【正文】 湖南科技大學(xué)2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4萬噸甲醛生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 設(shè)計(jì)人：劉杰 指導(dǎo)老師：胡忠于摘要：本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)4萬噸37%甲醛水溶液的生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用銀催化法工藝，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對工藝流程進(jìn)行了選擇與論證，對整個裝置進(jìn)行了物料與能量的衡算，對主要設(shè)備和管道進(jìn)行了設(shè)計(jì)及選型，同時(shí)對本裝置的安全生產(chǎn)與“三廢”治理作了相關(guān)討論并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的初步核算。本設(shè)計(jì)配有設(shè)計(jì)說明書一本，附圖4張。說明書包括1：總論；2：工藝流程的選擇及論證；3：%甲醛水溶液工藝計(jì)算；4：非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的計(jì)算及定性設(shè)備的選型；5：工藝管道計(jì)算；6：安全以及“三廢”治理；7：技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步核算。圖紙包括：1 帶控制點(diǎn)的工藝管道及工藝流程圖；2 氧化器裝配圖；3 裝置平面圖；4 裝置立面圖。關(guān)鍵詞：甲醛；甲醇；氧化；工藝；電解銀The manufacturing process of Formaldehyde 40000 tons per year Speciality:chemical engineering and technology designer:liu jie director:hu zhong yuAbstract:The design is primary for the manufacturing process of formaldehyde40000 tons per year,and adopts Ag as catalyst According to the design,the craft production way of formaldehyde was selected and the technology was main equipments and pipes were designed or the sane time,safely producing and dealing with”three waste “were argued and technology economic was originally estimated.The design consists of an instruction book and a series of diagram.The instruction book includes: and demonstration of the technological tons per year 37% formaldehyde crafts for production were is not a selecting type of the equipment of calculation and finalizing the design of the standard pipeline and abatement of”three waste”. initial estimate of technoligy.The diagram include: pipeline of the device and process flow sheet with controlled chart of the figure of the blueprints of factory.Key words:formaldehyde。Methanol。Oxidation。Technology。Electrolysis Silver1目 錄第一章 產(chǎn)品方案選擇與生產(chǎn)規(guī)?！?（4） 概述……………………………………………………………………（4） 本項(xiàng)目對甲醛生產(chǎn)技術(shù)的要求………………………………………（4） 中國甲醛工業(yè)現(xiàn)狀……………………………………………………（4） 銀法和鐵鉬法比較——國外甲醛技術(shù)概況…………………………（5） 技術(shù)選擇………………………………………………………………（6）第二章 物料衡算…………………………………………………………………（8） 設(shè)計(jì)條件…………………………………………………………………（8） 物料流程簡圖………………………………………………………… （8） 甲醛、甲醇物料衡算（均按每小時(shí)計(jì)）……………………………… (10)第三章 能量衡算……………………………………………………………… (17) 甲醇蒸發(fā)器………………………………………………………… (17) 過熱器………………………………………………………………… (18) 氧化器（包括急冷段）…………………………………………………(18) 吸收塔（包括一吸塔和二吸塔）…………………………………… (20)第四章 設(shè)備工藝計(jì)算………………………………………………………… (22) 蒸發(fā)工段……………………………………………………………… (22) 氧化工段……………………………………………………………… (29) 吸收工段……………………………………………………………… (36) 吸收工段換熱器、循環(huán)泵設(shè)計(jì)選型………………………………… (49) 主要設(shè)備一覽表……………………………………………………… （51）第五章 能量利用方案和節(jié)能方面的技術(shù)改進(jìn)……………………………… （52）第六章 工藝設(shè)計(jì)圖紙………………………………………………見附圖3前言甲醛是重要的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，是甲醇最重要的衍生物產(chǎn)品之一，甲醛的用途十分廣泛，主要用于生產(chǎn)脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生產(chǎn)醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)藥和染料以及消毒劑、殺菌劑、防腐劑等。