合成氨裝置畢業(yè)設計論文.doc

目錄第一章 概述2一、精煉工段的任務2二、工藝方法的選擇3（1）銅氨液洗滌法3（2）甲烷化法3（3）液氮洗滌法3三、銅氨液洗滌法的吸收原理41.銅液的組成42.銅液吸收原理43.銅液的再生原理6四、銅洗操作和銅液再生工藝條件的選擇6（一）銅洗部分6（二）再生部分8五、銅液的制備9六、生產(chǎn)制度：10七、原料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格10第二章 物料衡算和熱量衡算11一、工藝計算11二、物料衡算121.銅洗部分122. 再生部分15三、熱量橫算181、銅洗部分182. 銅液再生部分20四、消耗定額的計算22第三章 工藝流程圖2323 年產(chǎn)5萬噸合成氨裝置精煉工段的設計摘要：精煉工序是合成氨生產(chǎn)裝置中一個非常重要的工序，主要目的是去除合成氨原料氣中殘存的少量的co及co2等雜質(zhì)，以免氨合成催化劑中毒。由于本設計是小型合成氨生產(chǎn)裝置，而且經(jīng)過脫硫、變換、脫碳凈化后仍然具有較高含量的co、co2、h2s及o2和，對合成工序催化劑依然具有毒性，所以必須要進一步凈化即精煉。本設計采用的精煉方法是工藝比較成熟的銅氨液溶液洗滌法。設計中介紹了銅氨液溶液洗滌法的工藝原理及工藝條件的選擇，并通過物料衡算和熱量衡算確定了工藝過程中的消耗定額。關(guān)鍵字：精煉、銅液、吸收、游離氨、co引言：本設計的依據(jù)是以南京化學工業(yè)公司合成氨生產(chǎn)裝置。設計的精煉工序是以煤為原料年產(chǎn)5萬噸合成氨裝置中的一個工序。采用方法是原料煤通過固定床間歇法制得以h2、co、n2為主的半水煤氣，制得的半水煤氣在用ada法脫出其中的h2s，在通過一氧化碳中溫變換，并用碳丙烯酯法脫出其中的大量碳后的一個工序 （co3.1% co2 0.2%）其目的是去除原料氣中少量的co、co2 、h2s及o2。正文設計說明書第一章 概述 本設計的依據(jù)是以南京化學工業(yè)公司合成氨生產(chǎn)裝置。設計的精煉工序是以煤為原料年產(chǎn)5萬噸合成氨裝置中的一個工序。采用方法是原料煤通過固定床間歇法制得以h2、co、n2為主的半水煤氣，制得的半水煤氣在用ada法脫出其中的h2s，在通過一氧化碳中溫變換，并用碳丙烯酯法脫出其中的大量碳后的一個工序 （co3.1% co2 0.2%）其目的是去除原料氣中少量的co、co2 、h2s及o2一、精煉工段的任務 半水煤氣經(jīng)過脫硫、變換和脫碳后，氣體中仍然含有約3%左右的co、0.1%0.2%的co2，0.1%0.2%的o2和微量的h2s等有害氣體，如果不徹底去除，就會使氨合成催化劑中毒。因此，精煉工序的主要任務就是將脫碳工序來的原料氣，通過化學或物理的方法清除，使（co+co2）25ml/m3。二、工藝方法的選擇 精煉工序的方法有物理和化學吸收法，在選擇吸收的方法時要根據(jù)本課題的生產(chǎn)規(guī)模及前后工序的生產(chǎn)方法要求來進行選擇。目前常用的精煉方法有： （1）銅氨液洗滌法: 銅氨液洗滌法采用銅鹽的氨溶液在高壓低溫下吸收co,c02,h2s,o2,然后在低壓,加熱下再生.通常把銅氨液洗滌法稱為“銅洗”,銅氨液稱為“銅液”,精制后的氣體稱為“銅洗氣”.此法用于煤間歇制氣的中、小型氨廠. （2）甲烷化法： 在催化劑存在下，co、co2與h2作用生成甲烷，使co和co2總量小于10cm3/m3由于反應要消耗h2，生成的ch4又不利于氨合成反應，因此此法只能適用于（co+co2）0.7%的原料氣精制，通常和低溫變換工藝配套。