【正文】 鼓泡通過甲醇并與其蒸汽混合，再配入一定量的水蒸汽形成三元混合氣體。為了制取高濃度甲醛，提高能量綜合利用效率，又 相繼開發(fā)了“尾氣循環(huán)法”和“甲縮醛氧化法”，現(xiàn)在正研究開發(fā)“甲醇脫氫法”新工藝。 1984 年，世界工業(yè)甲醛產(chǎn)量中烷烴氧化法（含二甲醚法）僅占10%。 表１－２： 工業(yè)甲醛溶液質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (GB9009－ 88) 指標(biāo) 產(chǎn)品級別 指標(biāo)名稱 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑－鈷），號 ≤ 10 － － 甲醛含量， % ～ ～ ～ 甲醇含量， %≤ 12 12 12 酸度（以甲酸計(jì)）， %≤ 鐵含量， PPm≤ 1（槽裝） 3（槽裝） 5（槽裝） 灰分， %≤ 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 8 第二章 工藝流程的選擇及論證 第一節(jié) 甲醛的生產(chǎn)原理 工業(yè)甲醛的生產(chǎn)方法與原料的供應(yīng)有著密切關(guān)系。 1. 主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)甲醛溶液的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存等。 此外，工業(yè)甲醛在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有較廣泛的直接用途。 CH2 O→ CO＋ H2 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 6 （六） 氧化還原反應(yīng) 許多金屬（如 Pt， Cr， Cu 等）以及金屬 氧化物（如 Cr2 O Al2 O3 等）都能使甲醛還原成甲醇、甲酸甲酯、甲烷，或使甲醛深度氧化成甲酸、 CO2和 H2 O。 CH2O＋ CH3CONH2＋ CO→ CH3CONHCH2COOH （五） 分解反應(yīng) 甲醛具有意想不到的穩(wěn)定性，在低于 300℃時(shí)無催化劑作用其分解速度非常緩慢。 （四） 羰基化反應(yīng) ⑴、在鈷或銠催化劑作用下，于 110℃和 13～ 15Mp a 條件下，甲醛與合成氣（ H2?CO= 1～ 3）能進(jìn)行 羥基化 反應(yīng)生 成乙醇 醛，進(jìn) 一步加 氫可生 成乙二醇。甲醛水溶液 在密閉 的容器 里置于室 溫下會 迅速聚 合并放 出熱量 （ 63kJ/mo l 或 al/mo l）。 2CH2 O→ HOCH2 CHO→ HOCH2 CH2 OH 甲醛聚糖反應(yīng)是已知唯一一步合成碳水化合物的方法，它在生成 多元醇和甲醛生物工程利用中有潛在的重要意義。 ⑴、在堿存在下，甲醛與正丁醛縮 合生成三羥甲基 丙烷，甲醛與異丁醛縮合生成季戊二醇，也稱新戊二醇。 ⑷、甲醛與伯胺、仲胺加成反應(yīng)生 成烷胺基甲醇，后者 在加熱或堿性條件下進(jìn)一步縮合生成取代基甲烯胺。如制取多價(jià) 螯合劑三乙酸胺 N（ CH2 COO H） 3 、氨基乙酸腈 H2 N CH2 CN、 甲 烯 氨 基 乙 腈CH2 =NCH2 CN、二乙腈胺 HN（ CH2 CN2）等。如在 醋酸溶液中，甲醛與甲苯反應(yīng) 生成 1－苯基－ 1,3－二 醋酸丙二醇，甲醛與丙烯加成反應(yīng)生成 1,3－二醋酸丁二醇 。紫外光 譜研究表明在較 高濃度甲醛水溶 液中單體甲醛濃 度小于 %（ wt %），在較低濃度的甲醛水溶液中其單體甲醛含 量也不超過 %（ w t %）。s 表面張力 mN/m （二） 甲醛水溶液物理性質(zhì) 甲醛能溶于水，溶解過程系放熱反應(yīng)，熱量大小不取決于溶液的濃度。 表 1－ 1 純甲醛主要物性數(shù)據(jù) 性 質(zhì) 數(shù) 據(jù) 氣體相對密度（空氣為 1） 液體密度（－ 20℃） kg/m3 （－ 80℃） kg/m3 沸點(diǎn)（ ） ℃ － 熔點(diǎn) ℃ － 臨界溫度 ℃ ～ 臨界壓力 Mpa ～ 臨界密度 kg/m3 266 蒸發(fā)熱（－ 19℃） kJ/mol （－ 109℃～－ 22℃） kJ/mol +－ （ K） 生成熱（ 25℃） kJ/mol － 溶解熱（在水中） kJ/mol （在甲醇中） kJ/mol （在正丙醇中） kJ/mol （在正丁醇中） kJ/mol 標(biāo)準(zhǔn)自由能（ 25℃） kJ/mol － 比熱容 J/mol純 甲醛氣體可由 多聚氧甲烯 單體湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 3 的氣化 而制得 ，基 純度可 達(dá) 90~100%（ vo l）， 為防止 聚合 最好貯 存溫 度為100~150℃。 一、 物理性質(zhì) （一） 純甲醛物理性質(zhì) 在通常條件下，純甲 醛是一種具有窒息 作用的氣體，有強(qiáng)烈刺激性氣 味，特別對眼睛和粘膜有刺激作用，能溶解于水，純甲醛氣體是可燃性氣體，著火溫度為 430℃，與空 氣混合能形成爆 炸混合物，爆炸 極限為 %~%（ vol）。 第二節(jié) 甲醛的性質(zhì) 甲醛，分子式 CH2 O，分子 量 ，分子結(jié)構(gòu) 式 HCHO，它是脂肪醛化合物中最簡單的脂肪醛。由此，甲醛工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)出現(xiàn)兩類工藝方法，即銀法和鐵鉬法。 工 業(yè) 化 的 開 發(fā) 始 于1886~1889 年，采用銅催化劑 。 通過 本 次設(shè) 計(jì) ，使 得 我們 對 各 種不 同 的甲 醛 生產(chǎn) 工 藝流 程 有了 初 步的認(rèn)識 ，對 各類 流 程的 特 點(diǎn)作 了 進(jìn)一 步 比 較和 分 析 。 工業(yè) 甲 醛生 產(chǎn) 是典 型 的基 本 有機(jī) 合 成工 藝 ，在我 國 已有 近 五十 年 的歷史 。 1 86 8 年， A圖紙包括： 控制流程圖； 、立面圖。湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 1 摘 要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)為年產(chǎn) 2 萬噸 37%甲醛水溶液裝置的工藝設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：甲醇 甲醛 氧化 工藝 吸收 ABSTRACT The task of thi s desi gn is a pimary design for t he production of carbaldehyde 20,000 ton s techni ce contrive per year， in the design I adopted Ag’ Catalyticoxidetion t ech nology ,Th e design consi sts of an intruction book and three serials of diagram. The instruction includes: 1. The devel opment hi story,property and u sefuln ess of carbaldehyde. 