【正文】 600～ 750 千克 。 5 銅液的物理化學(xué)性質(zhì) 常用的銅液相對密度約為 ~，凝滯點(diǎn)約為 12℃ ，冰點(diǎn)在 25℃ 左右，比熱容約為(kg 銅液呈堿性， pH 值一般為 9~10，并且有腐蝕性，特別對人的 眼睛 有強(qiáng)烈的傷害作用，操作時應(yīng)嚴(yán)加防護(hù)。高價銅在一定的條件下能溶解金屬銅，并轉(zhuǎn)化為低價銅離子。所以，總銅含量增加，對吸收有利。一般總銅含量控制在 ~[12]。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。溶液中總氨增加，游離氨也增加，吸收CO 和 CO2能力也增加。另外，還會發(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，會發(fā)生碳酸銅沉淀，這樣降低了吸收能力，嚴(yán)重時會造成設(shè)備的堵塞。實(shí)際生產(chǎn)中銅液中總氨含量控制在 ~，而銅液中的游離氨則控制在 2~ 乙酸含量 銅液中的乙酸主要形成 Cu(NH3)2Ac 和 Cu(NH3)4Ac2，使 銅液穩(wěn)定，并參加吸收 O2 的反應(yīng)。但 HAc 含量也不能過高，因粗銅液再生時溫度較高， HAc 易受熱分解造成損失。 銅液中殘余 CO 和 CO2 銅液中的殘余 CO 和 CO2 對氣體凈化度影響很大。要求再 生后的銅液中 CO5mol/L，CO2。出銅洗塔氣體中 CO+CO2（總稱微量） 25mL/m3，經(jīng)銅液分離器，清除所帶銅液殘液，回壓縮機(jī)六段。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，就會使氨合成催化劑中毒。企業(yè)目前采取的精煉方法為銅氨液洗滌法，銅氨液洗滌法是用含銅鹽的氨溶液吸收原料氣中少量的CO、可使 CO 的含量降至 10mL/m3 以下，同時還能去除原料氣中少量的 CO H2S 和 O2。 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的再生氣逆流相遇。 銅液吸收原理 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 Cu(NH3)Ac?CO： Cu(NH3)2Ac + CO + NH3 ＝ Cu(NH3)Ac?CO 銅液對 CO2 吸收： 2NH3 + CO2 ＝ (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2NH4HCO3 銅液對 O2 吸收： 4Cu(NH3)2Ac + 4NH4Ac + 4NH3?H2O + O2 ＝ 4Cu(NH3)4Ac2 + 6H2O 銅液對 H2S 吸收： 2 NH3?H2O + H2S ＝ (NH4)2S + 2H2O 2Cu(NH3)2Ac + 2H2S ＝ Cu2S ↓+ 2NH4Ac + (NH4)2S 再生部分 銅液中有 60%左右的一氧化碳、二氧 化碳在回流塔中解析出來，與再生器一道，從回流塔上部出來放空或回收，回收時再生氣與高位吸氨器打上來的稀氨水混合后送至凈氨塔底部下來的脫鹽水或稀氨水災(zāi)填料層中逆流接觸，吸氨后從頂部出進(jìn)入再生氣液分離器分離水份送至脫硫崗位羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口。 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。純凈的再生氣經(jīng)緩沖罐，去掉水分，回造氣羅茲機(jī)進(jìn)口重復(fù)使用。然后再經(jīng)上加熱器至 72～ 75℃ 進(jìn)入再生器。解 吸出的氣體經(jīng)回流塔吸收成為再生氣回收利用。然后進(jìn)入水冷器。然后進(jìn)入氨冷器，繼續(xù)降溫，使銅液的溫度降至 8～15℃ ，再經(jīng)銅液過濾器去除雜質(zhì)，經(jīng)銅液泵加壓后送往銅洗塔循環(huán)使用。提高溫度有利于解吸反應(yīng)的進(jìn)行。 再升溫度低，銅液中 CO 不易解吸，溶液中 CO 含量增加，影響銅液的吸收能力。 2 壓力 再生壓力低，對 CO 和 CO2 解吸有利；壓力高， CO 不易解吸，并增加對銅液中高價銅的還原作用，是同比升高。減壓下真空再生，流程和 操 作都比較復(fù)雜，因此多用常壓再生，以能克服管道和設(shè)備阻力達(dá)到回收系統(tǒng)為 準(zhǔn) 。 3 再生時間 再生時間愈長，對 CO 和 CO2 解吸愈完全，再 生后銅液的吸收能力愈強(qiáng)。 4 氨的加入量 再生過程中加 氨 是為了補(bǔ)充是有過程中氨的損耗，以維持其總氨含量在指標(biāo)范圍內(nèi)。若加 氨 量不足，會使銅液的吸收能力減弱。 5 空氣的加入量 當(dāng)高價銅還原過度，銅比過高時，可加入空氣使部分低價銅氧化為高價 銅，降低銅比。因此，操作中應(yīng)盡量少用加空氣的辦法來調(diào)節(jié)銅比?！? 