甲烷化法具有工藝簡單，凈化度高，操作方便，費用低的優(yōu)點，因此被大型氨廠普遍采用。 （3）液氮洗滌法：在空氣液化分離的基礎上，用低溫逐級冷凝原料氣中各高沸點組分，再用液氮把少量co和ch4洗滌脫除，使co降至10cm3/m3以下，這是物理吸收過程，它比銅洗法制得純度更高的氫氮混合氣。此法主要用于重油部分氧化、煤富氧氣話的制氨流程中。結(jié)論：綜合上述,本設計是小型合成氨無空分生產(chǎn)裝置，且脫碳后co的含量在3.5%左右，所以我們將采用銅氨液洗滌法作為本課題的精煉洗滌方法。 三、銅氨液洗滌法的吸收原理1.銅液的組成醋酸銅氨液通常稱銅氨液或銅液，是由醋酸、銅、氨和水經(jīng)過化學反應后制成的一種溶液。銅液的主要成分是醋酸二氨合銅()cu(nh3)2ac，醋酸四氨合銅() cu(nh3)4ac2，醋酸氨(nh3ac)和未反應的游離氨。由于吸收了空氣和原料氣中的二氧化碳，溶液中還含有碳酸氫銨（nh4 hco3 ）和碳酸銨(nh4 ) 2 co3 等成分。其中醋酸二氨合銅和游離氨是吸收co的主要成分。銅在兩種配合物中分別以低價銅離子和高價銅離子兩種形態(tài)存在，兩者濃度之比（cu+/cu2+）稱為銅比，兩者濃度之和（cu+cu2+）稱為總銅氨在溶液中以三種形式存在：配合氨，有cu(nh3)2+ 、cu(nh3)42+；固定氨，呈nh4+形態(tài)；游離氨，為物理溶解狀態(tài)的氨。這三種氨濃度和稱為總氨。由于銅液中存在游離氨，所以具有吸收co2和h2s的能力，且具有強烈的氨味。銅氨液的吸收能力主要決定于低價銅銅液呈堿性，ph值一般在910，并且有腐蝕性，特別對人的眼睛有強烈的傷害作用，操作時嚴加防護。2.銅液吸收原理 銅液對co的吸收在有游離氨存在的條件下，cu(nh3)2ac和co作用，生成一氧化碳醋酸三氨合銅，反應式為：cu(nh3)2ac + co + nh3 = cu(nh3)3acco + q這是一個包括氣液相平衡和液相中化學平衡的化學吸收過程。首先是氣體中的co與銅液接觸被溶解，然后co再與低價銅和氨反應生成配合物，并放出熱量。提高壓力，降低溫度，可以提高co在銅液中的溶解度，有利于氣體中co的吸收。同時由于吸收反應是可逆放熱體積縮小的反應，所以提高壓力降低溫度，增加銅氨液中低價銅和游離氨的濃度，也有利于co吸收反應的進行。銅液吸收co的過程是co從氣相主體擴散到氣液相界面，與溶液進行化學反應，然后生成物再擴散到液相主體。在游離氨濃度較大時，溶液吸收co的化學反應速度很快，這個吸收速度取決于co從氣相擴散到液相界面的擴散速度。因此采用高效率的銅洗塔，強化傳質(zhì)過程，可提高吸收co的速度。 銅液對co2、o2、h2s的吸收銅液除了能吸收co外，同時還可以吸收co2、o2和h2s。 對co2的吸收是依靠銅液中的游離氨，反應式如下：2co2 + nh3 + h2o = (nh3)2co3 + q(nh3)2co3 + nh3 + h2o = 2nh3hco3 + q 以上的兩個反應是放熱反應，能使吸收塔中銅液的溫度上升，從而影響銅液的吸收能力，同時生成的碳酸銨和碳酸氫銨在低溫時容易結(jié)晶，當hac和nh3不足時，還會生成碳酸銅沉淀。因此，為保證銅洗操作的正常進行，進入銅洗系統(tǒng)的原料氣中co2的含量不能太高，并且銅液中應有足夠的醋酸和氨含量。 對h2s的吸收也是依靠銅液中的游離氨，反應式如下：2nh3h2o + h2s = (nh4)2s + 2h2o + q同時溶解在銅液中的h2s還能與低價銅反應生成硫化亞銅沉淀：2cu(nh3)2ac + 2h2s = cu2s+ 2nh4ac + (nh4)2s這是一個不可逆的反應，因此原料氣中微量的h2s能將銅液中的銅完全除去，生成了不能再生的硫化亞銅沉淀，不僅容易堵塞管道和設備，降低總銅的含量，影響銅液的吸收能力，并且使銅液變黑，粘度增大，容易造成帶液事故。