【正文】 嘉琦第四章 設(shè)備工藝計算鄭旭凱，劉嘉琦，姚澤鴻第五章 能量利用方案和節(jié)能方面的技術(shù)改進(jìn)劉嘉琦總圖及其說明書趙雅茹帶控制點的工藝流程圖，氧化器設(shè)計圖譚孔文，王位，王建福資料搜集鄭旭凱，王建福，譚孔文，王位PPt制作王位，劉嘉琦，姚澤鴻課堂演講劉嘉琦（所有資料統(tǒng)一由劉嘉琦、鄭旭凱整理，所有組員審理定稿）由于本組水平有限，經(jīng)驗尚淺，錯誤再所難免，敬請?zhí)岢鰧氋F意見。以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛的方法，按其所利用催化劑和生產(chǎn)工藝不同，可分為兩種不同的工藝路線。本項目對甲醛生產(chǎn)技術(shù)的要求為： 技術(shù)可靠、消耗指標(biāo)低應(yīng)選擇在相似規(guī)模下良好應(yīng)用業(yè)績的可靠技術(shù)。 安全性由于甲醛可以和空氣形成爆炸性混合物，故在設(shè)計、操作順序及人員培訓(xùn)中需始終注意安全問題。 國內(nèi)外電解銀甲醛工藝的比較改良BASF法上海溶劑廠（1993年）廣州溶劑廠（1993年）裝置能力（1萬噸/年，37%HCO）催化工藝電解銀電解銀電解銀催化劑壽命（月）2~322噸37%HCHO消耗甲醇（100%，公斤）450453487 冷卻水（m3）50 電（KWh）373449 催化劑耗量（公斤）不詳不詳 副產(chǎn)蒸汽（公斤） 需外供蒸汽（公斤）415自給 尾氣循環(huán)有無無 質(zhì)量： 甲醛含量（wt%）40~55 甲醇含量（wt%）1~~ 酸度（wt%） 銀法和鐵鉬法比較——國外甲醛技術(shù)概況銀法是經(jīng)典的生產(chǎn)方法，德國于1888年首先工業(yè)化，接著美國在1901年，日本在1912年相繼投入生產(chǎn)。電解銀分子篩載銀催化劑的相繼出現(xiàn)而所謂WGR尾氣循環(huán)工藝的誕生，都使得銀法工藝有了新的發(fā)展。據(jù)報道，美國鐵鉬法生產(chǎn)的甲醛曾一度占總產(chǎn)量的80%以上。日本和東南亞各國銀法占支配地位，仍然只有三個鐵鉬法甲醛生產(chǎn)廠，不過，八十年代日本已有不少甲醛廠轉(zhuǎn)向鐵鉬法；東南亞各國也開始重視鐵鉬法，比如，印度尼西亞等最近均建成幾座大型的鐵鉬法生產(chǎn)廠。1980年以后，國外工業(yè)甲醛總建廠能力中鐵鉬法已超過銀法。其中德國的BASF公司的銀法和瑞典PSP公司的鉬法發(fā)展歷史悠久，技術(shù)先進(jìn)。由于銀法和鐵鉬法各有所長，也各有局限性，且這兩類方法都有改進(jìn)和提高，綜合各種因素對生產(chǎn)成本進(jìn)行比較，這兩類方法差別很小。第二章 物料衡算 設(shè)計條件按照選定的工藝流程，確定設(shè)計參數(shù)和條件。③水量衡算（按每小時計）：尾氣中帶出的水：（kmol）=（kg）產(chǎn)品中帶出的水：（kmol）=3835（kg）空氣帶入的水：（kmol）=（kg）原料甲醇帶入的水：2833/98%2%=（kmol）=（kg）反應(yīng)生成的水：+2（+）++=（kmol）=（kg）按配料濃度60%計，應(yīng)加入的配料水的蒸汽量：2833/60%－（2833因此由上計算可知配料蒸汽水蒸氣量為：（kg）=（kmol）出料： 出料氣體中由于加入了配料蒸汽，水的含量增加，為：+=（kmol）③氧化器物料衡算進(jìn)料： 進(jìn)料氣體即為過熱器中的出料氣體。塔頂：塔頂為未被吸收的甲醛蒸汽，進(jìn)入第二吸收塔。（8）各主要單元設(shè)備的物料衡算表（按每小時計）~ 　蒸發(fā)器物料衡算表 進(jìn) 料出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol原料氣其中：CH3OH其中：CH3OHH2OH2OO2其中：O21064N2N2－－－ H2O－－－合 計合 計　過熱器物料衡算表 進(jìn) 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol三元氣其中含：CH3OH其中：CH3OHH2OH2OO2O2N2N2－－－合計合計 氧化器物料衡算表 進(jìn) 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol三元氣轉(zhuǎn)化氣其中：CH3OH其中：HCHOH2OCH3OHO2HCOOHN2H2O－－－CO2－－－CO－－－CH4－－－O2－－－H2－－－N2合計合計 第一吸收塔物料衡算 進(jìn) 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol其中：HCHO其中：HCHOCH3OHCH3OH100HCOOHHCOOHH2OH2O3835CO2CO其中：HCHOCH4CH3OHO2H2OH2CO2N2COCH4其中:HCHOO2 進(jìn) 料出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmolCH3OHH2H2ON2合計合計 第二吸收塔物料衡算表 進(jìn) 料 出 料物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol物料名稱質(zhì)量，kg物質(zhì)的量，kmol其中：HCHO其中：HCHOCH3OHCH3OHH2OH2OCO2CO2260COCOCH4CH4O2O2H2H2N2N2H2O其中：HCHO－－－CH3OH－－－H2O合計合計注：表中誤差極小，符合要求。 