【正文】 如果選擇適當(dāng)?shù)募状寂c空氣用量比，使吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的比例適當(dāng)，就可控制反應(yīng)溫度。所以進(jìn)料應(yīng)該分為兩部分，一部分是氧化器出料氣體，一部分為第二吸收塔甲醛吸收液，其量為：HCHO=(kg)=（kmol）CH3OH=(kg)=（kmol）水量為：（kmol）出料：出料量分為塔頂和塔釜。②甲醇量：根據(jù)氧的衡算：反應(yīng)式（1）消耗甲醇 反應(yīng)式（2）消耗甲醇 反應(yīng)式（3）消耗甲醇 反應(yīng)式（4）消耗甲醇 反應(yīng)式（5）消耗甲醇 反應(yīng)式（6）消耗甲醇 尾氣中帶走甲醇：產(chǎn)品中帶走甲醇：甲醇總消耗量：+++++++=（kmol） =（kg）技術(shù)單耗：實(shí)物單耗：（98%5051）=此數(shù)據(jù)亦與上面給定條件基本一致。由于甲醇氧化和甲醇脫氫這兩個(gè)反應(yīng)都是反應(yīng)后增加體積的反應(yīng)，因此，降低壓力將使反應(yīng)向著生產(chǎn)甲醛的方向移動(dòng)，所以減壓對主反應(yīng)有利。如果水醇比過大，又要維持二塔有一定的加水量，勢必造成產(chǎn)品的濃度下降；而要保持產(chǎn)品的濃度，又勢必會(huì)減少二塔的加水量，使二塔的吸收效率下降。對吸熱反應(yīng)的甲醇脫氫反應(yīng)來說，升溫是有利的。鐵會(huì)促使甲醛分解，為了避免鐵接觸，反應(yīng)器以后的設(shè)備、管路采用鋁或不銹鋼制成。最后于120℃左右進(jìn)入氧化反應(yīng)器。~1m的45℃甲醇液，被甲醇蒸發(fā)所飽和，蒸發(fā)器頂部裝有阻霧設(shè)施，分離夾帶的甲醇液滴。（2）鐵鉬法一次性投資費(fèi)用大，投資回收期長。反應(yīng)熱量靠加入水蒸氣等帶走。 .5 低碳烷烴直接氧化法： 用低碳烴，例如天然氣或瓦斯氣體中甲烷及丙烷，丁烷等在No催化劑作用下，直接用空氣氧化而得到甲醛。鐵鉬催化劑法工藝路線以瑞典PERSTORP公司為典型。制備高濃度甲醛溶液的另一方法是甲縮醛氧化法。甲醇是最簡單的飽和脂肪醇，具有脂肪醇的化學(xué)性質(zhì)，即可進(jìn)行氧化，酯化、羰基化、胺化、脫水等反應(yīng)；甲醇裂解生CO和H2，是制備CO和H2的重要化學(xué)方法。（3）分解反應(yīng)純的、干燥的甲醛氣體能在80~100℃的條件下穩(wěn)定存在，在300℃以下時(shí)，中醛發(fā)生緩慢分解為CO和H2，400℃時(shí)分解速度加快，%的分解速度。2）在NaOH溶液中，甲醛自身縮合生成羥基乙醛。（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。甲醛單位價(jià)值不太高，不適宜于長途運(yùn)輸，否則運(yùn)費(fèi)太貴，不合算，所以甲醛基本上是就地產(chǎn)銷的產(chǎn)品，呈現(xiàn)明顯的地域特征，各地區(qū)之間的價(jià)格差異比較大。影響甲醛價(jià)格主要有以下三個(gè)因素： 生產(chǎn)成本。 技術(shù)指標(biāo)（1）產(chǎn)品規(guī)格多年來，我國生產(chǎn)的工業(yè)甲醛都是單一的37%（wt）濃度的水溶液，使用中存在濃度低、運(yùn)輸費(fèi)用高和影響某些下游產(chǎn)品的加工性能及廢水處理等問題。目前我國銀法裝置的生產(chǎn)能力仍占絕大部分。反應(yīng)器等關(guān)鍵設(shè)備不斷地得到改進(jìn)，銀催化劑的制備和應(yīng)用也有了新的提高，原料甲醇單耗有了進(jìn)一步的下降，生產(chǎn)控制技術(shù)也有了長足的進(jìn)步，原料甲醛單耗又有了進(jìn)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(tuán)有限公司建成投產(chǎn)。 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。由于本人能力有限，加上時(shí)間較為倉促，在整個(gè)設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不足之處，敬請老師和同行批評(píng)指正。1868年，用空氣氧化甲醇合成了甲醛，并且確定了它的化學(xué)特性。圖紙包括：1 帶控制點(diǎn)的工藝管道及工藝流程圖；2 氧化器裝配圖；3 裝置平面圖；4 裝置立面圖。關(guān)鍵詞：甲醛；甲醇；氧化；工藝；電解銀The manufacturing process of Formaldehyde 40000 tons per year Speciality:chemical engineering and technology designer:liu jie director:hu zhong yuAbstract:The design is primary for the manufacturing process of formaldehyde40000 tons per year,and adopts Ag as catalyst According to the design,the craft production way of formaldehyde was selected and the technology was main equipments and pipes were designed or the sane time,safely producing and dealing with”three waste “were argued and technology economic was originally estimated.The design consists of an instruction book and a series of diagram.The instruction book includes: and demonstration of the technological tons per year 37% formaldehyde crafts for production were is not a selecting type of the equipment of calculation and finalizing the design of the standard pipeline and abatement of”three waste”. initial estimate of technoligy.The diagram include: pipeline of the device and process flow sheet with controlled chart of the figure of the blueprints of factory.Key words:formaldehyde。