所以，要求進銅洗系統(tǒng)的原料氣中h2s的含量越低越好。 銅液吸收o2是依靠低價銅離子進行的，其反應式如下：4cu(nh3)2ac + 4nh4ac + 4nh3h2o + o2 = 4 cu(nh3)4ac2 +6 h2o + q這是一個不可逆的氧化反應，能夠很完全地把氧脫除。但銅液吸收后，使低價銅氧化成高價銅，而且消耗了游離氨，因而降低了銅液的吸收能力。根據(jù)以上分析，原料氣中的co2、h2s和o2的含量不能太高，否則會影響銅液的吸收能力。3.銅液的再生原理銅液在銅洗塔內(nèi)吸收了co 、co2、h2s和o2后，吸收能力下降，甚至失去吸收能力。為了恢復其吸收能力，必須進行再生，循環(huán)使用。再生的作用：一是使銅液中吸收的co 、co2、h2s在減壓加熱的條件下解吸出來；二是使銅液中被氧化所生成的高價銅還原成低價銅，調(diào)節(jié)銅比。此外還要適當補充銅液在整個過程中所消耗的氨、銅、hac和水。銅液在減壓加熱的條件下首先解吸出所吸收的co 、co2、h2氣體，其反應是吸收過程的逆過程。反應式如下：cu(nh3)3acco cu(nh3)2ac + co + nh3 q(nh3)2co3 2nh3+ co2+ h2o qnh3hco3 nh3+ co2+ h2o q(nh3)2s 2nh3+ h2s q解吸反應是吸熱和體積增加的反應，因此，升高溫度，降低壓力對解吸反應有利。再生過程中，還有高價銅還原成低價銅的還原反應，是依靠co的還原作用。反應如下：cu(nh3) 2+ + co + h2o 2cu + co2+ 2nh4+ + 2nh3q生成的金屬很活潑，在高價銅存在的條件下再被氧化成低價銅：cu + cu2+ = 2cu+ q同時，高價銅也可以直接被co還原：2cu(nh3) 42+ + co + h2o 2cu(nh3) 2+ + co2+ 2nh4+ q由此可見銅比的提高主要是co的作用，如果銅液中的co少，還原作用弱，銅比難以提高，所以要保證再生過程中的還原反應，才能維持正常的生產(chǎn)銅比。四、銅洗操作和銅液再生工藝條件的選擇（一）銅洗部分1.銅液的成分 總銅：銅比一定，總銅的含量增加，低價銅離子增加，能提高銅液吸收co的能力。但是，總銅含量取決于銅在銅液中的溶解度，總銅過高，銅液的粘度增大，阻力增加，增加動力消耗，又容易發(fā)生帶液現(xiàn)象。一般銅液的含量控制在2.02.5mol/l之間比較適宜。本工藝選擇的總銅是2.37mol/l。 銅比：總銅一定，提高銅比，即提高低價銅的含量，可以提高銅液吸收co的能力。但銅比過高，會出現(xiàn)金屬銅沉淀：2cu+ = cu2+ + cu這樣不僅使溶液中總銅含量下降，降低吸收能力，還會堵塞設備和管道，影響生產(chǎn)。因此實際的銅比應控制在57。本工藝選擇的銅比是6.16。 nh3含量：銅液中的氨以游離氨、配合氨和固定氨三種形態(tài)存在。由于配合氨和固定氨的值隨銅離子及酸根的濃度而異，所以溶液中總氨增加，游離氨也增加，吸收co和co2的能力增加。但游離氨含量過高，銅液再生時，氨損失增大。如果銅液中游離氨不足，會發(fā)生低價銅復鹽的分解，生成醋酸銅沉淀：cu(nh3)2ac=cuac+2nh3 當原料氣中co2含量高而銅液中游離氨含量不足時，會生成碳酸銅沉淀，降低了吸收能力。嚴重時會造成設備堵塞。但游離氨含量不能過高，否則銅液再生時，氨損失增大，實際生成中總氨含量控制在8.512.5mol/l，游離氨控制在2.02.5mol/l。 醋酸的含量：銅液中的醋酸主要形成cu(nh3)2ac和cu(nh3)4ac2使銅液穩(wěn)定，并參與o2的反應。