【正文】 計量單位：見表物料n/(kmol℃)；水Cp=(kmol塔頂氣相各組分量=對應進料量－對應一塔吸收量。15%=(kg)其中：甲醇量：(kmol)=(kg) 水量：－－= (kg)=(kmol) 主要設備物料衡算（以小時計）：（1）蒸發(fā)器物料衡算：其中進料量在物料衡算中求得，出料H2O為工業(yè)甲醇水和濕空氣中水相加：＋=。（甲醇總耗量＋產(chǎn)品中甲醇量＋尾氣中甲醇量）100% =(＋＋) 100% =%甲醛選擇性=(生成甲醛總量247。6944247。%=(kg）預計計劃生產(chǎn)量為：(50001000)247。h－1 原料甲醇投入量：設投入量為Y尾氣中含有X，則Y=（）＋X 根據(jù)氧醇比和空氣中氧氣的含量得：247。 主要工藝指標表3—1 主要工藝指標 計量單位：見表指標名稱單位指標流量濕空氣Kg/h 配料蒸汽Kg/h工藝補水Kg/h工藝甲醇Kg/h甲醛成品液Kg/h 一塔循環(huán)量m3/h二塔循環(huán)量m3/h壓力(絕)一塔底mmHg795一塔頂mmHg785二塔頂mmHg775氧化器Mpa800蒸汽分配缸Mpa177。但在實際生產(chǎn)中由于減壓將增加設備投資和能耗，并帶來上些其它不穩(wěn)定的因素，故現(xiàn)在甲醛的生產(chǎn)已由早期的負壓操作改為常壓操作。停留時間過長，原料氣會被劇烈氧化，降低轉(zhuǎn)化率：停留時間過短，會有很多原料氣未被氧化。因此，水醇比必須控制得當。氧醇比是一個非常重要的參數(shù)，它關(guān)系到甲醛生產(chǎn)反應過程中的轉(zhuǎn)化率，選擇性和安全性等問題，其數(shù)學表達式為：V氧氣：V甲醇=（P空氣）/P甲醇式中：V氧氣——三元混合氣中氧氣的濃度，%；V甲醇——三元混合氣中甲醇的濃度，%；P空氣——三元混合氣中空氣的分壓，%；P甲醇——三元混合氣中甲醇的分壓，%；影響氧醇比的重要因素有三：（1）甲醇 蒸發(fā)器上部空間的總壓力（若甲醇蒸發(fā)器液層上面的總壓力升高，則氧醇比增大）；（2）蒸發(fā)器溫度（升高蒸發(fā)器溫度會使氧醇比降低）；（3）蒸發(fā)器中甲醇濃度（甲醇濃度降低會使氧醇比降低）。醇脫氫反應的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大。要想有效的發(fā)揮催化劑的性能，設計中必須考慮催化劑的鋪裝方法，考慮床層的嚴密、平整和均勻性，以使氣體能均勻的流經(jīng)催化劑床層，特別在床層的邊緣，熱電偶插入等部位要避免和防止溝道旁路，否則這些部位易發(fā)生局部反應過熱，引起床層燒結(jié)和破裂。 生產(chǎn)工藝影響因素影響甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛反應過程的主要因素有：反應器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)、催化劑的性能狀態(tài)、反應溫度、氧醇比、停留時間和空間速度、反應壓力及原料混合氣的純度，先分析如下： 反應器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)反應器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)將直接關(guān)系到甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛的主反應能否順利進行和減少與防止副反應的發(fā)生等問題。未補吸收的氣體由塔頂引出，進入第二吸收塔的底部，由塔頂引出尾氣鍋爐或支真空系統(tǒng)。原料所轉(zhuǎn)化為甲醛：在氧化器的的氧化室中，三元反應氣在電解銀觸媒的作用下發(fā)生氧化和脫氫反應生成甲醛，反應溫度控制在650℃絕大部分甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛，同時會有一些副反應發(fā)生。因為甲醇液滴進入反應區(qū)，會劇烈蒸發(fā)，使催化劑床層翻動，造成床層厚度不均，發(fā)生短路，而且甲醇蒸發(fā)吸熱，會降低反應溫度，甚至發(fā)生熄火不反應。按照配料要求補加水蒸氣。 銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點的比較：表2—1 電解銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點 計量單位：見表項目銀催化劑法鐵鉬催化劑法反應溫度（℃）600～720320～380反應器絕熱式管式絕熱流化床催化劑壽命3～612～18 收率（%）89～9191～94甲醇單耗(Kg/t)470～480420～470甲醛濃度（%）37～5537～55產(chǎn)品中甲醇含量（%）4～8～產(chǎn)品中甲酸量（104）100～200200～300甲醛中混合氣體中濃度（%）＞37＜7投資相對低相對高催化劑失活原因原料中鐵、硫引起中毒M升華對毒物敏感程度敏感不敏感 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較表2—2 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較 單位：m3/t、t/t、kwh/t項目國外　國內(nèi)　　銀法鐵鉬法銀法鐵鉬法先進一般先進一般先進一般先進一般冷卻水2030305020284215203545203040蒸汽－－－－－－－－電20253070859018203040808598注：以生產(chǎn)1噸37%的甲醛消耗量統(tǒng)計通過以上分析，我們認為銀法甲醛生產(chǎn)線具有投資小，能耗低，能生產(chǎn)高濃度甲醛，物耗又接近鐵鉬法水平等優(yōu)點，因此，將它推廣為首選的甲醛生產(chǎn)路線，應比較適合中國的國情。與銀法相比其投資風險大，而隨著科學技術(shù)的不斷進步，近幾年銀法甲醛工藝也已有了很大的進步（如單耗、能耗等），單耗已接近鐵鉬法水平。圖2—1 電解銀法制甲醛工藝流程圖說明:（1）用兩種方法生產(chǎn)的甲醛作為商品，鐵鉬法也有它的局限性，因為濃甲醛在常溫下容易聚合，高濃甲醛在貯存和運輸上很難處理。鐵鉬法選擇的是下限操作（混合比7%以下，氧過量），即與過量的空氣中的氧氣反應。鐵鉬法用二元氣生產(chǎn)，銀法用三元氣生產(chǎn)，兩法所用催化劑不同。其反應式如下：CH4＋O2=HCHO＋H2 生產(chǎn)工藝比較目前，工業(yè)上幾乎所有的甲醛生產(chǎn)方法都是用銀催化劑法、鐵鉬催化劑法。反應器結(jié)構(gòu)與鐵鉬法相同。 .3 甲縮醛氧化法： 甲縮醛氧化法制取高濃度甲醛由三步進程完成：甲縮醛的合成、甲縮醛氧化和過濃度甲醛吸收與處理。 產(chǎn)品簡介表1—3 產(chǎn)品簡介產(chǎn)品名稱　　甲醛　　CA登記號50000標準GB90091988英文名Formaldehyde別名福爾馬林分子式HCHO分子量熔點92℃沸點℃相對密度(20℃)溶解度　　易溶于水 乙醇 乙醚 丙酮 甲醛的主要技術(shù)指標表1—4 甲醛的主要技術(shù)指標 計量單位：見表項目優(yōu)等品一等品二等品色度(鉑鈷),≤10————甲醛含量，%≤甲醇含量，%≤121212酸度，%≤鐵含量，106≤1(槽裝）3(槽裝）5(槽裝）5(槽裝）10(槽裝）10(槽裝）灰分，%≤2 合成方法及生產(chǎn)技術(shù)比較 甲醛的合成方法 目前，國內(nèi)外由甲甲醇生產(chǎn)甲醛主要有以下幾種方法： .1 銀催化劑法：用銀鋪成薄層的銀粒為催化劑，控制甲醇過量，反應溫度在600700℃之間。 設備集約化為了防止甲醛濃度氧化，達到最佳動態(tài)平衡控制，國外開發(fā)了許多因素程序控制法。 高濃度甲醛工藝發(fā)展趨勢國外在聚甲醛、MDI和炔屬化學品（如1，4丁二醇）的發(fā)展最快，處增長率在5%以上。在此只介紹幾種重要的化學反應。甲醛除可直接用作消毒、殺菌、防腐劑外，主要用于有機合成、合成材料、涂料、橡膠、農(nóng)藥等行業(yè)，其衍生產(chǎn)品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛樹酯、脲醛樹酯、氨基樹酯及烏洛托產(chǎn)品。 300℃HCHO→CO＋H2 （4）氧化還原反應甲醛極易氧化成甲酸、進而氧化為CO2和H2O O2 O2HCHO→HCOOH→CO2＋H2O（5）羰基化反應在鈷或銠催劑作用下，于110℃ 和1315Mpa條件下，甲醛與合成氣（H2/CO=13）能進行羥基化反應生成乙醇醛，進一步加氫可以生成乙二醇，該反應也稱甲醛氫甲?；磻?。生成多羥基苯酚，生成多羥基苯酚受熱后，可進一步縮合脫水，生成酚醛樹脂。HOCH3CHO它能進一步快速與甲醛縮合生成碳水化合物，俗稱Formose反應。縮合反應是甲醛最重要的化學反應。②在乙炔酮、乙炔銀和乙炔汞催化劑存在下，單取代乙炔化合物與甲醛加成生成炔屬醇（Reppe反應）。甲醛易聚合成多聚甲醛，其受熱易發(fā)生解聚作用，并在室溫下可緩慢釋放甲醛。目前來看，河北、山東等地的甲醛價格比較低，出廠價在1100~1200無左右的水平，而福建、廣西、四川、重慶等地，甲醛價格相對較高，出廠價在1350~1500元左右的水平。 下游需求狀況。構(gòu)成甲醛生產(chǎn)成本的有原料（甲醇）、電、水、催化劑、設備維護、人工及管理費用等，其中原料甲醇是最主要的生產(chǎn)成本，約占甲醛生產(chǎn)總成本的90%左右。