kmol kg 物料衡算 進料 出料 成分 m3 Kg 成分 m3 Kg 原料氣 2950 精煉氣 1087 銅氨液 銅氨液（包含 17 溶解的氣體 量） 合計 2. 再生部分 由于再生過程中銅液的溫度比吸收時要高，因此再生時就會有部分氨氣和水蒸氣被揮發(fā)出來，為了保證銅液的吸收能力，再生過程中應該及時補充水和氨。 第二章 物料衡算和熱量衡算 一、工藝計算 已知條 件：年產(chǎn)量 5 萬噸，每年生產(chǎn) 330 天。 六、生產(chǎn)制度： 年產(chǎn)量： 5萬噸 年生產(chǎn)日： 330天 12 七、原料及產(chǎn)品的主要技術規(guī)格 脫碳氣的組成： H N CO、 CO O Ar+CH NH3 精煉氣的組成： H N CH4+Ar 各組分所站的比例 成分 名稱 H2 N2 CO CO2 O2 CH4+Ar 合計 脫碳氣 100 精煉氣 0 0 0 100 銅氨液的組成 : 總銅 一價銅 二價銅 銅比 總 NH3 醋酸 二氧化碳 危險性物料的主要物理性質(zhì) : 分子量 熔點 沸點 閃點 燃點 爆炸極限 NH3 17 651 630 %28% %82% CO 28 205 641 H2 2 580 75 CH4 16 188 650 15 六、生產(chǎn)流程及工藝流程簡述 由壓縮來氣體（含 %， %）在壓力為 下由塔底進入與塔頂灑下 8~12℃的銅氨液在吸收塔中逆流接觸，氣體中的一氧化碳、二氧化碳及氧被銅氨液吸收， 出銅洗塔的 精煉氣體［（ CO+CO2）〈 25ml/m3］至塔上分離霧沫后回壓縮 機壓縮后進氨合成工序。在氧化階段，隨著高價銅離子的增加，要不斷補充氨和醋酸，并控制氨酸比大于 2。因為金屬銅不直接溶于醋酸和氨的水溶液中，在制備新鮮銅液時必須加入空氣，這樣金屬就容易被氧化為高價銅，而形成配合物，反應： 2Cu+4HAc+8NH3+O2=2Cu(NH3)4Ac+2H20 生成高價銅再把金屬銅氧化成低價銅，從而使銅逐漸溶解。最終氨的加入量確定為 7~10Kg。 在再生過程加氨的目的是補充銅氨液在使用過程中損失的氨，以維持其總氨含量在正常范圍內(nèi)。最終再生壓力一般維持在 300~800Pa。 再生壓力是指再生器銅氨液液面上的氣相壓力。為解決這一矛盾，再生中采用分階段控制溫度的方法，使解吸，還原分別在回流塔、還原器和再生塔三個設備中完成。 本設計的操 10 作壓力選擇 MPa。但溫度過低，使銅液黏度增大，同時易生成碳酸銨結(jié)晶，堵塞設備，增加系統(tǒng)阻力，一般銅液溫度以 8~12℃為宜。 本設計中選擇 mol/L。但游離氨含量不能過高，否則銅液再生時，氨損失增大，實際生成中總氨含量控制在~，游離氨控制在 ~。由于配合氨和固定氨的值隨銅離子及酸根的濃度而異，所以溶液中總氨增加，游離氨也增加，吸收 CO 和 CO2的能力增加。但銅比過高，會出 現(xiàn)金屬銅沉淀： 2Cu+ = Cu2+ + Cu↓ 9 這樣不僅使溶液中總銅含量下降，降低吸收能力，還會堵塞設備和管道，影響生產(chǎn)。但是，總銅含量取決于銅在銅液中的溶解度，總銅過高，銅液的粘度增大，阻力增加，增加動力消耗，又容易發(fā)生帶液現(xiàn)象。