由于原料氣中含有co2，若銅液中醋酸含量不足，就會生成碳酸銅氨鹽，同時還會生成cuco3沉淀，使銅液吸收能力降低，影響生產(chǎn)。一般銅液中醋酸含量超過總銅含量的10%15%較為合適，為2.23.0mol/l,但有些工廠提高到3.5 mol/l。本設計中選擇2.65 mol/l。 銅液中殘余的co和co2銅液中殘余co和co2含量高，則銅液吸收co和co2的量就會減少，銅洗氣中co和co2含量就會升高，為保證銅液吸收效果，要求再生后銅液中的co0.005m3co/m3銅液,co2殘余量1.5mol/l。2.銅液的溫度降低銅液吸收溫度，既能增加銅液的吸收能力，又有利于銅洗氣中co含量的降低。當溫度超過15以后，銅液的吸收能力迅速降低，銅洗氣中co含量迅速增加。但溫度過低，使銅液黏度增大，同時易生成碳酸銨結(jié)晶，堵塞設備，增加系統(tǒng)阻力，一般銅液溫度以812為宜。本設計的吸收溫度為10。3.吸收塔的操作壓力提高銅洗操作壓力，氣體中co分壓也隨之增加，銅液的吸收能力增大。在一定溫度下，吸收能力隨co分壓增加而增加，但co分壓超過0.5mpa后，吸收能力已不再明顯增加，卻增加了動力消耗，同時設備的強度要求更高，這種情況下脫除co并不經(jīng)濟，一般銅洗操作壓力控制在12.015.0mpa左右。本設計的操作壓力選擇12.767 mpa。（二）再生部分1.溫度銅液再生溫度應滿足氣體解吸和高價銅還原的要求。提高再生溫度有利于解吸，但溫度過高，加快了溶解態(tài)的co解吸，使還原作用降低同時會使氨和醋酸損失大。再生溫度低對還原有利，但解吸不完全，再生后銅液中co含量增加，影響吸收能力。為解決這一矛盾，再生中采用分階段控制溫度的方法，使解吸，還原分別在回流塔、還原器和再生塔三個設備中完成。首先在回流塔中使大部分co和co2解吸，為避免解吸過快，回流塔溫度控制低些，一般為4550。然后在還原器中進行還原反應，溫度控制在6068。最后在再生器中將溫度提高至7578，使殘余co和co2從銅液中充分解吸，但再生器溫度不能超過80，否則，銅液的穩(wěn)定性將被破壞，析出金屬銅。2.壓力再生壓力是指再生器銅氨液液面上的氣相壓力。再生壓力低，有利于co和co2 的解吸。再生壓力過高，co解吸不完全，銅氨液吸收能力低，增強了對高價銅的還原作用使銅比升高。但再生壓力過低，會使co過早解吸，對高價銅的還原作用減弱，銅比不容易升高，反而降低了銅氨液的吸收能力。最終再生壓力一般維持在300800pa。3.再生時間銅氨液在再生器內(nèi)的停留時間即再生時間。再生時間愈長，則co和co2 解吸愈完全，再生后銅氨液的吸收能力就愈強。最終再生時間停留在25min左右。4.氨的加入量在再生過程加氨的目的是補充銅氨液在使用過程中損失的氨，以維持其總氨含量在正常范圍內(nèi)。若補充的氨量過多，在再生時蒸發(fā)的氨也多，則再生氣中氨的分壓增大，再生氣中co的分壓相應降低，使銅氨液中的co易于解吸，消弱了對銅氨液的還原作用，銅比下降。但由于還原作用減弱，當銅比偏低時，不易及時調(diào)整和糾紛。加氨量不足，會使銅氨液的吸收能力減弱。最終氨的加入量確定為710kg。5.空氣加入量當由于高價銅還原過度，使銅比過高時，可加入空氣直接使一部分低價銅氧化為高價銅，降低銅比。由于空氣中的氮氣使再生氣中co含量降低，減少了回收價值，并相應提高了再生壓力，因此操作中應盡量少用加空氣的辦法來調(diào)節(jié)銅比。五、銅液的制備銅氨液的配制：醋酸銅氨液是由金屬銅、醋酸、氨和水經(jīng)化學反應后而制成的一種溶液，所用的水不含有氯化物和硫酸鹽，以避免對設備腐蝕。