合成氨-铜洗毕业设计
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年产12万吨合成氨合成工段的工艺引言液氨称为无水氨,是一种无色液体。
具有强烈刺激性气味,极易气化为气氨。
相对密度0.667g/cm,相对分子质量17.03,沸点-33.33℃,溶点-77.7℃,爆炸极限为15.7%—27%(体积分数),液氨在工业上应用广泛,而且具有腐蚀性,容易挥发。
合成氨是化学工业的基础,也是我国化学工业发展的重要先驱。
其产量居于各种化工产品的首位,同时是能源消耗的大户。
氨产品分为农业用氨和工业用氨两大类。
农业用氨主要用于生产尿素、硝铵、碳铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥等多种含氮化肥产品。
用于生产尿素和碳铵的消费量约占合成氨总消费量的75%,用于生产硝铵、氯化铵等其他肥料的合成氨约占合成氨总消费量的15%;工业用氨主要用于生产硝酸、纯碱、丙烯腈、己内酰胺等多种化工产品,占总消费量的10%。
合成氨生产的原料在20世纪末是以气体燃料和液体燃料为主。
近年来,固体原料的比重大幅上涨。
合成氨传统生产方法是在低温下将空气液化并分离制取氮,氢气则由电解水制取或在高温下将各种燃料与水蒸气反应制得。
由于这两种制氢法能耗大,成本高,因此未能在工业中得到应用,因此,迫切需要改进生产工艺,降低成本,提高经济效益。
世界合成氨的技术发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺阶段、低能耗制氨工艺阶段、装置单系列产量最大化阶段。
未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变,其技术发展将会紧紧围绕“降低生产成本、提高运行周期、改善经济性”的基本目标,进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。
第1章概述1.1 研究背景1.1.1 氨的性质①物理性质常温常压下,氨是一种具有特殊刺激性气味的无色气体,有强烈的毒性。
空气中含有0.5%(体积分数)的氨,就能使人在几分钟内窒息而死。
在0.1MPa、-33.5℃,或在常温下加压到0.7到0.8MPa,就能将氨变成无色液体,同时放出大量的热量。
化工原理设计作业年产100吨合成氨铜氨液洗涤与再生工段设计姓名:班级:指导教师:提交日期:2013年06月26日目录1概述02工艺原理02. 1醋酸铜氨液的组成02.2铜液吸收原理02.2.1铜液吸收CO的反应原理和特点02.2.1铜液吸收其他有害气体的原理和有害气体含量过高的危害 12.3铜液再生原理23操作条件34工艺流程图45工艺流程说明46工艺计算67铜洗设备选型118铜洗设计结束语与体会12参考文献121概述合成氨生产系统中精炼采用铜洗装置。
醋酸铜氨液洗涤法(简称铜洗)是最古老的方法。
早在1913年就开始应用,迄今有近一百年的历史,铜洗法以其工艺成熟、操作弹性大,长期在中小型合成氨厂占据主导地位。
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。
2工艺原理[3]变换气经过净化后仍含有少量的CO、CO2、O2、H2S等有害气体,工业上常用铜洗法精制原料气。
2. 1醋酸铜氨液的组成铜洗法的溶液醋酸铜氨溶液是由醋酸铜和氨通过化学反应后制成的一种溶液,简称铜液,其组成为Cu(NH3)2Ac (醋酸亚铜络二氨)。
2. 2铜液吸收原理2. 2. 1铜液吸收CO的反应原理和特点铜氨液吸收CO是在游离氨存在下,依靠低价铜离子进行的,其反应如下:Cu(NH3)2Ac+CO(液相)+NH3—Cu(NH3)3Ac • CO+Q铜氨液吸收CO的作用,首先是CO与铜氨液接触而被溶解,CO再和低价铜离子作用生成络合物,并有热量放出。
从以上反应式可以看出铜氨液吸收CO的反应有以下特点:•铜氨液与CO之间的反应是可逆的,按操作条件的不同,反应可以向右或向左进行,反应向右进行称为吸收,向左则称为解吸。
•CO必须首先溶解于铜氨液中才能起化学反应。
而CO在铜氨液中的溶解度是随着温度的升高而降低的,所以降低温度有利于CO的溶解。
合成氨毕业设计论文【篇一:毕业论文合成氨】目录前言 (2)第一章总论 (3)1.1生产方法论述 (4)1.2氨合成催化剂的使用 (5)第二章氨合成工艺 (5)2.1氨合成工艺流程叙述 (5)2.2主要设备特点 (6)2.2.1氨合成塔(r1801) (7)第三章冷冻工艺流程说明 (8)3.1冷冻工艺流程叙述及简图 (9)第四章自动控制 (10)4.1控制原则 (10)4.2 仪表选型 (10)第五章安全技术与节能 (11)5.1 生产性质及消防措施 (11)5.1.1生产性质 (11)5.1.2消防措施 (11)5.2节能措施 (12)参考文献 (13)致谢 (14)前言在常温常压下,氨是有强烈刺激臭味的无色气体,氨有毒,且易燃易爆,空气中含氨0.5%,在很短时间内即能使人窒息而死,含氨0.2%,在几秒钟内灼烧皮肤起泡,含氨0.07%,即会损伤眼睛。
氨的燃点150℃,在空气中的爆炸范围为16%~25%(体积)。
在标准状态下氨的密度0.771克/升,沸点-33.35℃,熔点(三相点)-77.75℃,气态氨加热到132.4℃以上时,在任何压力下都不会变成液态,此温度称为氨的临界温度。
氨极易溶于水,在常温常压下1升水约可溶解700升氨,氨溶于水时放出大量的热氨易与许多物质发生反应,例如:在催化剂的作用下能与氧反应生成no与co2反应生成氨基甲酸铵,然后脱水生成尿素。