反應式如下： Cu(NH3)3AcCO → Cu(NH3)2Ac + CO↑ + NH3↑－ Q (NH3)2CO3 → 2NH3↑ + CO2↑ + H2O － Q NH3HCO3 → NH3↑ + CO2↑ + H2O － Q (NH3)2S → 2NH3↑ + H2S － Q 解吸反應是吸熱和體積增加的反應，因此，升高溫度，降低壓力對解吸反應有利。為了恢復其吸收能力，必須進行再生，循環(huán)使用。H 2O + O2 = 4 Cu(NH3)4Ac2 +6 H2O + Q 這是一個不可逆的氧化反應，能夠很完全地把氧脫除。 ② 對 H2S 的吸收也是依靠 銅液中的游離氨，反應式如下： 2NH3因此采用高效率的銅洗塔，強化傳質(zhì)過程，可提高吸收 CO 的速度。同時由于吸收反應是可逆放熱體積縮小的反應，所以提高壓力降低溫度，增加銅氨液中低價銅和游離氨的濃度，也有利于 CO 吸收反應的進行。 ⑴ 銅液對 CO 的吸收 在有游離氨存在的條件下， Cu(NH3)2Ac 和 CO 作用，生成一氧化碳醋酸三氨合銅，反應式為： Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 = Cu(NH3)3Ac 銅在兩種配合物中分別以低價銅離子和高價銅離子兩種形態(tài)存在，兩者濃度之比 （ Cu+/Cu2+） 稱為銅比，兩者濃度之和 （ Cu++Cu2+） 稱為總銅 氨在溶液中以三種形式存在：⑴配合氨，有 Cu(NH3)2+ 、 Cu(NH3)42+；⑵固定氨，呈 NH4+形態(tài)；⑶游離氨，為物理溶解狀態(tài)的氨。 三、銅氨液 洗滌法的吸收原理 醋酸銅氨液通常稱銅氨液或銅液，是由醋酸、銅、氨和水經(jīng)過化學反應后制成的一種溶液。甲烷化法具有工藝簡單，凈化度高，操作方便，費用低的優(yōu)點，因此被大型氨廠普遍采用。 采用方法是原料煤通過固定床間歇法制得以 H CO、 N2 為主的半水煤氣 ，制得的半水煤氣在用 ADA 法脫出其中的 H2S，在通過一氧化碳中溫變換，并用碳丙烯 酯 法脫出其中的大量碳后的一個工序 （ CO≤% CO2≤ %） 其目的是去除原料氣中少量的 CO、 CO2 、H2S 及 O2 一、精煉工段的任務 半水煤氣經(jīng)過脫硫、變換和脫碳后，氣體中仍然含有約 3%左右的 CO、%~%的 CO2， %~%的 O2 和微量的 H2S 等有害氣體，如果不徹底去除，就會使氨合成催化劑中毒。設計的精煉工序是以煤為原料年產(chǎn) 5 萬噸合成氨裝置中的一個工序。由于本設計是小型合成氨生產(chǎn)裝置，而且經(jīng)過脫硫、變換、脫碳凈化后仍然具有較高含量的 CO、 CO H2S 及 O2和，對合成工序催化劑依然具有毒性，所以必須要進一步凈化即精煉。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本設計采用的精煉方法是工藝比較成熟的銅氨液溶液洗滌法。采用方法是 原料煤通過固定床間歇法制得以 HCO、 N2 為主的半水煤氣 ，制得的半水煤氣在用 ADA 法脫出其中的 H2S，在通過一氧化碳中溫變換，并用碳丙烯 酯 法脫出其中的大量碳后的一個工序 （ CO≤% CO2≤ %） 其目的是去除原料氣中少量的 CO、 CO2 、 H2S 及 O2。因此，精煉工序的主要任務就是將脫碳工序來的原料 5 氣，通過化學或物理的方法清除，使（ CO+CO2） ≤25ml/m3。 （ 3）液氮洗滌