目前甲酴的生產(chǎn)均采用甲醇為原料，銀催化劑，經(jīng)空氣氧化得到，其濃度為37%左右，其余為水，含甲醛40%、甲醛80%的水溶液叫做福爾馬林，是常用的殺菌劑和防腐劑。甲醛是脂肪族中的最簡單的醛，化學(xué)性質(zhì)十分活潑。1868年，用空氣氧化甲醇合成了甲醛，并且確定了它的化學(xué)特性。1886年Loews使用銅催化劑和1910年Blank使用銀催化劑使甲醛實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。1910年，由于酚醛樹脂的開發(fā)成功，使甲醛工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。隨著甲醛工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大和甲醛產(chǎn)品的深入研究，其生產(chǎn)工藝的日漸完善，對甲醛生產(chǎn)設(shè)備的要求也在不斷提高。工業(yè)甲醛生產(chǎn)典型的有機(jī)合成工藝，在我國已有近五十年的歷史。我國的甲醛生產(chǎn)技術(shù)無論在裝置技術(shù)、催化劑的改進(jìn)、還是余熱利用方面都已有了長足的進(jìn)步，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已過到國際上同類生產(chǎn)工藝先進(jìn)水平。從我國甲醛的生產(chǎn)現(xiàn)狀看，結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，此設(shè)計(jì)采用的是銀催化劑氧化生產(chǎn)甲醛的生產(chǎn)工藝流程。在整個設(shè)計(jì)過程中，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，對年產(chǎn)3萬噸甲醛裝置進(jìn)行了完整的物料衡算與熱量衡算，對工藝過程中的主要設(shè)備進(jìn)行了較為詳細(xì)的工藝計(jì)算，同時(shí)也對裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行了初步估計(jì)。由于本人能力有限，加上時(shí)間較為倉促，在整個設(shè)計(jì)中難免有錯誤和不足之處，敬請老師和同行批評指正?！　? 緒論 我國甲醛工業(yè)的發(fā)展過程我國甲醛工業(yè)的發(fā)展大致可分為三個階段。 起步階段20世紀(jì)5060年代，以浮石銀作催化劑的銀法生產(chǎn)甲醛是我國甲醛工業(yè)的起步階段。 我國第一套甲醛生產(chǎn)裝置是1956年9月由前蘇聯(lián)專家設(shè)計(jì)指導(dǎo)在上海溶劑廠興建，采用浮石銀作催化劑。1957年1959年吉林化肥廠等三家企業(yè)相繼建立了甲醛生產(chǎn)裝置。但到50年代末，我國工業(yè)甲醛的生產(chǎn)量仍然還不足4萬噸（37%CH2O），產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)烏洛托品等。1965年1969年，由于合成纖維和木材加工工業(yè)的發(fā)展，甲醛需求量增加，北京維尼綸廠、蘇州助劑廠等一批采用浮石銀作催化劑的甲醛生產(chǎn)裝置先后投產(chǎn)，到60年代末生產(chǎn)廠達(dá)到10家，總生產(chǎn)能力擴(kuò)大到10萬噸/年。60年代后期由于開發(fā)聚甲醛樹脂等對濃甲醛的需要，又自行開發(fā)了“鐵鉬氧化物”催化劑，吉林石井溝聯(lián)合化工廠、安陽塑料廠先后采用“鐵鉬氧化物” 催化劑生產(chǎn)甲醛，但由于催化劑性能不佳和工藝落后以及安全性差等原因未能長期生產(chǎn)。 發(fā)展階段上世界7080年代的以電解銀催化劑為主體的銀法生產(chǎn)甲醛是我國甲醛工業(yè)日趨成熟的發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代以后，我國甲醛工業(yè)無論在產(chǎn)能、生產(chǎn)技術(shù)還是在設(shè)備、節(jié)能和自動控制等方面都有了較大的改進(jìn)和提高。隨著反應(yīng)熱和尾氣的燃燒熱的利用，使甲醛生產(chǎn)裝置由原來的“耗汽型”變成為“不耗汽型”或“外供蒸汽型”裝置，至70年代末我國甲醛工業(yè)的產(chǎn)量接近40萬噸/年。20世紀(jì)80年代以后，由于木材加工業(yè)和甲醛下游產(chǎn)品發(fā)展的需要，我國甲醛工業(yè)又有了較大的發(fā)展，至80年代末生產(chǎn)甲醛廠家達(dá)51家，總生產(chǎn)能力超過80萬噸/年。 快速增長階段20世紀(jì)90年代至今的銀法生產(chǎn)甲醛和鐵鉬法生產(chǎn)甲醛同時(shí)發(fā)展是我國甲醛工業(yè)快速增長階段。20世紀(jì)90年代，特別是90年代中后期，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，木材加工業(yè)、建材業(yè)、塑料工業(yè)的社會需求量的大幅度增加和小氮肥廠的轉(zhuǎn)產(chǎn)等因素，我國甲醛工業(yè)進(jìn)入快速增長時(shí)期，1990年1999年的10年中，總生產(chǎn)能力翻了近3倍。在這一階段國內(nèi)多家企業(yè)從國外引進(jìn)以鐵鉬氧化物作催化劑的鐵鉬催化法的甲醛生產(chǎn)裝置，逐漸使我國鐵鉬催化法甲醛裝置達(dá)到了國際同類裝置的先進(jìn)水平。與此同時(shí)，我國銀催化法的甲醛裝置也有了快速的發(fā)展。反應(yīng)器等關(guān)鍵設(shè)備不斷地得到改進(jìn)，銀催化劑的制備和應(yīng)用也有了新的提高，原料甲醇單耗有了進(jìn)一步的下降，生產(chǎn)控制技術(shù)也有了長足的進(jìn)步，原料甲醛單耗又有了進(jìn)一步的下降，裝置規(guī)模趨向大型化，國內(nèi)最大、世界第二的年產(chǎn)16萬噸/年單套甲醛裝置于2000在河北凱躍化工集團(tuán)有限公司建成投產(chǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)，我國甲醛工業(yè)仍保持持續(xù)發(fā)展的勢頭，2002年總生產(chǎn)能力已超過700萬噸。迄今，總生產(chǎn)能力已超過840萬噸/年（以37%HCHO計(jì)）。 我國甲醛工業(yè)的現(xiàn)狀 生產(chǎn)工藝以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛的工藝按催化劑的不同，分為銀法和鐵鉬法兩種不同的生產(chǎn)工藝。銀法甲醛生產(chǎn)工藝中又有生產(chǎn)37%甲醛的傳統(tǒng)銀法和生產(chǎn)濃甲醛的廢氣循環(huán)法、尾氣循環(huán)法及以本征控制技術(shù)為核心的大型甲醛生產(chǎn)新工藝等。在甲醇、水、空氣所組成的原料混合氣的配制工藝中又有濃甲醇蒸發(fā)后配制水蒸汽和甲醇、水配制后蒸