脲醛樹脂是甲醛行業(yè)最主要的下游產(chǎn)品，約占甲醛總消費量的60%以上，市場前景可觀。近年來，隨著甲醛下游產(chǎn)品的發(fā)展和“鐵鉬法”生產(chǎn)甲醛技術(shù)的引進，甲醛產(chǎn)品的規(guī)格品種已開始向多種化工方向發(fā)展，現(xiàn)根據(jù)需要，可生產(chǎn)除37%（wt）濃度以外的37%55%（wt）濃度的多種甲醛產(chǎn)品供應市場。由于我國甲醛工業(yè)總體發(fā)展較快，而下游衍生產(chǎn)品的發(fā)展和市場容量的擴大相對較慢，致使總體開工率卻不高，現(xiàn)已從早期的80%左右降到50%左右，有的裝置還常年處于停工狀態(tài)。目前我國銀法裝置的生產(chǎn)能力仍占絕大部分。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。反應器等關(guān)鍵設備不斷地得到改進，銀催化劑的制備和應用也有了新的提高，原料甲醇單耗有了進一步的下降，生產(chǎn)控制技術(shù)也有了長足的進步，原料甲醛單耗又有了進一步的下降，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有限公司建成投產(chǎn)。 快速增長階段20世紀90年代至今的銀法生產(chǎn)甲醛和鐵鉬法生產(chǎn)甲醛同時發(fā)展是我國甲醛工業(yè)快速增長階段。 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。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。由于本人能力有限，加上時間較為倉促，在整個設計中難免有錯誤和不足之處，敬請老師和同行批評指正。工業(yè)甲醛生產(chǎn)典型的有機合成工藝，在我國已有近五十年的歷史。1868年，用空氣氧化甲醇合成了甲醛，并且確定了它的化學特性。Technology。圖紙包括： 帶控制點的工藝管道及工藝流程圖；氧化器裝配圖；裝置平面圖。 對整個生產(chǎn)過程進行了物料衡算和熱量衡算，重點對吸收塔進行了設計，并對各種管道及其設備進行了選型。目前甲醛的生產(chǎn)原料主要是甲醇為原料，銀催化劑，經(jīng)空氣氧化得到。 畢業(yè)設計年產(chǎn)5萬噸甲醛的生產(chǎn)工藝設計學生姓名： 學號： 系 部： 化學與化工系 專 業(yè)： 化學工程與工藝 指導教師： 二〇一一年 六月 本人簽名： 2011年 6 月 20 日畢業(yè)設計任務書設計題目： 年產(chǎn)5萬噸甲醛的生產(chǎn)工藝設計 系部：化學與化工系 專業(yè)： 化學工程與工藝專業(yè) 學號： 學生： 指導教師（含職稱）： 講師 1．設計的主要任務及目標甲醛是一種重要的基本有機化工原料，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)藥用產(chǎn)品、農(nóng)藥和染料以及消毒劑、殺蟲劑、防腐劑等。 此設計首先對甲醛的一些基本情況進行了詳細的描述，并對國內(nèi)外的生產(chǎn)和銷售狀況進行了詳細的介紹。說明書包括:總論；工藝流程的選擇及論證；%甲醛水溶液工藝計算；非標準設備的計算及定性設備的選型；工藝管道計算；：安全以及“三廢”治理；技術(shù)經(jīng)濟初步核算。Oxidation。甲醛是脂肪族中的最簡單的醛，化學性質(zhì)十分活潑。隨著甲醛工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴大和甲醛產(chǎn)品的深入研究，其生產(chǎn)工藝的日漸完善，對甲醛生產(chǎn)設備的要求也在不斷提高。在整個設計過程中，按照設計任務書的要求，對年產(chǎn)3萬噸甲醛裝置進行了完整的物料衡算與熱量衡算，對工藝過程中的主要設備進行了較為詳細的工藝計算，同時也對裝置的技術(shù)經(jīng)濟狀況進行了初步估計。 我國第一套甲醛生產(chǎn)裝置是1956年9月由前蘇聯(lián)專家設計指導在上海溶劑廠興建，采用浮石銀作催化劑。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)。20世紀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51家，總生產(chǎn)能力超過80萬噸/年。與此同時，我國銀催化法的甲醛裝置也有了快速的發(fā)展。 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