4nh3?5o2?4no?6h2o2nh3?co2?nh4coonh2 (氨基甲酸铵)nh4coonh2?co(nh2)2?h2o氨还可与一些无机酸(如硫酸、硝酸、磷酸)反应,生成硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵等。
除了化肥工业以外,氨在工业上主要用来制造炸药和化学纤维及塑料。
氨还可以用作制冷剂,在冶金工业中用来提炼矿石中的铜、镍等金属,在医药工业中用做生产磺胺类药物、维生素、蛋氨酸和其他氨基酸等。
氨是在1754年由普利斯特里(priestly)加热氯化铵与石灰而制得。
目录1.前言 (1)1.1概述 (2)1.2 产品性质与用途 (4)1.2.1 产品性质 (4)1.2.2 产品用途 (4)1.2.3 产品世界产业状况 (4)2项目名称、地址、承办单位及性质 (7)2.2 项目背景 (7)2.3 项目意义 (8)2.4 研究范围 (8)2.5 研究结论 (8)2.5.1 项目产品及生产规模 (8)2.5.2生产制度 (8)2.5.3 生产工艺 (8)3工艺介绍 (9)3.1工艺简述 (9)3.2煤气风机工段: (9)3.3常压脱硫工段: (9)3.4一氧化碳变换工段: (10)3.5精脱硫工段: (10)3.6脱碳工段: (11)3.7 工艺优化→热水循环 (11)4 设备选型 (11)4.1煤气风机工序设备一览表 (11)4.2常压脱硫工序设备一览表 (12)4.3一氧化碳变换工序设备一览表 (13)4.4精脱硫工序设备一览表 (13)4.5脱碳工序设备一览表 (14)5.物料衡算和热量衡算 (16)5.1全流程物料简算 (16)5.2计算基准及已知条件 (16)5.3一号变换炉物料及热量衡算 (17)5.4变换炉一段催化剂层及热量衡算 (17)5.5变换炉二段催化剂层及热量衡算 (19)5.6变换炉三段物料及热量衡算 (20)5.7饱和热水塔物料及热量衡算 (21)5.7.1热水塔出水温度的估算 (21)5.7.2饱和塔物料及热量衡算 (22)5.7.3热水塔物料及热量衡算 (24)5.8水加热器的物料和热量衡算 (25)6 列管式换热器设计 (26)7 厂址选择 (28)8 公用工程设施 (29)8.1 公用工程方案 (29)8.2 给排水 (29)9 节能 (29)10 环境保护 (29)10.1执行的环境保护法规 (29)11 劳动安全卫生 (30)11.1 设计依据 (30)11.2 危险化学品分类储存全预防措施 (31)12 经济概算 (31)13. 结论 (32)参考文献 (34)附图 (34)致谢 (35)1.前言氨是一种重要的化工产品,主要用于化学肥料的生产。
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NH3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。
合成氨毕业设计doc合成氨毕业设计篇一:合成氨本科毕业设计摘要合成氨生产任务设计决定了生产合成氨的规模,设备的要求以及工艺流程的状况。
本设计所采用的方法是半水煤气合成法,其主要原料是煤和氮气,利用煤来生成氢气,第一步是造气,即制备含有氢、氮的原料气;第二步是净化,不论选择什么原料,用什么方法造气,都必须对原料气进行净化处理,以除去氢、氮以外的杂质;第三步是压缩和合成,将纯净的氢、氮混合压缩到高压,在铁催化剂与高温条件下合成为氨。
目前氨合成的方法,由于采用的压力、温度和催化剂种类的不同,一般可分为低压法、中压法和高压法三种。
本设计主要是对合成塔工段的设计,故所用原料直接采用氮气和氢气,其以合成塔为主要设备,在氨冷器、水冷器、气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下,以四氧化三铁为触媒,在485—500℃的高温高压条件下来制得氨气。
本设计要求要掌握合成塔的工作原理,生产的工艺路线,并能根据工艺指标进行操作计算。
在工艺计算过程中,包含物料衡算,热量衡算及设备选型计算等,在合成效率方面也有进一步研究。
关键词:氮气;氢气;四氧化三铁催化剂;氨合成塔AbstractAmmonia production design determines the size of the production of synthetic ammonia, equipment requirements, as well as the status process. The design of the method used was semi-water gas synthesis, the main raw material is coal and nitrogen, the use of coal to generate hydrogen, while the design is a synthesis of the main section of the tower design, it is the direct use of raw materials used in nitrogen and hydrogen, itssynthesis tower as the main equipment, in the ammonia cooler, water coolers, gas - gas exchange, recycling