【正文】 醛工藝生產(chǎn)過(guò)程設(shè)計(jì) 摘要 ： 甲醛是有機(jī)化工重要的基本原料，應(yīng)用非常廣泛。甲醇氧化制甲醛是工業(yè)生產(chǎn)甲醛的主要途徑。 關(guān)鍵字 ： 甲醇 鐵鉬法 氧化 甲醛 AspenPlus 模擬 II The Design of Production Process of Formaldehyde by Methanol Oxidation(50kt/a) Abstract:Formaldehyde is an important basic anic chemical raw materials, application is very oxidation of formaldehyde is the main way for industrial production of design adopts the Aspen plus software, the iron molybdenum methanol oxidation formaldehyde production technology has carried on the simulation and optimization Aspen plus software, the formaldehyde production process simulation and optimization, it is concluded that the technology conditions as follows:Reactor, reaction temperature 285 ℃ , pressure 1 bar, main conditions for refining tower: the flow of feed formaldehyde kmol/h, theoretical plate number is 36 pieces, feeding position for 16 pieces, 3 bar pressure, reflux ratio of content of product was %. Key words: methanol。Aspen plus。人造板工業(yè)發(fā)達(dá)，對(duì)甲醛的需求量甚大。 甲醛是一種 原漿 毒物，能與蛋白質(zhì)結(jié)合。全身癥狀有頭痛、乏力、 心悸 、 失眠 、 體重減輕 以及植物神經(jīng)紊亂 等。 甲醛 有強(qiáng)還原作用，特別是在 堿性 溶液中 ， 能燃燒，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 7%73%（體積）。工業(yè)品 甲醛 溶液一般含 37%甲醛，作 阻聚劑 ，沸點(diǎn) 101℃ 。 2021 年我國(guó)工業(yè) 甲醛的年生產(chǎn)能力約 700 萬(wàn)噸，至 2021 年增長(zhǎng)到 1035 萬(wàn)噸， 2021年世界工業(yè)甲醛的總生產(chǎn)能力約為 3855 萬(wàn)噸 (37%CH2O，下同 )／年。目前最常用的工業(yè)生產(chǎn)方法為銀催化氧化甲醇制甲醛、鐵鉬法氧化甲 醇制甲醛 、甲醇脫氫制甲醛。 20 世紀(jì) 80 年代以后，國(guó)外新 建大型裝置大多都采用鐵鉬法生產(chǎn)工藝制取甲醛，國(guó)內(nèi)采用鐵鉬法生產(chǎn)廠家的有天津石油化工廠，黑龍江佳木斯化工五廠等一些廠家。催化劑的壽命為 2~3 年。要提高裝置的生產(chǎn)能力，就必須提高原料氣中的甲醇濃度，在甲醇 空氣混合物的爆炸極限內(nèi)操作，這是 FeMo 固定床法所不能實(shí)現(xiàn)的。 甲醇脫氫制甲醛 根據(jù)研究過(guò)的催化劑的性質(zhì)可將催化劑分為金屬及其氧化物催化劑、堿金屬鹽催化劑和分子篩催化劑 3 種。 s)、進(jìn)料甲醛體積分?jǐn)?shù) 10%。 Aspen Plus 的簡(jiǎn)介 Plus 的 介紹 Aspen Plus 化工模擬系統(tǒng)由美國(guó)麻省理工學(xué)院于 20 世紀(jì) 70 年代后期研發(fā) 80 年代初由美國(guó) Aspen Plus 公司推向市場(chǎng)，采用 Aspen Plus 軟件對(duì)流程進(jìn)行模擬的準(zhǔn)確性與物性計(jì)算方法的正確選取密切相關(guān)，該系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)包含有密度、容積、熱容、反應(yīng)熱等，其中密度和容積是主要性質(zhì) [8]。 