1886年Loews使用銅催化劑和1910年Blank使用銀催化劑使甲醛實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。　　3 緒論 我國甲醛工業(yè)的發(fā)展過程我國甲醛工業(yè)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。20世紀(jì)70年代以后，我國甲醛工業(yè)無論在產(chǎn)能、生產(chǎn)技術(shù)還是在設(shè)備、節(jié)能和自動(dòng)控制等方面都有了較大的改進(jìn)和提高。進(jìn)入21世紀(jì)，我國甲醛工業(yè)仍保持持續(xù)發(fā)展的勢頭，2002年總生產(chǎn)能力已超過700萬噸。鐵鉬法裝置僅有10套，合計(jì)生產(chǎn)能力僅占國內(nèi)生產(chǎn)能力的5%左右。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(jìn)，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(yīng)市場。構(gòu)成甲醛生產(chǎn)成本的有原料（甲醇）、電、水、催化劑、設(shè)備維護(hù)、人工及管理費(fèi)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。目前來看，河北、山東等地的甲醛價(jià)格比較低，出廠價(jià)在1100~1200無左右的水平，而福建、廣西、四川、重慶等地，甲醛價(jià)格相對較高，出廠價(jià)在1350~1500元左右的水平。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(yīng)）。HOCH3CHO它能進(jìn)一步快速與甲醛縮合生成碳水化合物，俗稱Formose反應(yīng)。 300℃HCHO→CO＋H2 （4）氧化還原反應(yīng)甲醛極易氧化成甲酸、進(jìn)而氧化為CO2和H2O O2 O2HCHO→HCOOH→CO2＋H2O（5）羰基化反應(yīng)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(jìn)行羥基化反應(yīng)生成乙醇醛，進(jìn)一步加氫可以生成乙二醇，該反應(yīng)也稱甲醛氫甲?；磻?yīng)。在此只介紹幾種重要的化學(xué)反應(yīng)。 設(shè)備集約化為了防止甲醛濃度氧化，達(dá)到最佳動(dòng)態(tài)平衡控制，國外開發(fā)了許多因素程序控制法。 .3 甲縮醛氧化法： 甲縮醛氧化法制取高濃度甲醛由三步進(jìn)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。其反應(yīng)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。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(yīng)。與銀法相比其投資風(fēng)險(xiǎn)大，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近幾年銀法甲醛工藝也已有了很大的進(jìn)步（如單耗、能耗等），單耗已接近鐵鉬法水平。按照配料要求補(bǔ)加水蒸氣。原料所轉(zhuǎn)化為甲醛：在氧化器的的氧化室中，三元反應(yīng)氣在電解銀觸媒的作用下發(fā)生氧化和脫氫反應(yīng)生成甲醛，反應(yīng)溫度控制在650℃絕大部分甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛，同時(shí)會(huì)有一些副反應(yīng)發(fā)生。 生產(chǎn)工藝影響因素影響甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛反應(yīng)過程的主要因素有：反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)、催化劑的性能狀態(tài)、反應(yīng)溫度、氧醇比、停留時(shí)間和空間速度、反應(yīng)壓力及原料混合氣的純度，先分析如下： 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)反應(yīng)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(yīng)能否順利進(jìn)行和減少與防止副反應(yīng)的發(fā)生等問題。醇脫氫反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大。因此，水醇比必須控制得當(dāng)。但在實(shí)際生產(chǎn)中由于減壓將增加設(shè)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(fù)壓操作改為常壓操作。③水量衡算（按每小時(shí)計(jì)）：尾氣中帶出的水：（kmol）=（kg）產(chǎn)品中帶出的水：（kmol）=（kg）空氣帶入的水：（kmol）=（kg）原料甲醇帶入的水：2%=（kmol）=（kg）反應(yīng)生成的水：+2（+）++=（kmol）=（kg）按配料濃度60%計(jì)，應(yīng)加入的配料水的蒸汽量：－（塔頂：塔頂為未被吸收的甲醛蒸汽，進(jìn)入第二吸收塔。本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來源于化學(xué)工業(yè)出版社2003年出版，中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編寫的《化工工藝手冊》；物性數(shù)據(jù)來自于劉光啟主編由化學(xué)工業(yè)出版社2002年出版的《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》，時(shí)間以為1h基準(zhǔn)。