因為金屬銅不直接溶于醋酸和氨的水溶液中，在制備新鮮銅液時必須加入空氣，這樣金屬就容易被氧化為高價銅，而形成配合物，反應：2cu+4hac+8nh3+o2=2cu(nh3)4ac+2h20生成高價銅再把金屬銅氧化成低價銅，從而使銅逐漸溶解。反應：2cu(nh3)4ac2+cu=2cu(nh3)2ac先將紫銅絲或片置于制備槽的鐵畀上，再加入適量軟水和氨，使溶液呈堿性，以防止加入醋酸后引起設備的強烈腐蝕作用。然后，開動循環(huán)泵，使溶液循環(huán)，緩緩加入醋酸，并逐漸通入空氣進行氧化。為加快初期氧化反應的速度，可通入蒸汽加熱，隨著反應的進行，溶液溫度逐漸升高，就可停用蒸汽，改用冷卻水，將溶液溫度控制在4550。在氧化階段，隨著高價銅離子的增加，要不斷補充氨和醋酸，并控制氨酸比大于2。當溶液中高價銅增加到1.5mol / l時，繼續(xù)進行氧化已很困難，則可停止加入空氣，進行還原。在還原過程中，銅氨液繼續(xù)循環(huán)，溫度維持在5565。當總銅上升到2.22.5mol / l，高價銅下降到0.30.4mol / l時，將銅氨液冷卻至常溫，并調(diào)節(jié)氨和醋酸的含量，達到要求為止。六、生產(chǎn)制度： 年產(chǎn)量：5萬噸 年生產(chǎn)日：330天 七、原料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格 脫碳氣的組成：h2、n2、co、co2、o2、ar+ch4、nh3 精煉氣的組成：h2、n2、ch4+ar 各組分所站的比例 成分名稱h2n2coco2o2ch4+ar合計脫碳氣71.1823.533.50.300.141.35100精煉氣74.1024.510001.41100銅氨液的組成: 總銅一價銅二價銅銅比總nh3醋酸二氧化碳2.372.040.336.169.0 2.270.96危險性物料的主要物理性質(zhì): 分子量熔點沸點閃點 燃點 爆炸極限 nh317-77.7-33.4 65163015.5%-28% 13.5%-82% co28-205-191.5 641 12.5-75 h2 2-259.14-252.80 580 4.1- 75 ch416-182.48-161.49-188 650 5.0- 15 六、生產(chǎn)流程及工藝流程簡述 由壓縮來氣體（含co3.5%，co20.2%）在壓力為12.5mpa下由塔底進入與塔頂灑下812的銅氨液在吸收塔中逆流接觸，氣體中的一氧化碳、二氧化碳及氧被銅氨液吸收，出銅洗塔的精煉氣體（co+co2）25ml/m3至塔上分離霧沫后回壓縮機壓縮后進氨合成工序。 銅液經(jīng)加壓到3334mpa，加熱至2530，自銅洗塔低部流出，經(jīng)減壓依靠本身余壓，流到回流塔頂部并向塔內(nèi)噴灑在回流塔中與再生氣逆流接觸，回收再生氣中的氨和熱量，此時溶液溫度已達50，解吸出所吸收的大部分co和co2，從回流塔出來的再生氣中，含co約80%，經(jīng)氨吸收塔回收所帶氨后，制成稀氨水送脫硫或脫碳工段使用。純凈的再生氣送至還原器中心管，繼續(xù)加熱到7679，送入再生塔中繼續(xù)解吸co，co2。由再生塔出來經(jīng)水冷卻器，將銅氨液溫度冷卻到30，進入氨冷卻器繼續(xù)降溫515送入再生溶液槽，在其中進行銅比調(diào)節(jié)，加氨至合格成分，出再生槽送至吸收塔入口。第二章 物料衡算和熱量衡算 一、工藝計算已知條件：年產(chǎn)量5萬噸，每年生產(chǎn)330天。生產(chǎn)能力 = = 6.31t/h = 8315.21m3/h生產(chǎn)1噸氨所需要的脫碳氣量： = 2799.93m3 因為在生產(chǎn)過程中物料可能會有損失，所以脫碳氣量取2950 m3。