吸收率為 70% 銅洗部分 計算基準(zhǔn) 1 噸氨 原料氣的組成和數(shù)量 H2 ：kgk m o lm 9 7 2 0 0 0 0 7 2 0 0 0 0.82 1 6 17 2 0 0 0 0 3??????? N2：kgk m o lm 8 2 3 5 0 0 05 8 2 3 5 0 0 0.47 0 72 3 5 0 0 0 3??????? CO：kgk m o lm 0 2 5 0 0 0 0 2 5 0 0 0 2 5 0 0 0 3??????? CO2：kgk m o lm . 3??????? O2：kgk m o lm0 1 0 0 1 0 0 01 8 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 3??????? 10 CH4+Ar：kgk m o lm 0 1 3 0 0 08 2 0 1 3 0 0 0 1 3 0 0 0 3??????? 名稱﹨成分 H2 N2 CO CO2 O2 CH4+Ar 合計 含量（ %） 體積（ m3） 3000 kmol kg 銅液用量的計算 (1) 銅液對 CO 的吸收 Cu(NH3) 2Ac+CO+NH3=Cu(NH3) 3Ac） X Y NH3 、 H2O 的氣體由再生器出來，在回流塔中是不等問吸收，計算比較復(fù)雜，為計算簡化起見，該氣量用其平衡分壓（ 35℃ ）時求得，計算結(jié)果為近似值。ct A?? BlogP 式中 A， B， C 為常數(shù)， t 為攝氏溫度 查資料得氨的常數(shù)為： A=1850， B=， C=273 水的常數(shù)為 A=2150， B=， C=273 8 89 5 731 85 08 g P ??? P(NH3)== 4 89 732 15 08 .4 7O)lg ( H 2 ??? P(H2O)== 實(shí)際吸收平衡的 80%，氣相中氨和水蒸氣分壓分別為： 337 =P ( N H 3) P? 15O)P ( H 2 P?? 氣相中氨和水蒸氣的含量分別為 : 33 )( =)V ( N H m???? 32 )( =O)V ( H m???? 成分 H2 N2 CO CO2 O2 CH4+Ar NH3 H2O 合計 體積（ m3） % 100 原氨干基 % 100 每生產(chǎn) 1 噸氨，需向銅液補(bǔ)充氨量為： 14 .2 42 ?? 每生產(chǎn) 1 噸氨，需向銅液補(bǔ)充水量為： ?? 14 銅液減壓后在回流塔的解吸氣量計算 因 H N Ar、 CH CO 在低壓下銅液中溶解度極低，設(shè)其進(jìn)回流塔后解吸 50%，各組分的解吸量為： H2 ? 50%=179。（標(biāo)） O2 ? 50%= m179。（標(biāo)） CO ? 50%=179。（標(biāo)） 解吸氣的物質(zhì)的量為： km m ??? VV 解吸氣的平均相對分子質(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的 H2O、 NH和 CO2，故不會有這三種氣體從銅液中解吸。（標(biāo)） N2 =179。（標(biāo)） CH4+Ar =179。（標(biāo)） H2O、 NH和 CO2 的氣量計算： 由式 . 89 6)lg ( N H3 ??? P(NH3)== 由式 )lg ( H2 ??? P(H2O)== 由式 35 337 6307 )lg ( C O2 ??? P(CO2)== 因?yàn)槭?35 337 6307 )lg ( C O2 ???所采用銅液含 CO2量為 液含 CO2 量為 。 CO2 =179。 合計 m179。 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 其中，出 再生器銅液量計算如下： 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 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 3549 3549 結(jié)論：結(jié)果證明，水冷器和氨冷器總物料平衡?！?)。35= 式中 ——?dú)怏w在 35℃ 時的恒壓平均熱熔， kJ/（ kmol 吸收熱： 17 Q3= )()()()( 22 COQCOVCOQCOV ??? = 70 ??? = 式中 52754——CO 吸收熱 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 時平均比熱容， kJ/(kg 氣體帶出熱： 令氣體出塔溫度為 ℃ Q5= nCpT=247?！?）。 銅液再生部分 回流塔的熱量衡算 (1)入熱 銅液帶入熱： Q1=mcT== 式中， ——銅液在 ℃ 時的平均比熱 容 ， kJ/（ kg 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 ℃ 時的恒壓平均熱熔， kJ/（ kmol ——再生器解吸氣在 78℃ 時的恒壓平均熱熔， kJ/（ kmol 水蒸氣帶入熱： Q3=mI=VMI/Vm 18 =18247。 NH3 溶解熱： Q4=nQ 溶解熱 =V247。35295 = 式中， 35295——NH3 溶解熱， kJ/kmol。VmQ 溶解熱 =247。 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 ℃ 時的平均比