【正文】 物料名稱 車間 居住區(qū) 一次 日平均 甲醇 50 甲醛 3 乙醛 一氧化碳 30 氨 30 二氧化碳 5 飄塵 10 甲醛行業(yè)中的工業(yè)廢水處理： （ 1）在生產(chǎn)中盡量減少跑，冒、滴、漏。從而達(dá)到節(jié)約能源，化害為利的目的。℃ ) 中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第五章 “三廢 ”處理 甲醛工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)污染環(huán)境的主要污染源有廢氣、廢水和噪聲。 180247。 247?！?) 物料進(jìn)口溫度 60℃ 熱水（出）： 32℃ Δ t＝ 28℃ 物料出口溫度 42℃ 冷水（進(jìn)）： 22℃ Δ t＝ 20℃ 則可先求出Δ tm=℃ 氣體傳熱系數(shù) k＝ 250w/(m2 300247。 247?！?) 急冷段 進(jìn)口溫度 150℃ 熱水（出）： 80℃ Δ t＝ 70℃ 出口溫度 90℃ 水（進(jìn)）： 50℃ Δ t＝ 40℃ 則可先求出Δ tm=℃ 氣體傳熱系數(shù) k＝ 60w/(m2 100247。 ＝ (m2℃ )；過熱阻火器的熱負(fù)荷為 Q＝ Q=KSΔ tm S＝ 247。 247。 ＝ ℃ 氣體傳熱系數(shù) k＝ 180w/(m2 Cp 甲醇 ℃ ] Q/kJ CO2 25 CO 25 CH4 25 H2 25 O2 25 N2 25 合計(jì) 則吸收工段共多余熱量為： （ ＋ ＋ 104－ － ） = kJ 設(shè)冷水進(jìn)口溫度為 22℃，出口溫度為 32℃，則共需要冷凝水量為： 247。 ℃； CH3OH： Cp= kJ/kmol ℃。h 1) 輸出 名稱 T/℃ Cp/[kJ/kmolh 1) Q10 5kJ CH3OH＋ 1/2O2→HCHO ＋ H2O － － CH3OH＋ 3/2O2→CO2 ＋ 2H2O － － CH3OH＋ O2→CO ＋ 2H2O － － CH3OH＋ O2→HCOOH ＋ H2O － － CH3OH＋ H2→CH4 ＋ H2O － － CH3OH→HCHO ＋ H2 合計(jì) － 則反應(yīng)放出的總熱量 Q 放 = 105 kJh 1) 輸出 名稱 T/℃ Cp/[kJ/kmol h1 過熱器的熱量衡算： 已知：取熱損失為： 3% ；甲醇、空氣水出蒸發(fā)器的溫度為 47℃。h 1) 輸入 名稱 T/℃ Cp/[kJ/kmol 出料的尾氣在物料衡算中已求出，二塔液相采出量與表 2— 6中相同 表 2— 8 吸收二塔物料衡算 計(jì)量單位：見表 物料 輸入 物料 輸出 名稱 kmol kg 名稱 kmol kg 進(jìn)料氣相 尾氣 CH2O CO2 中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 CH3OH CO H2O CH4 CO2 H2 CO O2 CH4 N2 H2 二塔液采出 O2 CH2O N2 CH3OH 塔頂加水 H2O 合計(jì) 344750 344750 中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第三章 熱量衡算 液態(tài)組分在 22℃下的 Cp 值為： 甲醇 Cp=(kmol 表 2— 4 蒸發(fā)器物料衡算 計(jì)量單位：見表 物料 輸入 物料 輸出 名稱 kmol kg 名稱 kmol kg 原料甲醇 原料氣 CH3OH CH3OH H2O H2O 空氣 O2 O2 N2 N2 H2O 合計(jì) 過熱器物料衡算 出料中 H2O 量為配料蒸氣與原料氣水量相加。 ） 100%=% 甲醛收率 =（甲醇總轉(zhuǎn) 化率甲醛選擇性） 100% = 100%=% 設(shè) 一塔吸收甲醛率為： 86% 則 一塔吸收甲醛量為： 86%== 二塔吸收甲醛量為： － =6kmol= 該二塔循環(huán)液中機(jī)器權(quán)濃度為 14%，在二塔全部被吸收。 %=水量衡算（由上計(jì)算知）： 原料中甲醇帶入的水： 247。 7200= 預(yù)計(jì)產(chǎn)品與設(shè)計(jì)計(jì)劃量要求基本一一致。 h－ 1 式 2－ 17 甲醇消耗量 %= 其中： CO2： %== CO： %== CH4： %== O2： %== H2： %== N2： %== 由以上數(shù)據(jù)及下列反應(yīng)式可求的甲醇消耗量： 式 2－ 13 甲醇消耗量 （ 1－ 247。 中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第二章 物料衡算 主要工藝指標(biāo) 表 2— 1 主要工藝指標(biāo) 計(jì)量單位：見表 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo) 流量 濕空氣 Kg/h 配料蒸汽 Kg/h 工藝補(bǔ)水 Kg/h 工藝甲醇 Kg/h 甲醛成品液 Kg/h 溫度 蒸發(fā)器 ℃ 2247 過熱器 ℃ 47120 氧化器觸媒層 ℃ 610640 吸收一塔底 ℃ 42 吸收二塔頂 ℃ 25 成品液 ℃ 42 尾氣 ℃ 25 蒸汽配料濃度 % 氧醇比 甲醇單耗 t/t 工業(yè)甲醇濃度 % 濕空氣含水量 % 甲醛、甲醇物料衡算 甲醇氧化制甲醛主反應(yīng)方程式： 中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 CH3OH +1/2O2 = HCHO +H2O （式 2－ 1） CH3OH = HCHO + H2 （式 2－ 2） H2 +1/2O2 = H2O （式 2－ 3） 甲醇氧化制甲醛副反應(yīng)方程式： CH3OH + O2 = CO + 2H2O （式 2－ 4） CH3OH + 2/3O2 = CO2 + 2H2O （式 2－ 5） HCHO +1/2O2 = HCOOH （式 2－ 6） HCOOH = CO + H2O （式 2－ 7） HCHO = CO + H2 （式 2－ 8） HCHO + O2 = CO2 + H2O （式 2－ 9） CH3OH = C + H2O + H2 （式 2－ 10） CH3OH + H2 = CH4 + H2O （式 2－ 11） 2HCHO + H2O = CH3OH + HCOOH （式 2－ 12） 該反應(yīng)系統(tǒng)的物質(zhì)數(shù)有 10 種，它們是 CH3OH、 HCHO、 HCOOH、 CO、 CO CH H OH2O、 N2，構(gòu)成這些物質(zhì)的元素有 4種，因此該系統(tǒng)的獨(dú)立反應(yīng)數(shù)為 10－ 4＝ 6，可選用反應(yīng)以下反應(yīng)作為該系統(tǒng)的獨(dú)立反應(yīng)，它們是： CH3OH＋ 1/2O2→ HCHO＋ H2O （式 2－ 13） CH3OH＋ 3/2O2→ CO2＋ 2H2O （式 2－ 14） CH3OH＋ O2→ CO＋ 2H2O （式 2－ 15） CH3OH＋ O2→ HCOOH＋ H2O （式 2－ 16） CH3OH＋ H2→ CH4＋ H2O （式 2－ 17） CH3OH→ HCHO＋ H2 （式 2－ 18） 