要求精煉氣中（co+co2）25ml/m3。二、物料衡算 1.銅洗部分 本課題計算是以1噸nh3 為基準。 （1）已知條件原料氣的組成和數(shù)量計算1噸nh3的體積 1000/17*22.4=1317.65m3脫c氣量 1000/17*22.4*1/2*1/0.2353=2800m3精煉氣 3h2+n2=2nh3 1 2 x 1000/17*22.4 放空量 150180m3 脫c氣量 2800+150=2950m3 所以氣體的體積為vh2 =2950*71.18%=2099.81m3 依次可以推求出其他組分氣體的摩爾數(shù)為n h2= 2099.81/22.4=93.74kmol 依次可以推求出其他組分氣體的質(zhì)量為mh2 =n*m=93.742*2=187.484kg 依次可以推求出其他組分脫c氣成分h2n2coco2o2ch4ar合計%71.180 23.530 3.500 0.300 0.140 1.130 0.220 100.000 m3(標)2099.810 694.135 103.250 8.850 4.130 33.335 6.490 2950.000 kmol93.742 30.988 4.609 0.395 0.184 1.488 0.290 131.696 kg187.483 867.669 129.063 17.384 5.900 23.811 11.589 1242.898 銅液組成(單位為mol/l)成份總cucu+cu2+cu+/cu2+總nh3hacco2銅氨液2.37 2.04 0.336.16 9.0 2.65 0.96 銅液進塔的t為10進塔氣的t為35 銅液用量的計算 設銅氨液出塔對溫度為26.5，則銅液對co的吸收系數(shù)可以用以下的公式計算 =0.283*游離氨濃液/一價cu離子濃度0.0295t nh3 t _ 游離氨濃度mol/l cu+ 一價cu+ 離子濃度 mol/l t 銅液的溫度 nh3 t =總nh22cu+4cu2+hac cu+2cu2+co = nh3 t cu+2cu2+hac co2 =9-2.04-2*0.33-2.65-0.96 =2.69 =（0.283*2.69）/2.040.0295*26.5=-0.409 =0.39所以 反應平衡時，1噸銅液溶液吸收的co的體積vco vco =22.4a *（pco+）/1+pco=28.895其中 a ：銅液中一價銅離子的濃度mol/lpco ：體中co的分壓：吸收系數(shù)由于吸收率為70%，所以所須氨的體積數(shù)為：103.25/28.895*0.7=5.104銅液的質(zhì)量*.時銅液密度為1.183kg/l m銅=1.183*1000*5.104=6038.211 （3）溶液在銅液中的氣量和出塔氣量的計算由于出塔氣中co. co2 o2的量是微量的所以可以忽略不計 設：在26.5時銅液對h2 n2 ch4 ar 的吸收可以近似看成與水中相同 在水中的吸收系數(shù) a h2=0.0174m3/(atm.m3) a n30.0138 m3/(atm.m3) a ch40.029 m3/(atm.m3) a ar=0.0307 m3/(atm.m3)v吸收=v銅液*pn*anph2= 12.7670.7118 = 9.088 mpa = 89.709atm pn2= 12.7670.2353= 3.004 mpa = 29.655atm pch4= 12.7670.0.0293= 0.144mpa = 1.424atmpar= 12.7670.0307 = 0.028 mpa = 0.277atm 