年產(chǎn)5萬噸合成氨裝置煉工段的論文(doc畢設論文)-展示頁
2025-07-03 02:24本頁面
【正文】 /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。由于銅液中存在游離氨，所以具有吸收CO2和H2S的能力，且具有強烈的氨味。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首先是氣體中的CO與銅液接觸被溶解，然后CO再與低價銅和氨反應生成配合物，并放出熱量。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。銅液吸收CO的過程是CO從氣相主體擴散到氣液相界面，與溶液進行化學反應，然后生成物再擴散到液相主體。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。① 對CO2的吸收是依靠銅液中的游離氨，反應式如下：2CO2 + NH3 + H2O = (NH3)2CO3 + Q(NH3)2CO3 + NH3 + H2O = 2NH3HCO3 + Q 以上的兩個反應是放熱反應，能使吸收塔中銅液的溫度上升，從而影響銅液的吸收能力，同時生成的碳酸銨和碳酸氫銨在低溫時容易結晶，當HAc和NH3不足時，還會生成碳酸銅沉淀。② 對H2S的吸收也是依靠銅液中的游離氨，反應式如下：2NH3所以，要求進銅洗系統(tǒng)的原料氣中H2S的含量越低越好。H2O + 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。根據(jù)以上分析，原料氣中的COH2S和O2的含量不能太高，否則會影響銅液的吸收能力。為了恢復其吸收能力，必須進行再生，循環(huán)使用。此外還要適當補充銅液在整個過程中所消耗的氨、銅、HAc和水。反應式如下：Cu(NH3)3AcCO → Cu(NH3)2Ac + CO↑ + NH3↑－ Q(NH3)2CO3 → 2NH3↑+ CO2↑+ H2O － QNH3HCO3 → 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。反應如下：Cu(NH3) 2+ + CO + H2O → 2Cu + CO2↑+ 2NH4+ + 2NH3↑－Q生成的金屬很活潑，在高價銅存在的條件下再被氧化成低價銅：Cu + Cu2+ = 2Cu+ － Q同時，高價銅也可以直接被CO還原：2Cu(NH3) 42+ + CO + H2O → 2Cu(NH3) 2+ + CO2↑+ 2NH4+ － Q由此可見銅比的提高主要是CO的作用，如果銅液中的CO少，還原作用弱，銅比難以提高，所以要保證再生過程中的還原反應，才能維持正常的生產(chǎn)銅比。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。② 銅比：總銅一定，提高銅比，即提高低價銅的含量，可以提高銅液吸收CO的能力。因此實際的銅比應控制在5~7。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。如果銅液中游離氨不足，會發(fā)生低價銅復鹽的分解，生成醋酸銅沉淀：Cu(NH3)2Ac=CuAc↓+2NH3↑ 當原料氣中CO2含量高而銅液中游離氨含量不足時，會生成碳酸銅沉淀，降低了吸收能力。但游離氨含量不能過高，否則銅液再生時，氨損失增大，~，~。由于原料氣中含有CO2，若銅液中醋酸含量不足，就會生成碳酸銅氨鹽，同時還會生成CuCO3沉淀，使銅液吸收能力降低，影響生產(chǎn)。 mol/L。降低銅液吸收溫度，既能增加銅液的吸收能力，又有利于銅洗氣中CO含量的降低。但溫度過低，使銅液黏度增大，同時易生成碳酸銨結晶，堵塞設備，增加系統(tǒng)阻力，一般銅液溫度以8~12℃為宜。提高銅洗操作壓力，氣體中CO分壓也隨之增加，銅液的吸收能力增大。 MPa。提高再生溫度有利于解吸，但溫度過高，加快了溶解態(tài)的CO解吸，使還原作用降低同時會使氨和醋酸損失大。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。然后在還原器中進行還原反應，溫度控制在60~68℃。再生壓力是指再生器銅氨液液面上的氣相壓力。再生壓力過高，CO解吸不完全，銅氨液吸收能力低，增強了對高價銅的還原作用使銅比升高。最終再生壓力一般維持在300~800Pa。再生時間愈長，則CO和CO2 解吸愈完全，再生后銅氨液的吸收能力就愈強。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)。但由于還原作用減弱，當銅比偏低時，不易及時調(diào)整和糾紛。最終氨的加入量確定為7~10Kg。由于空氣中的氮氣使再生氣中CO含量降低，減少了回收價值，并相應提高了再生壓力，因此操作中應盡量少用加空氣的辦法來調(diào)節(jié)銅比。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。然后，開動循環(huán)泵，使溶液循環(huán)，緩緩加入醋酸，并逐漸通入空氣進行氧化。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。在還原過程中，銅氨液繼續(xù)循環(huán)，溫度維持在55~65℃。六、生產(chǎn)制度： 年產(chǎn)量：5萬噸 年生產(chǎn)日：330天 七、原料及產(chǎn)品的主要技術規(guī)格 脫碳氣的組成：HNCO、COOAr+CHNH3 精煉氣的組成：HNCH4+Ar 各組分所站的比例 成分名稱H2N2COCO2O2CH4+Ar合計脫碳氣100精煉氣00
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