王韌韌，楊森 [10]在 AspenPlus 在尾氣吸收裝置流程模擬中的應(yīng)用中，應(yīng)用 AspenPlus軟件建立工藝流程對(duì)某石油化工企業(yè)反應(yīng)器產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行了處理， AspenPlus 模擬軟件為化工工程設(shè)計(jì)人員提供了對(duì)不同方案以及不同工藝方案進(jìn)行分析探究以及比選的平臺(tái)，節(jié)約了大量的時(shí)間，節(jié)省了操作費(fèi)用，避免了人為因素，提高了準(zhǔn)確度。 堵祖蔭 [13]應(yīng)用 Aspen Plus 軟件對(duì)汽油分餾系統(tǒng) (包括油淬冷、汽油分餾塔、裂解柴油汽提塔和裂解燃料油汽提塔 )進(jìn)行嚴(yán)格的模擬，并初步研究了汽油分餾塔操作條件對(duì)塔頂、柴油抽出和塔釜溫度影響，它可以作為進(jìn)行該系統(tǒng)優(yōu)化，指導(dǎo)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)。 7 第 二 章 甲醇氧化制甲醛 生產(chǎn)工藝流程 工業(yè)生產(chǎn)甲醛 制備方法對(duì)比 目前工業(yè)上一般都是采用鐵鉬氧化物催化劑上或者銀催化劑上進(jìn)行的甲醇氧化法來(lái)制取甲醛，此外還有甲醇直接脫氫制甲醛的方法。 反應(yīng) 原理 鐵鉬法甲醇氧化制甲醛，空氣過(guò)量甲醇幾乎被完全反應(yīng)，總反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，在甲醇氧化制甲醛的過(guò)程中存在如下反應(yīng)： 主反應(yīng) [2]： CH3OH + 1 /2O2→ CH2O+H2O+(1) 副反應(yīng)： CH3OH+O2→ CO+H2O+ kJ/mol (2) CH3OH + 3 /2O2→ CO2+2H2O+ kJ/mol (3) CH2O + 1 /2O2→ CO+2H2O+(4) 8 反應(yīng)工藝過(guò)程 描述 圖 鐵鉬法甲醇氧化制甲醛工藝流程圖 （ H1換熱器； B1反應(yīng)器； C1換熱器； B2氣液分離器； B3吸收塔； B5混合器； B4精餾塔） 將原料甲醇溶液濃度為（ %）經(jīng)離心泵抽入甲醇蒸發(fā)器進(jìn)行汽化。吸收塔塔頂為氣體，氣體尾氣處理一部分排出，一部分作為原料氣重新循環(huán)。 9 氣液分離工段 將反應(yīng)產(chǎn)物中的氣體與液體經(jīng)過(guò)氣液分離器進(jìn)行氣液分離器。 混合器 在 3bar， 30℃條件下，將氣液分離器的塔底物料，含量較低的甲醛水溶液，與吸收塔的塔底物料，含量較高的甲醛水溶液，兩股物料混合為一股物料，這一股物料進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精餾。 當(dāng)建立好流程圖后，點(diǎn)擊下一步開(kāi)始進(jìn)入組分輸入窗口，該工藝過(guò)程包含的物料組分有 H2O、 O N CO CH4O、 CH2O、 CO。物性方法與模型的選取不同，模擬結(jié)果大相徑庭。本流程中，物料為極性非電解質(zhì)，操作壓力小于 10bar，有交互作用參數(shù)，選擇 NRTLRK 作為模擬的物性方法。 反應(yīng)方程式及相應(yīng)反應(yīng)率如表 所示： 表 反應(yīng)方程式及相應(yīng)反應(yīng)率 反應(yīng)方程式 甲醇轉(zhuǎn)化率 CH3OH + → CH2O+H2O CH3OH + O2→ CO + 2H2O CH3OH + → CO2 +2 H2O CH2O + → CO + H2O 氧化反應(yīng)工段的模擬如圖所示： 圖 氧化工段模擬圖 輸入進(jìn)料 1 的參數(shù)如圖： 13 圖 輸入物料 1 參數(shù) H1 的參數(shù)設(shè)置為， 圖 H1 的參數(shù)設(shè)置 反應(yīng)器 B1 的參數(shù)設(shè)置為， 圖 B1 的參數(shù)設(shè)置 14 圖 B1 的參數(shù)設(shè) 置 表 反應(yīng)器進(jìn)料與出料的數(shù)據(jù) 進(jìn)料 2 出料 3 Temperature ℃ 285 285 Pressure bar 1 1 Mole Flow kmol/hr Mass Flow kg/hr Mass Frac H2O 0 O2 N2 CO2 0 CH2O 0 CH3OH CO 0 Mole Flow kmol/hr H2O 0 O2 N2 CO2 0 CH2O 0 15 續(xù)表