machines, separators, auxiliary equipment, such as condensation of the tower under the four iron oxide catalyst, in the high-temperature conditions of 485-500 ℃ obtained from ammonia. The first step is to build gas,Preparation that contains hydrogen, nitrogen gas; second step is purification, regardless of what materials, what methods of gas must be carried out on the feed gas purification to remove hydrogen and。
目录1绪论 (1)1.1怎样固氮 (1)1.2氨从实验室到工业生产 (1)1.2.1艰难的探索 (1)1.2.2哈伯终成正果 (1)1.3氨工业化后的发展 (2)2氨的合成 (3)2.1原料气来源 (3)2.1.1 煤气的生成 (3)2.1.2天然气制氨 (3)2.1.3重质油制氨 (4)2.3氨合成反应的特点和催化剂 (4)2.3.1氨合成反应的特点 (4)2.3.2氨合成铁系催化剂 (4)2.4最佳工艺条件的选择 (5)2.4.1压力 (6)2.4.2温度 (6)2.4.3空间速度 (6)2.4.4合成塔入口气体组成 (6)2.5合成氨工艺流程 (6)3工艺过程设计 (8)3.1估算传热面积 (8)3.1.1查取物行数据 (8)3.1.2 热量衡算 (8)3.1.3 确定换热器的材料和压力等级 (8)3.1.4 流体通道的选择 (8)3.1.5 计算传热温差 (8)3.1.6 选K值,估算传热面积 (9)3.1.7 初选换热器型号 (9)3.2计算流体阻力 (10)3.2.1 管程流体阻力 (10)3.2.2 壳程流体阻力 (10)3.3计算传热系数,校正传热面积 (11)3.3.1 管程对流给热系数i (11) (11)3.3.2 壳程对流传热系数α3.3.3 计算传热系数 (11)3.3.4 计算传热面积 (12)4节能措施 (14)5世界合成氨工业近期进展及前景展望 (15)6总结 (17)参考文献 (18)致谢 (19)1绪论1.1怎样固氮氨(Ammonia),分子式NH3,1754 年由英国化学家普里斯特利(J.Joseph Priestley)加热氯化铵和石灰石时发现。
1784 年,法国化学家贝托雷(C.L.Berthollet)确定了氨是由氮和氢组成的。
从那以后很长一段时间,氨的主要来源是氮化物,而氮化物的主要来源是自然界中的硝石矿产。
19 世纪以来,人类步入了现代化的历程。
随着农业的发展,氮肥的需求量在不断提高;同时随着工业的突飞猛进,炸药的需求量也在迅速增长。
本科毕业论文设计年产8万吨合成氨工艺设计PRODUCES 80,000 TONS OF AMMONIA SYNTHESIS PROCESSDESIGN学院(部):理工大学专业班级:化学工程与工艺学生姓名:指导教师:2013年6月 1 日目录中文摘要 (2)外文摘要 (3)1.总论 (4)1.1设计任务的依据 (4)1.2概述……………………………………………………………………………1.2.1设计题目 (7)1.2.2 设计具体类容范围及设计阶段 (7)1.2.3设计的产品的性能、用途及市场需要 (8)1.2.4简述产品的几种生产方法及特点 (8)1.3产品方案 (8)1.4设计产品所需要的主要原料规格、来源 (8)1.4.1设计产品所需要的主要原料来源 (8)1.4.2涉及产品所需要的主要原料规格 (8)1.5生产中产生有害物质和处理措施 (8)1.5.1氨气和液氨 (8)1.5.2合成氨废水 (8)2.生产流程及生产方法的确定 (8)3.生产流程简述 (14)4.工艺计算 (16)4.1原始条件 (16)4.2物料衡算 (16)4.2.1合成塔物料衡算 (18)4.2.2氨分离器气液平衡计算 (19)4.2.3冷交换器气液平衡计算 (19)4.2.4液氨贮槽气液平衡计算 (25)4.2.5液氨贮槽物料计算 (29)4.2.6热交换器热量计算 (35)4.2.7水冷器热量计算 (36)4.2.8氨分离器热量核算 (39)5. 主要设备选型 (39)5.1废热锅炉设备工艺计算 (40)5.1.1计算条件 (40)5.1.2 官内给热系数α计算 (41)5.1.3管内给热系数αi计算 (42)5.1.4总传热系数K 计算 (43)5.1.5平均传热温差m Δt 计算 (44)5.1.6传热面积 (45)5.2主要设备选型汇总 (46)6. 环境保护与安全措施 (47)6.1环境保护 (48)6.1.1化学沉淀—A/ O 工艺处理合成氨废水 (49)6.1.2 合成氨尾气的回 (50)6.2安全措施 (51)6.2.1防毒 (52)6.2.2 防火 (53)6.2.3防爆 (54)6.2.4防烧伤 (55)6.2.6防机械伤 (56)6.2.5防触电 (57)结束语 (40)注释 (40)参考文献 (42)致谢 (43)附录 (43)摘要在整个合成氨工艺中,精制工序是非常重要的环节,经CO变换和脱硫碳后的原料气中撒花姑娘含有少量的CO和CO2,它们会毒害氨合成的催化剂。
