年產(chǎn)5萬(wàn)噸合成氨裝置精煉工段畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-09-08 21:54本頁(yè)面
【正文】 道，影響生產(chǎn)。 本工藝選擇的銅比是 。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(huì)發(fā)生低價(jià)銅復(fù)鹽的分解，生成醋酸銅沉淀：Cu(NH3)2Ac=CuAc↓ +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)生成碳酸銅沉淀，降低了吸收能力。但游離氨含量不能過(guò)高，否則銅液再生時(shí)，氨損失增大，實(shí)際生成中總氨含量控制在~，游離氨控制在 ~。由于原料氣中含有 CO2，若銅液中醋酸含量不足，就會(huì)生成碳酸銅氨鹽，同時(shí)還會(huì)生成 CuCO3沉淀，使銅液吸收能力降低，影響生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)中選擇 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(guò)低，使銅液黏度增大，同時(shí)易生成碳酸銨結(jié)晶，堵塞設(shè)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。 本設(shè)計(jì)的操 10 作壓力選擇 MPa。提高再生溫度有利于解吸，但溫度過(guò)高，加快了溶解態(tài)的 CO 解吸，使還原作用降低同時(shí)會(huì)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(gè)設(shè)備中完成。然后在還原器中進(jìn)行還原反應(yīng)，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(guò)高， CO 解吸不完全，銅氨液吸收能力低，增強(qiáng)了對(duì)高價(jià)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(shí)間愈長(zhǎng)，則 CO 和 CO2 解吸愈完全，再生后銅氨液的吸收能力就愈強(qiáng)。 在再生過(guò)程加氨的目的是補(bǔ)充銅氨液在使用過(guò)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(dāng)銅比偏低時(shí)，不易及時(shí)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?dú)馐乖偕鷼庵?CO含量降低，減少了回收價(jià)值，并相應(yīng)提高了再生壓力，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。因?yàn)榻饘巽~不直接溶于醋酸和氨的水溶液中，在制備新鮮銅液時(shí)必須加入空氣，這樣金屬就容易被氧化為高價(jià)銅，而形成配合物，反應(yīng)： 2Cu+4HAc+8NH3+O2=2Cu(NH3)4Ac+2H20 生成高價(jià)銅再把金屬銅氧化成低價(jià)銅，從而使銅逐漸溶解。然后，開動(dòng)循環(huán)泵，使溶液循環(huán)，緩緩加入醋酸，并逐漸通入空氣進(jìn)行氧化。在氧化階段，隨著高價(jià)銅離子的增加，要不斷補(bǔ)充氨和醋酸，并控制氨酸比大于 2。在還原過(guò)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(wàn)噸 年生產(chǎn)日： 330天 12 七、原料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格 脫碳?xì)獾慕M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(jì) 脫碳?xì)? 100 精煉氣 0 0 0 100 銅氨液的組成 : 總銅 一價(jià)銅 二價(jià)銅 銅比 總 NH3 醋酸 二氧化碳 危險(xiǎn)性物料的主要物理性質(zhì) : 分子量 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 閃點(diǎn) 燃點(diǎn) 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(jiǎn)述 由壓縮來(lái)氣體（含 %， %）在壓力為 下由塔底進(jìn)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(jī)壓縮后進(jìn)氨合成工序。純凈的再生氣 送至還原器中心管，繼續(xù)加熱到76~79℃，送入再生塔中繼續(xù)解吸 CO， CO2。 第二章 物料衡算和熱量衡算 一、工藝計(jì)算 已知條 件：年產(chǎn)量 5 萬(wàn)噸，每年生產(chǎn) 330 天。 要求精煉氣中（ CO+CO2）≤ 25ml/m3。 （ 1）已知條件 原料氣的組成和數(shù) 量 計(jì)算 1噸 NH3的體積 1000/17*= 14 脫 C氣量 1000/17**1/2*1/=2800M3 精煉氣 3H2+N2=2NH3 1 2 X 1000/17* 放空量 150~180M3 脫 C氣量 2800+150=2950M3 所以氣體的體積為 VH2 =2950*%= 依次可以推求出其他組分 氣體的摩爾數(shù)為 N H2= 氣體的質(zhì)量為 mH2 =N*M=*2= 依次可以推求出其他組分 脫 C氣 成分 H2 N2 CO CO2 O2 CH4 Ar 合計(jì) % m3(標(biāo) ) kmol kg 銅液組成 (單位為 mol/L) 成份 總 Cu Cu+ Cu2+ Cu+/Cu2+ 總 NH3 HAC CO2 銅氨液 銅液進(jìn)塔的 T為 10℃ 進(jìn)塔氣的 T為 35℃ ⑵ 銅液用量的計(jì)算 設(shè)銅氨液出塔對(duì)溫度為 ℃，則銅液對(duì) CO的吸收系數(shù)可以用以下的公式計(jì)算 ㏒ ɑ =*游離 — 氨濃液 /一價(jià) Cu離子濃度 — [NH3] t _—————— 游離氨濃度 mol/L Cu+ —————— 一價(jià) Cu+ 離子濃度 mol/L T —————— 銅液的溫度℃ 15 [NH3] t =總 NH2— 2[Cu+]— 4[Cu2+]— {[HAC] — [Cu+]— 2[Cu2+]}— [CO] = [NH3] t — [Cu+]— 2[Cu2+]— [HAC] — [CO2] =* = ㏒ ɑ=（ *） /— *= ɑ= 所以 反應(yīng)平衡時(shí)， 1噸銅液溶液吸收的 CO的體積 Vco Vco = *（ Pco+ɑ） /[1+ɑPco]= 其中 A ：銅液中一價(jià)銅離子的濃度 mol/L Pco ：體中 Co的分壓 ɑ：吸收系數(shù) 由于吸收率為 70%，所以所須氨的體積數(shù)為： *= 銅液的質(zhì)量 Ｍ＝Ｖ *Ｐ ２６ .５℃時(shí)銅液密度為 M銅 =*1000*= （ 3）溶液在銅液中的氣量和出塔氣量的計(jì)算由于出塔氣中 CO. CO2 O2的量是微量的 所以可以忽略不計(jì) 設(shè)：在 ℃時(shí)銅液對(duì) H2 N2 CH4 Ar 的吸收可以近似看
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