被吸收的體積 h2： 5.01889.7090.0174 = 7.832m3n2： 5.01829.6550.0138 = 2.053m3ch4： 5.0181.4240.0293 =0.213m3ar： 5.0180.2770.0307= 0.043m3co 103.250 m3co2 8.850 m3總計= 7.8322.0530.2130.043+103.2508.850 = 126.543 m3出塔氣的體積 = 2950.00126.543 = 2823.457m3出塔氣的組成和數(shù)量成分h2n2coco2o2ch4ar合計%74.08824.5110.0000.0000.0001.1730.228100.000m32091.843692.0460.0000.0000.00033.1226.4472823.457kmol93.38630.8950.0000.0000.0001.4790.288126.047kg186.772865.0580.0000.0000.00023.65911.5121087.000溶解在銅氨液中的氣體量為：成分h2n2coco2o2ch4ar合計m37.967 2.089 103.250 8.850 4.130 0.213 0.043 126.543 kmol0.356 0.093 4.609 0.395 0.184 0.010 0.002 5.649 kg0.711 2.611 129.063 17.384 5.900 0.152 0.078 155.899 物料衡算進料出料成分m3kg成分m3kg原料氣29501242.898精煉氣2823.4571087銅氨液5.1046038.211銅氨液（包含溶解的氣體量155.899kg）5.1046194.110合計7281.1097281.112. 再生部分由于再生過程中銅液的溫度比吸收時要高，因此再生時就會有部分氨氣和水蒸氣被揮發(fā)出來，為了保證銅液的吸收能力，再生過程中應該及時補充水和氨。 銅液26.5再生氣35回流塔再生器還原器再生后銅液水冷器氨冷器補充氨氣補充水（1）已知條件：再生壓力6kpa(表壓)回流塔的溫度為50（2）物料橫算 進入回流塔的銅氨液=出銅洗塔的銅液量 nh3和h2o的補充量 用35時nh3和h2o的平衡分壓來計算。隨著氣流出再生系統(tǒng)的nh3和h2o量t=35lgpnh3=7.896-1850/(273+t)=7.896-1850/(273+35)=1.8895 pnh3=77.536mmhg=77.536/(760 *101.325*1000)=10337.20palgph2o=8.47-2150/(273+t)=8.47-2150/(273+35)=1.4895ph2o=30.867mmhg=30.867/(760 *101.325*1000)=4115.26pa實際吸收量是實際平衡的80%氣相中nh3和h2o的實際分壓是 pnh3=10337.20/0.8=12921.44pa ph2o=4115.26/0.8=5114.08pa再生氣中nh3和h2o的含量 再生壓力=101.325+6=107.325 kpa v1/v2=n1/n2=p1/p2vnh3/ v2=pnh3/ p2v2是指除了水和氨以外的再生氣的體積。p2 是指除了水和氨以外的再生氣的壓力。vnh3= pnh3/p2v2=(12921.44126.543)/ (107325-12921.44-5114.08)=18.319m3mnh3=18.319/22.417=13.903kgvh2o= ph2o/ p2v2=(5114.08126.543) / (10732512921.445114.08)=7.293m3mh2o=7.293 / 22.418=5.806kg在再生系統(tǒng)中，應加入13.903kg的氨氣和5.860kg的水，才能保證銅液的吸收能力。