合成氨变换工段毕业设计开题答辩英文回答:Introduction.The Haber-Bosch process is a chemical process that converts atmospheric nitrogen (N2) and hydrogen (H2) into ammonia (NH3). Ammonia is a vital intermediate in the production of fertilizers, explosives, and other chemicals. The Haber-Bosch process is one of the most important industrial processes in the world, and it is estimated that over 50% of the world's population relies on food produced with fertilizers made from ammonia.The Haber-Bosch process was developed in the early 20th century by Fritz Haber and Carl Bosch. The process involves reacting nitrogen and hydrogen at high temperatures and pressures in the presence of a catalyst. The catalyst is typically iron oxide or a mixture of iron oxide and other metals. The reaction is exothermic, and the heat releasedis used to maintain the high temperature required for the reaction.The Haber-Bosch process is a complex and energy-intensive process. The high temperatures and pressures required for the reaction make it necessary to use specialized equipment and materials. The process also produces a significant amount of greenhouse gases, which contribute to climate change.Research Objectives.The goal of this research project is to investigate ways to improve the efficiency and reduce the environmental impact of the Haber-Bosch process. The specific objectives of the project are to:Develop new catalysts that are more active and selective for the reaction of nitrogen and hydrogen.Develop new reactor designs that improve theefficiency of the reaction.Investigate the use of renewable energy sources to power the Haber-Bosch process.Develop methods to capture and utilize the greenhouse gases produced by the Haber-Bosch process.Methodology.The research project will involve a combination of experimental and theoretical studies. The experimental studies will focus on the development and testing of new catalysts and reactor designs. The theoretical studies will focus on the development of models to simulate the Haber-Bosch process and to predict the performance of new catalysts and reactor designs.The research project will be conducted in collaboration with a team of researchers from academia and industry. The project will be funded by a grant from the National Science Foundation.Expected Outcomes.The expected outcomes of the research project are:The development of new catalysts that are more