【正文】 而環(huán)境污染對(duì)人體健康會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。對(duì)于上述安全裝置必須加強(qiáng)維護(hù)，保證靈敏好用 。做到器具齊全、安全可靠、文明檢修。而且在合成氨生產(chǎn)中條件多為高溫高壓，在化學(xué)產(chǎn)品的回收過(guò)程中，高溫設(shè)備和高壓容器較多，當(dāng)防護(hù)裝置失靈或操作失誤時(shí)，都有可能引起嚴(yán)重的后果。每個(gè)設(shè)備邊上都要設(shè)置防護(hù)裝置以及緊急事故撤離通道，以確保工作人員的安全。 精制工段車間平面布置必須適合全廠總平面布置的要求，必須從生產(chǎn)需要出發(fā)，最大限度地滿足生產(chǎn)以及設(shè)備維修的要求。因此，設(shè)計(jì)中每隔一定的填料高度，需要設(shè)置液體再分布裝置，即將填料層分段。K)； ??T 系統(tǒng)溫度， K； ??ta 填料的總比表面積， m2/m3； ??wa 填料的濕潤(rùn)比表面積， m2/m3； ??g 重力加速度， ? 108 m/h； ??L? 液體的表面張力， kg/h2(1dyn/cm=12960 kg/h2)； ??C? 填料材質(zhì)的臨界表面張力， kg/h2(1dyn/cm=12960 kg/h2)； ??? 填料形狀系數(shù)。h)[1Pa/m179。) 所選銅液粘度 μ= ρL=1183 kg/m179。) m (kg) 物質(zhì) ρ （ kg/m179。VL=1183? = 原料氣： VV =3000=45454 m3/h WV=n 冷損失取負(fù)荷的 5%，則 Q 損 =（ ） 5%= Q 出 = Q3+ Q4+ Q 損 =113568+ =113568+ Q 入 =Q 出 +=113568+ 得 W= Q 入 =， Q 出 = 忽略計(jì)算誤差，氨冷器總能量守恒。 氨冷器的熱量衡算 (1) 入熱 Q 入 銅液帶入熱： 設(shè)來(lái)自水冷器的銅液，補(bǔ)充水為 38℃ ， Q1=+= 式中， ——水在 38℃ 時(shí)的焓值（ kJ/kg）。 (2) 冷卻水帶出熱： Q5= 式中， ——為 38℃ 時(shí)冷卻水的焓值， kJ/kg。VmQ 溶解熱 =247。 熱水帶出熱： 設(shè)熱水溫度為 85℃ ，則熱水帶出熱為： Q7= 熱損取 入 熱的 2%，則 Q 損 =Q 入 =（ +） =+ Q 出 = Q3+ Q4+ Q5+ Q6+ Q7+ Q 損 =++++++ =1495629+ Q 入 =Q 出 +=1495629+ 所以， W= Q 入 =， Q 出 = 忽略計(jì)算誤差，上加熱器總能量守恒?！?）。 小計(jì)，氣體解吸熱 Q4= Q(NH3) +Q(CO) +Q(CO2) =++ = 干氣體帶出熱： 干氣量 V==179。52754 = Q (CO2) =247。 熱損 按入熱的 1%計(jì)算 Q 損 == Q 出 = Q3 +Q4 +Q 損 =++ =1404778kJ 忽略計(jì)算誤差，下加熱器總熱量守恒。 Q 入 = Q1+ Q2=+= (2) 出熱 Q 出 熱銅液出口溫度為 ℃ 冷銅液帶出熱： Q3= mcT=64= 式中， ——銅液在 64℃ 時(shí)的平均比熱 容 ， kJ/（ kg 下加熱器的熱量衡算 (1) 入熱 Q 入 冷銅液帶入熱： Q1= mcT== 式中， ——銅液在 ℃ 時(shí)的平均比熱 容 ， kJ/（ kg 干氣體解吸熱 Q5=nQ 解吸熱 =V247。35 = 式中， ——干再生氣在 35℃ 時(shí)的恒壓平均熱熔， kJ/（ kmol Q 入 = Q1 +Q2+ Q3+ Q4+ Q5 =++++ = (2) 出熱 銅液帶出熱： 回流塔出口銅液溫度 T 為 ℃ Q1= mcT== 式中， ——銅液在 ℃ 時(shí)的平均比熱 容 ， kJ/（ kg35295 = 式中， 35295——NH3 溶解熱， kJ/kmol。 水蒸氣帶入熱： Q3=mI=VMI/Vm 18 =18247。 干氣帶入熱 Q2=減壓后解吸的干燥氣體帶入熱 +再生器進(jìn)入回流塔的干燥氣體帶入熱 =bbpmbaama p TCVVTCVV ? = ?????? = 式中， ——銅液解吸氣在 ℃ 時(shí)的恒壓平均熱熔， kJ/（ kmol℃ ）。 