24万吨合成氨铜洗工段工艺设计(附件)
合成氨在农业方面有着不可替代的作用。本次设计为24万吨合成氨铜洗工段的生产工艺设计。内容主要包括合成氨铜洗工段生产工艺概况、工程设计规模、生产工艺路线及原理、工艺方案的论证及确定、主要工艺参数的确定、专题计算等。 本设计采用了铜氨液洗法，因为其拥有成熟的生产工艺，工艺流程比较简单，通过对铜洗塔等重要塔型的工艺流程设计与计算以及重要设备的选型，绘制了工艺流程图、平面布置图，并且在环境日益严峻的情况下，也将环保纳入本设计的考虑范围。关键词 合成氨，铜氨液洗涤法，铜洗塔，环保
目录
1 绪论 1
1.1 设计地区地理位置 1
1.2 特殊的交通位置 1
1.3厂址的选择 1
1.4 原料气的净化工艺 1
1.5 方案比较及确定 2
1.6 铜液的组成及性质 2
1.7铜液的吸收原理 3
1.8 吸收条件的选择 4
1.9 铜洗成分条件的选择 4
2 铜洗工艺 5
2.1 工艺流程 5
2.2 铜液再生工艺流程 6
2.3 铜液再生 6
2.4 影响铜液再生的因素 7
3 铜洗及再生系统的正常操作条件 8
3.1 铜洗系统的正常操作管理 8
3.2 再生系统的正常操作管理 8
4 铜液的制备 9
4.1 铜液的制备原理 9
4.2 制备铜液的注意事项 10
4.3 铜液泵流量的计算 10
5 铜洗系统计算 10
5.1 铜液吸收物料衡算 10
5.2 铜液吸收热量衡算 14
5.3 铜液再生物料衡算 14
5.4 铜液再生热量衡算 19
6 主要设备计算和选型 24
6.1 铜洗塔 24
7 铜洗工段经济概算内容 25
7.1 概述 25
7.2 基本工程建设费用估算 26
7.3 职工定员及工资计算 27
7.4运营成本 27
8 环境保护措施 28
8.1 废气处 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
理 28
8.2废水的处理 28
8.3固废的处理 28
8.4 噪声的防治 28
9安全生产 29
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
合成氨的发展代表着我国农业的发展，氨主要用于农业，70％氨用作生产化肥的原料[]，而粮食的生长离不开氮肥，加上我国是一个人口大国，对粮食的需求也大，这就促进了我国合成氨工业的发展，可以说合成氨的发展对我国的社会发展起了重要作用。
1.1 设计地区地理位置
淮安地处平原，是黄淮平原 和江淮平原的交界处，地势起伏不大，境内河湖交错，水网纵横，京杭运河 、淮沐新河 、苏北灌概总渠、淮河入江水道、淮河入海水道、古黄河、六塘河、盐河、淮河干流等9 条河流在境内纵贯横穿，全国五大淡水湖之一的洪泽湖大部分位于市境内，还有白马湖、高邮湖、宝应湖等中小型湖泊镶嵌其间。平原面积占总面积的69.39%，湖泊面积占11.39%，丘陵岗地面积占18.32%，是典型的“平原水乡”。
1.2 特殊的交通位置
淮安地处江苏省长江以北的核心地区，邻江近海，为南下北上的交通要道，区位优势独特。是江苏省的重要交通枢纽，也是长江三角洲北部地区的区域交通枢纽。
1.3厂址的选择
我把本设计的厂址选在淮安化工园区，选择这里的的原因有几个，首先是这里的土地比较便宜，人员工资相较于发达地区也比较低，，另外由于这里的特殊交通位置，可以保障产品的及时运出，也可以保障原料的及时供应，而且相较于其他的运输方式河运费用较低，最后化工厂的集中可以很好的解决环境污染的问题，减轻环保的压力。
1.4 原料气的净化工艺
在合成氨工业中，经变换和脱碳工艺处理，合成氨原料气中仍含有对氨合成催化剂有毒的CO 和CO2 气体,必须进一步处理将其降低至 10mL/m3 左右，以保护氨合成催化剂。目前合成氨厂脱除微量CO、CO2 的工艺方法较多，主要有醋酸铜氨液洗涤法（铜洗法）、甲烷化法、液氮洗涤法。
(1)甲烷化法
甲烷化法是在催化剂作用下与H2 反应生成甲烷和水， 一般情况下CO+CO2≤0.7%，都可满足生产要求，若CO+CO2 含量太低，电炉需向甲烷化塔补充大量的热量，以保证催化剂的温度，若CO+CO2含量太高，甲烷化后气体难以保证氨合成的要求，易造成催化剂中[2]。
本工序主要反应：
CO + 3H2 = CH4 + H2O + 206.3 kJ/mol
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + 165.1kJ/mol
（2）铜氨液洗涤法
是利用氨溶液（含铜盐）将原料气中较少的CO反应掉，将 CO的量保持在10cm3/m3以下，同时还能除去原料气中的CO，硫化氢和氧。用铜氨液吸收一氧化碳的过程叫做 “铜洗”或 “精华”，净化后的气体称为 “铜洗气”或 “精洗气”。当前国内更多的中小型合成氨厂，都用铜氨液法洗涤。
（3）液氮洗涤法
采用超低温（190℃）的液氮来洗涤原料气，使原料气中除H2 和 N2 以外的组分均被较彻底地清除，该法净化效果虽好，但需要庞大的空分冷冻分离装置，投资大，不适合小中型氨厂。
1.5 方案比较及确定
通过比较以上三种原料气净化的工艺方法，液氮洗涤法净化效果好，净化过程也简单，但需要的投资太大，不适合本设计的年产24万吨的小型氨厂，而甲烷化法要求CO+CO2≤0.7%，以控制催化剂的床层温度，（CO+CO2）含量指标的要求对以煤为原料固定层气化的中小氮肥较为苛刻，所以较难普及。而铜氨液洗涤法则不同，此方法的要求较低，工艺成熟，适合小中型合成氨厂，所以本设计宜采用铜氨液洗涤法。
