年产5万吨合成氨装置精炼工段的设计 毕业设计论文.doc

目录 第一章 概述 2 一、精炼工段的任务 2 二、工艺方法的选择 3 （1）铜氨液洗涤法 3 （2）甲烷化法 3 （3）液氮洗涤法 3 三、铜氨液洗涤法的吸收原理 4 1.铜液的组成 4 2.铜液吸收原理 4 3.铜液的再生原理 6 四、铜洗操作和铜液再生工艺条件的选择 6 （一）铜洗部分 6 （二）再生部分 8 五、铜液的制备 9 六、生产制度： 10 七、原料及产品的主要技术规格 10 第二章 物料衡算和热量衡算 11 一、工艺计算 11 二、物料衡算 12 1.铜洗部分 12 2. 再生部分 15 三、热量横算 18 1、铜洗部分 18 2. 铜液再生部分 20 四、消耗定额的计算 22 第三章 工艺流程图 23  年产5万吨合成氨装置精炼工段的设计 摘要：精炼工序是合成氨生产装置中一个非常重要的工序，主要目的是去除合成氨原料气中残存的少量的CO及CO2等杂质，以免氨合成催化剂中毒。由于本设计是小型合成氨生产装置，而且经过脱硫、变换、脱碳净化后仍然具有较高含量的CO、CO2、H2S及O2和，对合成工序催化剂依然具有毒性，所以必须要进一步净化即精炼。本设计采用的精炼方法是工艺比较成熟的铜氨液溶液洗涤法。设计中介绍了铜氨液溶液洗涤法的工艺原理及工艺条件的选择，并通过物料衡算和热量衡算确定了工艺过程中的消耗定额。 关键字：精炼、铜液、吸收、游离氨、CO 引言：本设计的依据是以南京化学工业公司合成氨生产装置。设计的精炼工序是以煤为原料年产5万吨合成氨装置中的一个工序。采用方法是原料煤通过固定床间歇法制得以H2、CO、N2为主的半水煤气H2S，在通过一氧化碳中温变换，并用碳丙烯酯≤3.1% CO2≤ 0.2%）其目的是去除原料气中少量的CO、CO2 、H2S及O2。本设计的依据是以南京化学工业公司合成氨生产装置。设计的精炼工序是以煤为原料年产万吨合成氨装置中的一个工序。H2、CO、N2为主的半水煤气H2S，在通过一氧化碳中温变换，并用碳丙烯酯≤3.1% CO2≤ 0.2%）其目的是去除原料气中少量的CO、CO2 、H2S及O2一、精炼工段的任务 半水煤气经过脱硫、变换和脱碳后，气体中仍然含有约3%左右的CO、0.1%~0.2%的CO2，0.1%~0.2%的O2和微量的H2S等有害气体，如果不彻底去除，就会使氨合成催化剂中毒。因此，精炼工序的主要任务就是将脱碳工序来的原料气，通过化学或物理的方法清除，使（CO+CO2）≤25ml/m3。 二、工艺方法的选择 （1）铜氨液洗涤法: 铜氨液洗涤法采用铜盐的氨溶液在高压低温下吸收CO,C02,H2S,O2,然后在低压,加热下再生.通常把铜氨液洗涤法称为“铜洗”,铜氨液称为“铜液”,精制后的气体称为“铜洗气”.此法用于煤间歇制气的中、小型氨厂. （2）甲烷化法： 在催化剂存在下，CO、CO2与H2作用生成甲烷，使CO和CO2总量小于10cm3/m3由于反应要消耗H2，生成的CH4又不利于氨合成反应，因此此法只能适用于（CO+CO2）＜0.7%的原料气精制，通常和低温变换工艺配套。甲烷化法具有工艺简单，净化度高，操作方便，费用低的优点，因此被大型氨厂普遍采用。 （3）液氮洗涤法：在空气液化分离的基础上，用低温逐级冷凝原料气中各高沸点组分，再用液氮把少量CO和CH4洗涤脱除，使CO降至10cm3/m3以下，这是物理吸收过程，它比铜洗法制得纯度更高的氢氮混合气。此法主要用于重油部分氧化、煤富氧气话的制氨流程中。 结论：综合上述,本设计是小型合成氨无空分生产装置，且脱碳后CO的含量在3.5%左右，所以我们将采用铜氨液洗涤法作为本课题的精炼洗涤方法。 三、铜氨液洗涤法的吸收原理 1.铜液的组成 醋酸铜氨液通常称铜氨液或铜液，是由醋酸、铜、氨和水经过化学反应后制成的一种溶液。铜液的主要成分是醋酸二氨合铜(Ⅰ)[Cu(NH3)2Ac]，醋酸四氨合铜(Ⅱ) [Cu(NH3)4Ac2]，醋酸氨(NH3Ac)和未反应的游离氨。由于吸收了空气和原料气中的二氧化碳，溶液中还含有碳酸氢铵（NH4 HCO3 ）和碳酸铵[(NH4 ) 2 CO3 ]等成分。其中醋酸二氨合铜和游离氨是吸收CO的主要成分。 铜在两种配合物中分别以低价铜离子和高价铜离子两种形态存在，两者浓度之比（Cu+/C