Q 入 = Q1+ Q2+ Q3=113568++= 出熱 Q 出 銅液帶出熱： 銅液出塔溫度為 ℃ Q4=mcT=T== 式中 ——銅液在 時(shí)平均比熱容， kJ/(kg35= 式中 ——?dú)怏w在 35℃ 時(shí)的恒壓平均熱熔， kJ/（ kmol 加熱器和再生器物料衡算 16 進(jìn)料 出料 物質(zhì) 體積（ m3） 質(zhì)量 kg 物質(zhì) 體積（ m3） 質(zhì)量 kg 進(jìn)再生器的銅液量 出再生器的銅液量 出再生器的解吸氣量 合計(jì) 其中，出 再生器銅液量計(jì)算如下： 出再生器銅液量 =進(jìn)銅洗塔銅液量 補(bǔ)充水量 == 結(jié)論：忽略計(jì)算誤差，上加熱器和再生器的總物料平衡 水冷器和氨冷器物料衡算 水冷器的物料衡算 進(jìn)料 出料 物質(zhì) 體積（ m3） 質(zhì)量 kg 物質(zhì) 體積（ m3） 質(zhì)量 kg 銅液量 銅液量 補(bǔ)充氨量 合計(jì) 氨冷器的物料衡算 進(jìn)料 出料 物質(zhì) 體積（ m3） 質(zhì)量 kg 物質(zhì) 體積（ m3） 質(zhì)量 kg 銅液量 銅液量 3549 補(bǔ)充水量 合計(jì) 3549 3549 結(jié)論：結(jié)果證明，水冷器和氨冷器總物料平衡。 CO2 =179。（標(biāo)） CH4+Ar =179。（標(biāo)） 解吸氣的物質(zhì)的量為： km m ??? VV 解吸氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量為 : k m o l/ ????????????? YMM解吸氣的質(zhì)量為： m=nM=? = 銅洗塔來(lái)的冷銅液 在回流塔中，一方面被預(yù)熱，另一方面吸收有再生器來(lái)的 H2O、 NH和 CO2，故不會(huì)有這三種氣體從銅液中解吸。（標(biāo)） O2 ? 50%= m179。） X Y NH3 、 H2O 的氣體由再生器出來(lái)，在回流塔中是不等問(wèn)吸收，計(jì)算比較復(fù)雜，為計(jì)算簡(jiǎn)化起見(jiàn)，該氣量用其平衡分壓（ 35℃ ）時(shí)求得，計(jì)算結(jié)果為近似值。因此，操作中應(yīng)盡量少用加空氣的辦法來(lái)調(diào)節(jié)銅比。若加 氨 量不足，會(huì)使銅液的吸收能力減弱。 3 再生時(shí)間 再生時(shí)間愈長(zhǎng)，對(duì) CO 和 CO2 解吸愈完全，再 生后銅液的吸收能力愈強(qiáng)。 2 壓力 再生壓力低，對(duì) CO 和 CO2 解吸有利；壓力高， CO 不易解吸，并增加對(duì)銅液中高價(jià)銅的還原作用，是同比升高。提高溫度有利于解吸反應(yīng)的進(jìn)行。然后進(jìn)入水冷器。然后再經(jīng)上加熱器至 72～ 75℃ 進(jìn)入再生器。 銅液再生工藝流程： 吸收了原料氣中 CO 等有害物質(zhì)的銅液溫度升到 25℃ ～ 30℃ ，自銅洗塔底部流出，經(jīng)減壓后，依靠本身余壓，流到回流塔頂部并向塔內(nèi)噴灑。 銅液部分產(chǎn)生原理 銅液吸收氣體中的一氧化碳、二氧化碳、硫化氫等后，從塔底部流出，經(jīng)減壓閥減壓后，送至回流塔底部，噴淋而下于再生器解吸出來(lái)的再生氣逆流相遇。碳化后的原料氣，除H N2 和 CH4 外，還含有 3%左右的 CO、 %～ %的 O2 和微量的 H2S 等有害氣體，這些氣體如不徹底清除，就會(huì)使氨合成催化劑中毒。要求再 生后的銅液中 CO5mol/L，CO2。但 HAc 含量也不能過(guò)高，因粗銅液再生時(shí)溫度較高， HAc 易受熱分解造成損失。另外，還會(huì)發(fā)生亞銅絡(luò)鹽的分解，生成乙酸亞銅沉淀： Cu(NH3)2Ac=CuAc（沉淀） +2NH3 當(dāng)原料氣中 CO2含量高而銅液中游離氨含量不足時(shí)，會(huì)發(fā)生碳酸銅沉淀，這樣降低了吸收能力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備的堵塞。因此當(dāng)總銅含量在 ~，實(shí)際生產(chǎn)中銅比應(yīng)控制在 5~7。所以，總銅含量增加，對(duì)吸收有利。 