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1、銅氨液吸收基本原理一、吸收一氧化碳反應銅氨液吸收CO是靠溶液中亞銅絡氨鹽和游離氨進行反應，化學反應方程式表示如下：醋酸亞銅絡二氨一氧化碳醋酸亞銅三氨吸收機理：第一步，CO與銅液相接觸，氣體中的CO溶解于銅液中（物理過程）；第二步，在游離氨存在的條件下，CO與銅液中的低價銅復鹽作用生成絡合物，即一氧化碳醋酸亞銅三氨（化學過程）。二、吸收二氧化碳的反應銅液有吸收CO2能力，是因銅液中有游離氨存在，其反應如下：（1—1）反應生成的碳酸銨繼續(xù)吸收CO2，生成碳酸氫銨，其反應如下：（1—2）在銅洗塔中，銅液吸收CO2的過程，氣相中的CO2含量與銅液中CO2含量有關。銅液中CO2含量隨銅液中氨含量不同而
2、不同。由上式（1—1）可知，兩者生成碳酸銨溶液。在不同溫度下，氣相與液相平衡的CO2含量也不同。溫度高，CO2平衡含量高。綜上所述，銅液塔出口氣體CO2的凈化度隨銅液中CO2含量、游離氨含量和銅液溫度三因素而變。即銅液中含CO2低、游離氨高和銅液溫度低，出塔氣相凈化度高。式（1—1）和（1—2）均為放熱反應。進銅洗系統(tǒng)氣體中含CO2愈高，反應放熱愈多，過高的CO2含量，使銅塔的操作溫度迅速上升，導致銅液的吸收效率會因此迅速減退。目前對于丙碳和高壓水洗脫碳的流程，嚴格控制進銅洗系統(tǒng)原料氣中CO2含量，是保證精煉工段正常操作的必要條件。在吸收操作中，還須注意，吸收溫度過低時，吸收CO2后生成的碳
3、酸氫銨和碳酸銨易產生結晶；當銅液中醋酸和氨含量不足時，銅液吸收CO2后，又會生成碳酸銅沉淀。所以這些，都會造成設備和管道堵塞而影響生產。三、銅液吸收氧的反應，是依賴銅液中低價銅被氧化而進行的，其反應如下：（1—3）（1—4）銅液吸收氧后，將低價銅Cu+氧化成高價銅Cu2+（1—5）四、吸收二氧化硫的反應銅氨液吸收硫化氫有以下三種反應；（1—6）（1—7）（1—8）進精煉系統(tǒng)原料氣的硫化氫含量要求小于10mg/m3。硫化氫與銅氨液中低價銅中的氨生成硫化氫，見上式（1—6）。如原料氣中硫化氫含量過高，會與銅氨液中低價銅及高價銅的絡合物，生成硫化銅沉淀，見式（1—7）、（1—8），堵塞設備和管道，
4、并引起總銅下降、氣體帶液和氨含量減少等生產事故。所以原料氣中硫化氫含量應嚴格控制。４、銅氨液再生和還原原理為了使吸收CO和CO2后的銅液能循環(huán)使用，必須經過再生處理。再生過程是物理和化學、傳質和傳熱的過程，同時銅液的再生還必須消耗熱能以及冷凍量。銅氨液再生的過程，是使銅氨液（在銅液塔中）在吸收CO、CO2及部分游離NH3、O2、H2S等氣體后，在加熱或同時在減壓條件下使氣體組分從溶液中解吸溢出，隨即補充適量的液氨至溶液中以恢復其原有的吸收能力。再生后的溶液，在12MPa壓力或在更高的壓力下再進入銅液塔，與出銅液塔的但氮氫混合氣成平衡。因此，銅洗后氮氫混合氣的凈化度決定于吸收溶液加熱再生后殘余
5、CO的含量。所以再生過程是清除少量CO過程的一個重要環(huán)節(jié)。一、銅氨液再生銅氨液再生是將吸收CO等氣體后的絡合物以及其他化合物（如碳酸氫銨、硫化銨）經過加熱分解，放出CO、CO2、NH3及H2S。其反應如下：（1—9）（1—10）（1—11）（1—12）在再生過程中還包括還原過程，但它不是吸氧反應的逆過程，而是液相CO中的先與低價銅離子作用。（1—13）生成的金屬銅在高價銅存在下再被氧化為低價銅，與此同時，高價銅本身也可能直接被CO還原。（1—14）以上這些反應，其總的結果是高價銅還原成低價銅，而CO則氧化成CO2，后者好比是CO的燃燒過程，因此，稱為濕法燃燒。二、銅氨液還原再生中，完成高價銅
6、還原成低價銅的反應，以提高銅液的銅比：（1—15）（1—16）由上述反應，高價銅并非直接還原成低價銅，而是高價銅先還原成金屬銅，然后金屬銅再被氧化成低價銅。高價銅也可直接將CO氧化成CO2：（1—17）上述還原反應的結果，使銅液的銅比升高。但銅比過高，超過銅比極限，導致金屬銅析出。所以由還原反應式上式（1—15)可知，維持銅液中Cu2+的一定濃度，有利于銅液中CO的徹底清除，并防止金屬銅析出。由上式(1—17)可知，提高銅液的銅比，是依靠CO的還原作用。該CO是銅液中絡合物中CO的。若銅液中CO少，還原作用減弱，銅比難以維持。目前大部分小合成氨廠的變換工段，采用中變串低變的流程，變換氣中的C
7、O從原來控制的3.0%降低到1～2%，CO含量比原來的低得多，必須加強再生過程的還原反應，才能維持正常的銅比。變換氣經壓縮機壓縮，用水（或熱鉀堿溶液等）除去其中大部分CO2后，再由壓縮機加壓到12～13MPa送至銅氨液洗滌系統(tǒng)。氣體自銅氨液洗滌塔（簡稱銅洗塔）的底部進入，自下而上與塔頂噴淋下來的銅氨液逆流接觸，氣體中CO、CO2、H2O和O2等即為銅氨液吸收。如果洗滌后氣體中CO＋CO2〈10ml/m3，即可
