合成氨-铜洗毕业设计

中国石油大学（北京）成教院

毕业设计（论文）

（2011届）

设计（论文）题目铜氨液洗涤法

办学点（系）南京办学点

专业化学工程与工艺

班级化学工程与工艺082 学号05

学生姓名章宇阳

起讫日期2010.07 --2010.09

地点江苏电大化工分校

指导教师孔芸职称讲师

年月日

中国石油大学（北京）南京函授站

中国石油大学（北京）成教院

毕业设计（论文）任务书

指导教师签字

年月日

指导小组组长签字

年月日

说明：任务书内容按实际情况填写，可根据本表格重新打印。

毕业设计（论文）指导记录表

毕业设计（论文）成绩评定表

毕业设计（论文）答辩委员会根据指导教师评语、评阅人及答辩小组意见，经讨论研究、确定同学的毕业设计（论文）总评成绩（等第）为：。

答辩委员会主任（签名）：

年月日年产5万吨合成氨装置精炼工段的设计

章宇阳

摘要：本设计为年产5万吨合成氨铜洗工段工艺设计，铜洗工段的主要任务是将碳化来的原料气，通过化学法或物理法，清除原料气中的碳，制成合格的精练气。这是把原料气送往合成之前最后的一个净化步骤。对铜液性质，组成，铜洗工段工作原理，铜液操作条件，铜洗工艺流程及再生的条件，铜洗工艺的发展，进行了论述。通过对铜洗塔,回流塔,再生塔,上加热器,下加热器,水冷器,氨冷器进行物料衡算，热量衡算，工艺参数计算，选型，设计了合理的生产工艺.并绘制了工艺流程图，铜洗塔图

关键字：醋酸铜液精炼吸收 CO、CO2

正文

第一章概述

一、氨的性质

，是一种无色气氨（Ammonia，即阿摩尼亚），或称“氨气”，分子式为NH

3

体，有强烈的刺激气味。极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。氨对地球上的生物相当重要，它是所有食物和肥料的重要成分。氨也是所有药物直接或间接的组成。氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。由于氨可以提供孤对电子，所以它也是一种路易斯碱。比空气轻（比重为 0.5），可感觉最低浓度为 5.3ppm。氨是一种碱性物质，它对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。浓度过高时除腐蚀作用外，还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止。氨通常以气体形式吸入人体，进入肺泡内的氨，少部分为二氧化碳所中和，余下被吸收至血液，少量的氨可随汗液、尿或呼吸排出体外。

结构：氨分子为三角锥形分子，是极性分子。N原子以sp3杂化轨道成键。

1.物理性质

氨气通常情况下是有刺激性气味的无色气体，密度比空气小，极易溶于水，易液化，液氨可作制冷剂。以700：1的溶解度溶于水。氨水中含有粒子：水分子，

氨（NH

3)分子，一水合氨(NH

3

～H

2

O)分子，铵根离子，氢离子，氢氧根离子。摩

尔质量：17.0306 CAS: 7664-41-7 密度：0.6942 熔点：-77.73℃沸点：

-33.34℃在水中溶解度：89.9 g/100 mL, 0℃偶极距：1.42 D

2.化学性质

NH

3

遇HCl气体或浓盐酸有白烟产生,可与氯气反应。

(1)氨水（混称氢氧化铵，NH

4

OH）可腐蚀许多金属，一般若用铁桶装氨水，铁桶应内涂沥青。

(2)氨的催化氧化是放热反应，产物是NO，是工业制硝酸的重要反应，NH

3

也可以被氧化成N

2

。

(3)NH3能使湿润的紫色石蕊试纸变蓝。电离方程式在水中产生少量氢氧根离子,是弱碱.

3.氨的用途

氨是最为重要的基础化工产品之一，同时也是能源消耗的大户，世界上大约有10%的能源用于合成氨。氨主要用于农业，合成氨是我化肥工业的基础，氨本身是最重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大都是先合成氨，再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分均占70%的比例，称之为“化肥氨”；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30%的比例，称之为“工业氨”

二、合成氨的生产工艺及主要方法

合成氨生产系统中精炼采用铜洗装置。铜洗是在高压低温条件下，用醋酸铜液吸收来自脱碳后氢氮气中的二氧化碳、一氧化碳、氧和硫化氢等有害气体，制

得合格的铜洗气体吸收气体后的铜液经减压、加温后,再生循环使用,解吸出来的再生气体及其夹带出来的氨均回收利用。实际在运行中有铜液泄漏会导致污染，再生气回收利用后，会使气体中夹带氨，导致变换、压缩机排放冷凝水带有氨，而且，由于几十年的发展，氨回收装置相对较分散，氨仍不能充分回收，还有泄漏导致污染，同时也耗费资源。鉴于此，确定对目前厂区实行搬迁，搬迁以后新厂区建设中不考虑铜洗工序，将铜洗改为醇烃化装置；醇烃化精制工艺是双甲精制工艺的升级技术，它由中低变—脱碳—精脱硫—醇化—烃化构成，其优点为原料气精制度高、操作简单、运行稳定、物耗少、工作环境清洁、节能效果好、经济效益显著。并且搬迁后将全面考虑充分回收废气中泄漏的氨，将其转化为稀氨水进行综合利用。

1.原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

2.净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

(1) 一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有

CO，其体积分数一般为12%～40%。合成氨需要的两种组分是H

2和N

2

，因此需要除

去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H

2OH→2+CO

2

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变

换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO

2和H

2

；第二步是

低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

(2) 脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。