1.6 铜液的组成及性质
目录
1 绪论 1
1.1 设计地区地理位置 1
1.2 特殊的交通位置 1
1.3厂址的选择 1
1.4 原料气的净化工艺 1
1.5 方案比较及确定 2
1.6 铜液的组成及性质 2
1.7铜液的吸收原理 3
1.8 吸收条件的选择 4
1.9 铜洗成分条件的选择 4
2 铜洗工艺 5
2.1 工艺流程 5
2.2 铜液再生工艺流程 6
2.3 铜液再生 6
2.4 影响铜液再生的因素 7
3 铜洗及再生系统的正常操作条件 8
3.1 铜洗系统的正常操作管理 8
3.2 再生系统的正常操作管理 8
4 铜液的制备 9
4.1 铜液的制备原理 9
4.2 制备铜液的注意事项 10
4.3 铜液泵流量的计算 10
5 铜洗系统计算 10
5.1 铜液吸收物料衡算 10
5.2 铜液吸收热量衡算 14
5.3 铜液再生物料衡算 14
5.4 铜液再生热量衡算 19
6 主要设备计算和选型 24
6.1 铜洗塔 24
7 铜洗工段经济概算内容 25
7.1 概述 25
7.2 基本工程建设费用估算 26
7.3 职工定员及工资计算 27
7.4运营成本 27
8 环境保护措施 28
8.1 废气处 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
理 28
8.2废水的处理 28
8.3固废的处理 28
8.4 噪声的防治 28
9安全生产 29
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
合成氨的发展代表着我国农业的发展，氨主要用于农业，70％氨用作生产化肥的原料[]，而粮食的生长离不开氮肥，加上我国是一个人口大国，对粮食的需求也大，这就促进了我国合成氨工业的发展，可以说合成氨的发展对我国的社会发展起了重要作用。
1.1 设计地区地理位置
淮安地处平原，是黄淮平原 和江淮平原的交界处，地势起伏不大，境内河湖交错，水网纵横，京杭运河 、淮沐新河 、苏北灌概总渠、淮河入江水道、淮河入海水道、古黄河、六塘河、盐河、淮河干流等9 条河流在境内纵贯横穿，全国五大淡水湖之一的洪泽湖大部分位于市境内，还有白马湖、高邮湖、宝应湖等中小型湖泊镶嵌其间。平原面积占总面积的69.39%，湖泊面积占11.39%，丘陵岗地面积占18.32%，是典型的“平原水乡”。
1.2 特殊的交通位置
淮安地处江苏省长江以北的核心地区，邻江近海，为南下北上的交通要道，区位优势独特。是江苏省的重要交通枢纽，也是长江三角洲北部地区的区域交通枢纽。
1.3厂址的选择
我把本设计的厂址选在淮安化工园区，选择这里的的原因有几个，首先是这里的土地比较便宜，人员工资相较于发达地区也比较低，，另外由于这里的特殊交通位置，可以保障产品的及时运出，也可以保障原料的及时供应，而且相较于其他的运输方式河运费用较低，最后化工厂的集中可以很好的解决环境污染的问题，减轻环保的压力。
1.4 原料气的净化工艺
在合成氨工业中，经变换和脱碳工艺处理，合成氨原料气中仍含有对氨合成催化剂有毒的CO 和CO2 气体,必须进一步处理将其降低至 10mL/m3 左右，以保护氨合成催化剂。目前合成氨厂脱除微量CO、CO2 的工艺方法较多，主要有醋酸铜氨液洗涤法（铜洗法）、甲烷化法、液氮洗涤法。
(1)甲烷化法
甲烷化法是在催化剂作用下与H2 反应生成甲烷和水， 一般情况下CO+CO2≤0.7%，都可满足生产要求，若CO+CO2 含量太低，电炉需向甲烷化塔补充大量的热量，以保证催化剂的温度，若CO+CO2含量太高，甲烷化后气体难以保证氨合成的要求，易造成催化剂中[2]。
本工序主要反应：
CO + 3H2 = CH4 + H2O + 206.3 kJ/mol
CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + 165.1kJ/mol
（2）铜氨液洗涤法
是利用氨溶液（含铜盐）将原料气中较少的CO反应掉，将 CO的量保持在10cm3/m3以下，同时还能除去原料气中的CO，硫化氢和氧。用铜氨液吸收一氧化碳的过程叫做 “铜洗”或 “精华”，净化后的气体称为 “铜洗气”或 “精洗气”。当前国内更多的中小型合成氨厂，都用铜氨液法洗涤。
（3）液氮洗涤法
采用超低温（190℃）的液氮来洗涤原料气，使原料气中除H2 和 N2 以外的组分均被较彻底地清除，该法净化效果虽好，但需要庞大的空分冷冻分离装置，投资大，不适合小中型氨厂。
1.5 方案比较及确定
通过比较以上三种原料气净化的工艺方法，液氮洗涤法净化效果好，净化过程也简单，但需要的投资太大，不适合本设计的年产24万吨的小型氨厂，而甲烷化法要求CO+CO2≤0.7%，以控制催化剂的床层温度，（CO+CO2）含量指标的要求对以煤为原料固定层气化的中小氮肥较为苛刻，所以较难普及。而铜氨液洗涤法则不同，此方法的要求较低，工艺成熟，适合小中型合成氨厂，所以本设计宜采用铜氨液洗涤法。
1.6 铜液的组成及性质
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/479.html
