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《年產(chǎn)100噸合成氨銅氨液洗滌與再生工設計.》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、化工原理設計作業(yè)年產(chǎn)100噸合成氨銅氨液洗滌與再生工段設計姓名：班級：指導教師：提交日期：2013年06月26日目錄1概述12工藝原理12.1醋酸銅氨液的組成12.2銅液吸收原理22.2.1銅液吸收CO的反應原理和特點22.2.1銅液吸收其他有害氣體的原理和有害氣體含量過高的危害22.3銅液再生原理33操作條件44工藝流程圖55工藝流程說明56工藝計算67銅洗設備選型118銅洗設計結束語與體會12參考文獻121概述合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)中精煉采用銅洗裝置。醋酸銅氨液洗滌法(簡稱銅洗)是最古老的方法。早在1913年就開始應用，迄今有近一百年的歷史，銅洗法以其工藝成熟、
2、操作彈性大，長期在中小型合成氨廠占據(jù)主導地位。銅洗是在高壓低溫條件下，用醋酸銅液吸收來自脫碳后氫氮氣中的二氧化碳、一氧化碳、氧和硫化氫等有害氣體，制得合格的銅洗氣體吸收氣體后的銅液經(jīng)減壓、加溫后,再生循環(huán)使用,解吸出來的再生氣體及其夾帶出來的氨均回收利用。2工藝原理[3]變換氣經(jīng)過凈化后仍含有少量的CO、CO2、O2、H2S等有害氣體，工業(yè)上常用銅洗法精制原料氣。2.1醋酸銅氨液的組成銅洗法的溶液醋酸銅氨溶液是由醋酸銅和氨通過化學反應后制成的一種溶液，簡稱銅液，其組成為Cu（NH3）2Ac（醋酸亞銅絡二氨）。2.2銅液吸收原理2.2.1銅液吸收CO的反應原理
3、和特點銅氨液吸收CO是在游離氨存在下，依靠低價銅離子進行的,其反應如下：Cu(NH3)2Ac+CO(液相)+NH3Cu(NH3)3Ac·CO+Q銅氨液吸收CO的作用，首先是CO與銅氨液接觸而被溶解，CO再和低價銅離子作用生成絡合物，并有熱量放出。從以上反應式可以看出銅氨液吸收CO的反應有以下特點：·銅氨液與CO之間的反應是可逆的，按操作條件的不同，反應可以向右或向左進行，反應向右進行稱為吸收，向左則稱為解吸。·CO必須首先溶解于銅氨液中才能起化學反應。而CO在銅氨液中的溶解度是隨著溫度的升高而降低的，所以降低溫度有利于CO的溶解。同時這一反應是放熱的，降低溫
4、度有利于反應向右進行?！O在銅氨液中的溶解度隨著壓力的增高而增大，所以提高壓力有利于CO的溶解。另外，這是個體積縮小的反應過程，對于體積縮小的過程，提高壓力是有利的?！ぴ黾臃磻锏臐舛?，有利于該吸收反應進行。因此，增加游離氨量與低價銅離子的濃度，對吸收一氧化碳是有利的。122.2.1銅液吸收其他有害氣體的原理和有害氣體含量過高的危害 銅氨液除能吸收CO外，還能吸收CO2、O2、H2S等有害氣體。（1）吸收CO2是依靠銅氨液中的游離氨，反應如下。2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3+Q生成的(NH4)2CO3會繼續(xù)吸收CO2而生成NH4HCO3(NH
5、4)2CO3+CO2+H2O2NH4HCO3+Q以上兩個反應都是放熱反應，在吸收過程中會放出大量熱量，使銅液溫度上升，影響吸收能力。生成的碳酸銨和碳酸氫銨在溫度較低時易于結晶；當銅氨液中的醋酸和氨量不足時，銅液吸收CO2后又會生成碳酸銅沉淀，所有這些，都將造成設備和管道堵塞，影響生產(chǎn)。所以，進入銅洗系統(tǒng)的原料氣中CO2的含量不可太高，并且銅液中應有足夠的氨和醋酸含量。此外，由以上反應式可知，若銅液中的CO2量愈大，游離氨愈少，則吸收后氣體中殘留的CO2也愈多。同時與溫度也有關系，低溫有利于CO2的吸收，高溫有利于解吸，若新鮮銅氨液中CO2含量小于1.5mol
6、/L,則當溫度為10℃時，經(jīng)銅洗后氣體中的CO2含量可低于10mL/m3。（2）銅氨液吸收O2的反應是依靠低價銅進行的，其反應如下。4Cu(NH3)2Ac+8NH3+4HAc+O24Cu(NH3)4Ac2+2H2O+Q銅氨液吸收氧以后，便使其中的低價銅氧化成高價銅，銅比因此降低，銅液的吸收能力也就減弱。由上反應式可看出，一個O2分子可以使四個Cu+氧化成Cu2+。若1m3銅液能處理500m3（標）原料氣，氣體中的O2含量為0.1%，它可將的Cu+氧化。若每立方米銅氨液中含Cu+總量為1.85kmol，則被氧化的Cu+占如果入銅洗塔氣體中的氧含量高至1%，則幾
7、乎50%的Cu+被氧化成Cu2+。所以氣體含氧量愈低愈好。（3）銅氨液吸收硫化氫的反應主要是依靠其中的氨水，其反應如下。2NH3?H2O+H2S(NH4)2S+2H2O+Q除上述反應外，還可能有H2S溶解在銅氨液中與低價銅離子起反應生成硫化亞銅沉淀。2Cu(NH3)2Ac+H2S=Cu2S↓+2NH4Ac+(NH4)2S12微量硫化氫，是能被銅氨液吸收而除去的。但是，如果原料氣中H2S含量過高，不僅要多消耗氨；而嚴重的是H2S與銅起反應，生成黑色的硫化亞銅沉淀，堵塞設備、管道和填料層，不僅影響正常生產(chǎn)，還導致銅耗過高。因此，原料氣中的H2S含量愈低愈好。2.
8、3銅液再生原理銅氨液吸收了CO、CO2、O2和H2S