甲醇蒸發(fā)器在甲醇蒸發(fā)器中午化學(xué)變化，只有相變熱和顯熱。 過熱器為了防止液體析出，把原料氣升溫至120℃，同時配入蒸汽。表 冷凝熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmol相變熱，104kJ/kmol熱量,104kJCH2OH2O合計104kJ(4) 轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量（溫度為90℃） 轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmolCpm,kJ/kmol﹒℃)T, ℃熱量,104kJCH2O90CH3OH（含HCOOH）90H2O90CO290CO90CH490O290H290N290合計//氧化工段多余的熱量為：（++—）104 (kJ)設(shè)熱損失為10%，104 90% = 104 （kJ）的余熱可以利用。． 吸收塔（包括一吸塔和二吸塔）（1）104 kJ （2）塔頂加水帶入的熱量：，溫度20℃，cpm= (kmol﹒℃)20 = 104 （kJ）(3)生成的產(chǎn)品氣已有12%被冷凝器的急冷段冷凝，余下的被吸收塔冷凝，其量為：CH2O：（表8）— = （kmol）CH3OH（含HCOOH）：+ = （kmol）H2O：（）—= （kmol）表 相變熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmol相變熱，104kJ/kmol熱量,104kJCH2OCH3OH（含HCOOH）H2O合計（4）成品帶出的熱量：成品出料溫度60℃，cpm = (kg﹒℃), 則成品帶出的熱量為633660=104 （kJ） （5）尾氣（溫度25℃）表 尾氣帶出的熱量物料名稱物質(zhì)的量, kmolCpm,kJ/kmol﹒℃)T, ℃熱量,kJCH2O25CH3OH25H2O25CO225CO25CH425O225H225N225合計//則吸收工段共需移走熱量：（++——）104 =104 （kJ）設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度為25℃，出口溫度為35℃，共需冷水量為：第四章 設(shè)備工藝計算為方便計算，下面將甲醛生產(chǎn)工藝按蒸發(fā)工段，氧化反應(yīng)工段和吸收工段3部分進(jìn)行表述。 空氣進(jìn)管空氣取樣口位于廠區(qū)西邊的小高地上，設(shè)計將空氣進(jìn)口置于地面上30m處。（1） 泵的選擇泵的選擇需要知道輸送條件下的介質(zhì)物性將對泵的流量，楊程，功率，必需氣蝕余量，結(jié)構(gòu)，材料，操作和使用等方面產(chǎn)生的影響，這些是選泵時需要考慮的重要因素。精甲醇中無氣體和固體，甲醇的物性參數(shù)有：密度 黏度（液體） 104Pa① 求管徑d設(shè)管內(nèi)流體的流速為u=，甲醇用量按3000kg/h()計，則：d=V4πu=4=(m)故選取DN40的不銹鋼管，（ ）=(m/s),符合要求。 按設(shè)計規(guī)模，你選擇材質(zhì)為不銹鋼管材：甲醇泵進(jìn)口管： DN50 甲醇泵出口管： DN40甲醇溢流管： DN40甲醇泵出料管： DN50③ 計算阻力損失Hf：甲醇在20℃104Pa現(xiàn)場選擇2臺泵，開一備一。雖然甲醛裝置用的空氣是來自山上的新鮮空氣，但凈化裝置卻必不可少，故建一套堿洗和水洗裝置有必要。氣體最大流量 Vg=3546(m3/h), 按3600m3/h計算空塔速度 u，單位為m2/s塔截面積 S=Vg/u=3600/(36002)=(m2)塔徑 d=(4/)=(m),取d=800(mm)選用不銹鋼材料制造，塔內(nèi)填料選塑料鮑爾環(huán)，表 塑料鮑爾環(huán)特性參數(shù)公稱直徑dp(mm)高厚（H﹒L）mm比表面積a(m2/m3)空隙率m3/m3個數(shù)（個/m3）堆積密度rd(kg/m3)干填料因子a/m1濕填料因子a/m13811551580098220200d/dp=800/38=＞8, 符合要求。s（2）選擇床層限制板固定于塔內(nèi)壁上，來防止填料層在氣體壓力差和負(fù)荷波動引起的沖擊作用下發(fā)生竄動和膨脹；（3）液體初始分布器選擇排管式多孔分布器，其主管直徑為50mm，管數(shù)為4；（4）每個塔下部設(shè)有清水補充口，設(shè)有液位計，體積約1m3，定期更換；（5）水洗塔上部設(shè)置折流板式除霧沫器；（6）選IHF50322500離心泵為循環(huán)泵，Q=（m3/h）,H=20(m),r=1450(r/min),N=(kW),，堿洗罐和水洗罐各配置一臺。（1）上產(chǎn)需要最大氣體流量：空氣進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)溫度按20℃計，所需風(fēng)量為3600m3/h，大氣壓為760mmHg，實際風(fēng)量按72m3/min計算。 蒸發(fā)器設(shè)計蒸發(fā)器選型應(yīng)考慮料液的性質(zhì)，因此應(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器，其特點是制造價格低廉，停留時間長，濃縮液濃度恒定，濃縮比高，設(shè)備處理量大等。（1）104kJ，則傳熱面積A=（m2），需70℃。需要增加加熱排管面積S2==（m2）(2)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計①分離室高