產(chǎn)品產(chǎn)量及其組成按每小時(shí)算，則年產(chǎn) 萬噸 37%的甲醛溶液物料衡算如下： 已知年工作時(shí)間： 1年以 300 天計(jì)（約 7200 小時(shí)）；年生產(chǎn)能力： 萬噸 /年；水醇比： ；裝置所有蒸汽壓力 250KPa(表壓 )；空氣相對濕度為 48%：其中含 O2： 21%； N2：%； H2O： %；甲醛分子量： 30 尾氣組成及產(chǎn)品質(zhì)量見下表： 中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 表 2— 2 尾氣組成及產(chǎn)品質(zhì)量 尾氣及產(chǎn)品組成 Wt% 組分 CO2 CO O2 H2 CH4 N2 H2O HCHO CH3OH HCOOH ∑ 二塔尾氣 100 產(chǎn) 品 37 100 產(chǎn)品產(chǎn)量及其組成 25000247。自第一吸收塔塔底引出的吸收液經(jīng)冷卻器（ 14）冷卻后，由泵（ 17）抽出，一部分返回塔（ 11），另一部分送入冷卻器（ 15）冷卻后得到產(chǎn)品，即為含 10%甲醇的甲醛水溶液。由于鐵能促進(jìn)甲醇深度氧化分解，因此反應(yīng)部分和冷卻管采用紫銅或不銹銅。 氧化反應(yīng)器由兩部分組成，上部是反應(yīng)部分，在氣體入口處連接一錐型 的頂蓋，使氣體分布均勻，然后原料混合氣在置于擱板上催化劑層中進(jìn)行催化反應(yīng)?？諝夤呐萃ㄟ^被加熱 45～ 50℃的甲醇層時(shí)被甲醇蒸氣所飽和，每升甲醇蒸氣和空氣混合物中加入一定量的水蒸氣。本項(xiàng)目的甲醛生產(chǎn)裝置規(guī)模為 /年 (以 37%溶液計(jì) )，產(chǎn) 品主要作為外銷并為甲醛的下游產(chǎn)品提供原料。 3） 銀法工藝上用的電解銀催化劑，其制法簡單，成本較低，并可重復(fù)使用。在制膠工業(yè)中客戶一般不喜歡用鐵鉬法制取的低醇含量的甲醛。反應(yīng)溫度控制在 430℃左右，而反應(yīng)的熱量靠惰性氣體帶走，所以在反應(yīng)過程中需引入尾氣塔，由于吸收系統(tǒng)中加水少，從而能制取高濃度甲醛。鐵鉬法所進(jìn)行的反應(yīng)為完全氧化反應(yīng)，而銀法是氧化脫氫反應(yīng)。銀法是以甲醇為原料以一定配比的甲醇和空氣、水蒸氣經(jīng)過過熱器，過濾器進(jìn)入氧化器，在催化床層使甲醇脫氫成甲醛。銀法工藝路線心德國 BASF 公司為代表。反應(yīng)壓力為常壓，溫度 450500℃，空速為 10004000m/h，催化劑為金屬氧化鎢，也有氧化鉍 氧化鉬催化劑的專利發(fā)表。甲縮醛氧化法是制備高濃度甲醛溶液的另一種方法。 近年來，隨著甲醇工業(yè)的不斷發(fā)展，開發(fā)甲醇產(chǎn)品、將甲醇轉(zhuǎn)化為其它有機(jī)化工產(chǎn)品已經(jīng)引起研究人員的濃厚興趣，而甲醛是甲醇轉(zhuǎn)化的主要產(chǎn)物之一。 4） 甲醛很容易和氨及胺發(fā)生縮合反應(yīng)，生成鏈狀或環(huán)狀化合物。 2） 在 NaOH 溶液中，甲醛自身縮合生成羥基乙醛。 （ 2） 縮合反應(yīng) 甲醛 除自身外，能 與 多種醛、醇、酚、胺等化合物發(fā)生縮合反應(yīng)。 （ 1） 加成反應(yīng) 1） 在有機(jī)溶劑中，甲醛與烯烴在酸催化下發(fā)生加成反應(yīng)，通過這種反應(yīng)，可由單制備雙烯烴，并增加一個(gè)碳原子，例如甲醛與異丁烯反應(yīng)得到異戊二烯。故在室溫時(shí)極易揮發(fā)，隨著溫度的上升揮發(fā)速度加