active and selective for the reaction of nitrogen and hydrogen.The development of new reactor designs that improve the efficiency of the reaction.The development of methods to use renewable energy sources to power the Haber-Bosch process.The development of methods to capture and utilize the greenhouse gases produced by the Haber-Bosch process.The results of the research project will have a significant impact on the chemical industry and on the environment. The new catalysts and reactor designs developed in this project will make the Haber-Bosch process more efficient and less polluting. The use of renewable energy sources to power the Haber-Bosch process will reducethe greenhouse gas emissions associated with the process. The methods developed to capture and utilize the greenhouse gases produced by the Haber-Bosch process will help to mitigate the environmental impact of the process.中文回答:引言。
毕业设计(论文)开题报告题目:合成氨铜洗能量回收装置系统设计学生姓名:吴秀海学号: 071615525专业:机械设计制造及其自动化指导教师:薛树琦2011年3月21日一、文献综述摘要化工循环生产中排放一些液体时常常带有一定的能量,为了把这些能量回收起来用于生产的再循环,开发一种能量回收机,利用洗涤塔排出的高压废流体驱动,代替三柱塞泵向洗涤塔输送高压洗涤液体,已达到能量回收的目的。
1.选题的目的和意义地球上的资源有限,各国都在为开发新能源以代替常规能源的主导地位而努力。
但新能源从研制、开发到推广需要相当长的时间,而且现尚未出现最经济、理想的未来型能源(清洁、无污染、使用不尽)。
因此,节约现有能源已经刻不容缓。
我国是世界上能源浪费最严重的国家之一,能源利用率仅为40%左右,远远低于许多发达国家的能源利用率,甚至还不及较落后的印度。
国家每年花费大量的资金用于提供能源,成为国民经济的累赘。
因此节约能源对我国具有尤为重要的意义。
在国民生产各个行业中,由于设备陈旧落后,能量使用中大量的余能往往弃而不用造成了很大的浪费,如能开发出节能装置,回收余能用于在生产,对于降低生产成本,节约资源,提高经济效益,发展国民经济有重大意义。
合成氨生产属于高能耗行业,随着能源价格的节节升高,余热余压利用的投资回报逐渐被人们认可。
在合成氨生产中,由再生产系统出来的低压新鲜铜氨液,被铜液泵打到13MPa高压,进入高压铜洗塔,从铜洗塔顶部喷淋而下吸收杂志压力在12MPa以上的废铜氨液,出铜塔底部经过减压变成0.4MPa低压后,再去再生系统,再生以后的低压新鲜铜氨液,被铜液泵打到高压进入下一轮循环,如下图所示。
可见,在该液体加压、卸压不断循环过程中,高压废铜液由减压阀直接减压,大量的压力能耗在减压阀上,不做任何有用功,是浪费。
该能量的浪费具体体现在铜液泵将低压新鲜铜液加压时消耗的大量电能。
本课题就是关于合成氨铜洗工艺过程中对铜洗塔排出的高压废铜液进行回收,将其大量的液体压力能用于对再生系统排出的低压新鲜铜氨液做功,给新鲜铜氨液加压至要求值。
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NH3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(NH3)分子,一水合氨(NH3~H2O)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 D2.化学性质NH3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,NH4OH)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,NH3也可以被氧化成N2。
(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H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。
变换反应如下:CO+H2OH→2+CO2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CO2和H2;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。