銅液呈堿性， pH 值一般為 9~10，并且有腐蝕性，特別對(duì)人的 眼睛 有強(qiáng)烈的傷害作用，操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)加防護(hù)。使用時(shí)加水稀釋，加水量以硫酸銅計(jì)算為 1200～ 1500 倍，即用 千克硫酸銅配成的銅氨液原液或粉劑可加水 600～ 750 千克 。由于銅液中有游離氨，所以據(jù)偶吸收 CO2和 H2S 的能力。如將銅液置于空氣中，則低價(jià)銅離子易被空氣中的氧氣氧化為高價(jià)銅離子。其中乙酸亞銅絡(luò)二氨和游離氨是吸收 CO 的主要成分。但甲烷化 反應(yīng)中需消耗氫氣，且生成對(duì)合成氨無(wú)用的惰性組分 ──甲烷。氨合成反應(yīng)式如下 [11]： N2+3H2→2NH3(g)=4 合成氨精制工段方法的選擇 原料氣精制的主要方法 原料氣經(jīng)一氧化碳變換和二氧化碳脫除后，尚含有少量一氧化碳和二氧化碳，在送往氨合成系統(tǒng)前，為使它們總的含量少于 10ppm，必須進(jìn)一步加以脫除。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物 (CO+CO2)含量 脫除到 10cm3/m3 以下，但是需要消耗有效成分 H2，并且增加了惰性氣體 CH4 的含量。一類是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化 MDEA法， MEA法等。因此變換氣中CO2 的脫除必須兼顧這兩方面的要求。 脫硫脫碳過(guò)程 各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過(guò)程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。合成氨需要的兩種組分是 H2 和 N2，因此需要除去合成氣中的 CO。 合成氨的生產(chǎn)工藝及主要方法 原料氣的制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。中國(guó)開(kāi)發(fā)的用氨水脫除二氧化碳直接制碳酸氫銨新工藝，以及中國(guó)、意大利等國(guó)開(kāi)發(fā)的變換氣氣提法聯(lián)合生產(chǎn)尿素工藝，都有明顯的優(yōu)點(diǎn) [6]?，F(xiàn)在已提出以天然氣為原料的節(jié)能型合成氨新流程多種，每噸液氨的設(shè)計(jì)能耗可降低到約 。 合成氨發(fā)展前景 原料路線的變化方向。凈化了的氣體與氮一起混合而導(dǎo)入合成系統(tǒng) [15]。經(jīng)還原的一種鎳催化劑可在第一段及第二段車釗七 爐中使用。 上個(gè)世紀(jì)三十年代中期 ， 已發(fā)展了用烴的催化劑和非催化轉(zhuǎn)化法制氫。當(dāng)焦炭因吸熱反應(yīng)被充分冷 卻時(shí)，即停止通蒸汽而改通空氣。 29 1 年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸合成氨精制工段工藝設(shè)計(jì) 1 前言 氨是重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位；同時(shí)也是能源 消耗 的大戶，世界上大約有 10%的能 源用于氨的合成。 29 參考文獻(xiàn) ： 27 設(shè)備的布置原則 8 5 工藝計(jì)算 2 4 合成氨精制工段方法的選擇 2 氨的性質(zhì) 1 3 合成氨的概述 1 合成氨發(fā)展前景 1 2 背景介紹 III 1 前言 進(jìn)行了相關(guān)的物料衡算和熱量衡算，確定了工藝過(guò)程中的消耗定額，并計(jì)算了主要設(shè)備 —銅洗塔的塔徑、塔高等相關(guān)參數(shù)。經(jīng) CO變換和脫硫脫碳后的原料氣中尚含有少量殘余的 CO和 CO2，它們會(huì)毒害氨合成催化劑。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制工序。 關(guān)鍵詞 精制工藝 銅氨液 吸收 CO CO2 III The Design of the Refining Section in the Productio