2. demon stratin g an d ch oosing the produ ction way of carbaldehyde. 3. The mass balance of carbaldehyde. 4. The heat balance of carbaldehyde. 5. C language. 6. The ch oosin g and techn ological calculation th e main equipments. 7. Factory chamber design. 8. Safety production and contaminate disposaling. 9. Eomic estimate. Three serials of diagram includes: 1. 20,000ton s per year carbaldehyde process tech nique flow sheet with controlled point. 2. installing chart of the main equipment. 3. the square and spare chart of production section. Key word: Methanol Carbaldehyde oxide Technology absorbtion 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 2 目 錄 前言?????????????????????????????????? 1 第一章 緒論?????????????????????????????? 2 第一節(jié) 甲醛工業(yè)的發(fā)展概況 ??????????????????? 2 第二節(jié) 甲醛的性質(zhì)??????????????????????? 2 一、物理性質(zhì)?????????????????????????? 2 二、化學(xué)性質(zhì)?????????????????????????? 4 第三節(jié) 甲醛的用途及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)?????????????????? 6 一、甲醛的用途????????????????????????? 6 二、甲醛質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)???????????????????????? 6 第二章 工藝流程的選擇與論證?????????????????????? 8 第一節(jié) 甲醛的生產(chǎn) 原理????????????????????? 8 第二節(jié) 甲醛的合成原理????????????????????? 9 一、甲醛合成反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)??????????????????? 9 二、影響甲醛合成反應(yīng)的因素??????????????????? 9 第三節(jié) 甲醛生產(chǎn)工藝的選擇??????????????????? 11 第四節(jié) 甲醛生產(chǎn)工藝流程???????????????????? 14 一、生產(chǎn)方框圖????????????????????????? 14 二、流程敘述?????????????????????????? 14 第五節(jié) 原 料甲醇???????????????????????? 16 一、物理性質(zhì)?????????????????????????? 17 二、化學(xué)性質(zhì)?????????????????????????? 17 第六節(jié) 原料的準(zhǔn)備??????????????????????? 18 一、原料的輸送????????????????????????? 18 二、原料的氣化????????????????????????? 18 三、原料混合氣的過熱?????????????????????? 18 四、原料混合氣的凈化?????????? ???????????? 19 第七節(jié) 主要工藝指標(biāo)?????????????????????? 19 第三章 工藝計(jì)算???????????????????????????? 21 第一節(jié) 物料衡算計(jì)算條件的確定????????????????? 21 第二節(jié) 物料衡算過程?????????????????????? 21 一、蒸發(fā)器??????????????????????????? 21 二、過熱器??????????????????????????? 23 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 3 三、氧化器??????????????????????????? 23 四、吸收一塔?? ???????????????????????? 25 五、吸收二塔?????????????????????????? 27 六、甲醛裝置總物料平衡圖???????????????????? 27 七、甲醛裝置總物料衡算????????????????????? 27 第三節(jié) 熱量平衡計(jì)算?????????????????????? 30 一、蒸發(fā)器??????????????????????????? 30 二、過熱器??????????????????????????? 31 三、氧化器?????????????????? ????????? 33 四、氧化器中部的廢熱鍋爐???????????????????? 34 五、氧化器下部的水泠段????????????????????? 35 六、吸收一塔?????????????????????????? 35 七、吸收二塔?????????????????????????? 37 八、系統(tǒng)熱量衡算???????????????????????? 38 第四節(jié) 程序設(shè)計(jì)???????????????????????? 40 第四章 主要非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備計(jì)算及定型設(shè)備的選型??????????????? 42 一、堿 洗塔、水洗塔??????????????????????? 42 二、蒸發(fā)器??????????????????????????? 42 三、過熱器??????????????????????????? 43 四、氧化器??????????????????????????? 44 五、吸收一塔?????????????????????????? 46 六、吸收二塔?????????????????????????? 48 七、定型設(shè)備的選型??????????????????????? 50 八、主要非標(biāo)