粗原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO和CH4等组分,其中以CO2含量最多。
CO2既是氨合成催化剂的毒物,又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。
因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
一般采用溶液吸收法脱除CO2。
根据吸收剂性能的不同,可分为两大类。
一类是物理吸收法,如低温甲醇洗法(Rectisol),聚乙二醇二甲醚法(Selexol),碳酸丙烯酯法。
一类是化学吸收法,如热钾碱法,低热耗本菲尔法,活化MDEA 法,MEA法等。
(3) 气体精制过程经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。
为了防止对氨合成催化剂的毒害,规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。
因此,原料气在进入合成工序前,必须进行原料气的最终净化,即精制过程。
目前在工业生产中,最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。
深冷分离法主要是液氮洗法,是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO,而且也能脱除甲烷和大部分氩,这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气,深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。
甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺,要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。
甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下,但是需要消耗有效成分H2,并且增加了惰性气体CH4的含量。
甲烷化反应如下:CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔCO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ3.氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压,在催化剂的作用下合成氨。
氨的合成是提供液氨产品的工序,是整个合成氨生产过程的核心部分。
氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行,由于反应后气体中氨含量不高,一般只有10%~20%,故采用未反应氢氮气循环的流程。
氨合成反应式如下:N 2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol三、生产合成氨的原料制取氨用的氮氢混合气。
氢气主要由天然气、石脑油、重质油、煤、焦炭、焦炉气等原料制。
1.天然气制氨天然气先经脱硫,然后通过二次转化,再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序,得到的氮氢混合气,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%~0.3%(体积),经甲烷化作用除去后,制得氢氮摩尔比为3的纯净气,经压缩机压缩而进入氨合成回路,制得产品氨。
以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
2.重质油制氨重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气,生产过程比天然气蒸气转化法简单,但需要有空气分离装置。
空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
C H或元素碳代表,它们在②铜锌系催化剂由铜、锌、铝(或铬)的氧化物组成,又称低浊变换催化剂。
活性组分为铜,开工时先用氢气将氧化铜还原,还原时放出大量反应热,操作时必须严格控制氢气浓度,以防催化剂烧结(见催化剂寿命)。
采用此催化剂可把气体中一氧化碳浓度降到 0.3%(体积)以下。
高、低温变换催化剂耐硫性能差,其中硫化氢对变换催化剂是常见的有害毒物。
对于低温变换催化剂为:低温变换催化剂对硫特别敏感,而且其中毒是属于永久性中毒。
因此,在一氧化碳低温变换前,原料气必须经过精细脱硫,使总硫含量脱除到1ppm以下。
③钴钼系催化剂是50年代后期开发的一种耐硫变换催化剂,主要成分为钴、钼氧化物。
活性温度不同,有只适用于高温变换的,也有适于高、低温变换的。
因活性组分为钼的硫化物,故开工时需先进行硫化处理。
工业上,为了提高一氧化碳变换率,采用过量水蒸气,并根据原料气硫含量的多少选用适宜的变换催化剂,确定脱硫工序是放在变换之前或在其后。
压力可选用常压或加压。
温度是控制一氧化碳变换过程最重要的工艺条件,随着变换反应的进行,会有大量反应热放出,使催化剂床层出口温度上升。
对一氧化碳浓度高的原料气,通常采用两段变换流程,以尽可能降低变换气中的一氧化碳浓度。
两段变换时,段间进行冷却,使大量一氧化碳在第一段较高温度下与水蒸气反应;第二段则在较低温度下进行变换。