氨氣在水冷器中加入，水則在氨冷器中加入。 出料.再生氣量=銅氨液吸收的氣體量+ vnh3+ vh2o =126.543+18.319+7.293=152.155再生氣質(zhì)量=155.899+13.903+5.806=175.608銅氨液量=進回流塔的銅液量再生氣量(不含氨和水)再生部分物料衡算表進料出料成分m3kg成分m3kg銅氨液5.1046194.110再生氣解吸氣126.543155.899水7.2935.860氨氣18.31913.903氨18.31913.903水蒸氣7.2935.860銅氨液5.1046038.211合計6213.873合計6213.873三、熱量橫算1、銅洗部分銅洗塔銅液帶入的熱量q1脫碳氣帶入的熱量q2銅液帶走的熱量q5精煉氣帶走的熱量q6co氣體的吸收熱q3co2氣體的吸收熱q4q入=q出 q入=銅液帶入的熱量q1+脫碳氣帶入的熱量q2+co氣體的吸收熱q3+co2氣體的吸收熱q4 (1)物料帶入的熱量已知:銅液在10時比熱容為3.200kj /kmol氣體在35時比熱容為29.58kj/kmolco的吸收熱為52754 kj /kmolco2的吸收熱為70129 kj /kmolq1=氣體的摩爾數(shù)比熱溫度 =(295029.5835) /22.4=136345.313kjq2=銅液的質(zhì)量比熱溫度=6038.2113.210=193222.752kjq3=co的摩爾數(shù)吸收熱=(103.25052754)22.4=243162.969kjq4=8.85 70129 / 22.4=27707.217kjq入=q1+ q2+ q3+ q4=600438.850kj(2)物料帶出的熱量已知：銅液在26.5的比熱容為3.195kj / kg精練氣在20時的比熱為29.766 kj / kmolq5=（6038.211+155.899）3.19526.5=524439.808kjq6=精練氣體積 比熱溫度 / 22.4 =（2950126.543）29.76620.2 / 22.4=75783.703kjq出= q5+ q6=600223.513kj銅洗部分熱量衡算表進料帶入的熱量kj出料帶入的熱量kj銅液帶入的熱量q1136345.313銅液帶走的熱量q5524439.808脫碳氣帶入的熱量q2193222.752精煉氣帶走的熱量q675783.703co氣體的吸收熱q3243162.969co2氣體的吸收熱q427707.217合計600438.850合計600223.5132. 銅液再生部分銅液26.5回流塔再生器還原器再生后銅液帶出的熱q3水冷器氨冷器冷卻水帶走的熱量q5氨冷器帶走的熱量q6銅液帶入熱量q1再生氣帶出的熱量q4加熱器帶入的熱q2再生氣35熱量損失q7銅液帶入熱量q1，q2為加熱器帶入的熱量q3為再生后銅液帶出的熱量，q4為再生氣帶出的熱量 q5為冷卻水帶走的熱量 ，q6為氨冷氣帶走的熱量 已知：銅液進入?yún)R流塔的溫度為26.5，比熱為3.195kj/kg 銅液出加熱器時溫度為78，比熱為3.182 kj/kg 冷卻水的溫度從32換熱后達38q1+ q2=q3+ q4+ q5+ q6+q損 q1的計算 q1=出銅洗塔的銅液的熱量=q5=524654.55kj q2的計算銅液在再生氣中所具有的熱量=銅液量比熱溫度=（6038.211+155.899155.899/2）3.18278=1518006.556kjq2 =1518006.556q1=993352.004kj q3的計算 q3=銅液進