【正文】 ② 求氣、液兩相的流率和體積傳質(zhì)系數(shù)。在吸收過程中，除甲醛被吸收外，還存在雜質(zhì)的吸收及水氣的凝結(jié)問題，因此惰性氣體的流率可采用如下方法處理，即對全塔作甲醛溶質(zhì)物料衡算求取氣相物流惰性氣體的當量摩爾流率GB： （16）吸收劑的摩爾流量Ls（為入塔液帶入水和塔內(nèi)汽凝結(jié)水之和）：Ls = + = （kmol/h）（3600）= [kmol/(m2但L噴之值仍大于最小噴淋密度Lmin，仍可維持吸收操作的正常運行。另外，適宜的噴淋密度L適宜可用以下經(jīng)驗公式計算： L適宜 = α m3傾角φ，（ 176。因混合熱數(shù)據(jù)難得。循環(huán)液摩爾定壓熱容（質(zhì)量分數(shù)為37%，）： J/（mol在壓力條件下的甲醛－水溶液的氣液相平衡見表5中左側(cè)三列數(shù)據(jù)。殼體材料：1Cr18Ni9Ti。K〕按核算所得的K。K〕取管心距t==25=32（mm），計算管子的當量直徑de：de=4(32t2π4d02)πd0=4() =（m），殼程流通面積為：So=D水冷段熱負荷：Q=ncp2△t=(16090)=106(kJ/h)=105(W)平均傳熱溫差：△tm=?t1?t2ln?t1?t2=16090(9060）ln160909060=（℃）取傳熱系數(shù)K=60〔W/m2K〕ui= 931 =（m/s）Re=d?u?pμ=103= 4100Pr=cpm1μλ= =氣體對流給熱系數(shù)（流體被冷卻）：α1===111[W/(m2?K)b．沸騰水側(cè)取熱系數(shù) =10000〔W/m2取管內(nèi)流速為u=22m/s,單程管數(shù)為：ns=Vπ4d2u=22=907(根）取換熱管的外徑計算換熱面積，則所需傳熱管長度為：L=A0πd0ns=907=（m）傳熱管排列采用正三角形排列，管子排列的面積是一個正六邊形，排在正六邊形內(nèi)的管數(shù)為N=3a(a+1)+1,其中，N為排列的管子數(shù)目，a為正六邊形的個數(shù)。K）。K)純組分cpmkJ/(kmol本設備為；立式設備，需要用懸掛式支座，選擇使用帶保溫層的立式焊接容器的B型懸掛式支座，支座材料是B3F。最小厚度計算： min=2D/1000=22400/1000=(mm)。（3）蒸發(fā)器強度設計()。套管一直延長到上法蘭。在絲網(wǎng)除沫器已有的標準件中，設計采用標準型號，公稱直徑DN500mm，網(wǎng)高150mm，標準型號為HG514048110。選擇夾套式蒸發(fā)器，罐中設置加熱排管，液面控制在法蘭處，如液面太低，則蒸發(fā)量變?。灰好婵刂铺?，蒸發(fā)量變大，這兩種情況均不利于反應的控制。=4998(mmH2O).風機出口至蒸發(fā)器底部的壓力損失（包括出口輸送管，堿洗塔，水洗塔，蒸發(fā)器底部的局部損失等）約1600mmH2O；風機出口處動壓為500mmH2O（２）全壓計算如下：風機出口處動壓等于500mmH2O。m2）=(cP)則液體的用量L=10=（m3/h）=1260(kg/h)氣體流量G=3600（kg/m3）=4644(kg/h)取塑料鮑爾環(huán)的A=由BainHougen關(guān)聯(lián)式 log(uF2ga?3)=(LG)(γgγL)log（220)=(12604644)() 泛點氣速為uF=(m/s),則：=12604644（）=?φuF2gγLγg=200=查Eckert壓降通用關(guān)聯(lián)圖得△p=200〔mmH20/m(填料)〕。這樣才能使原料空氣得到凈化處理，以免影響催化劑的活性。s；甲醇在20℃,甲醇在管內(nèi)流動的雷諾數(shù)Re=104＞4000，所以此流體的流動類型屬湍流。s(20℃)蒸氣壓力 0℃ 10℃ 20℃ 50℃ 工業(yè)組成（質(zhì)量分數(shù)） CH3OH為98%，H2O為2%在常溫下操作，進口側(cè)設備壓力po=0（表壓），排出泵口壓力p1=（表壓），排出側(cè)p2=（表壓）?？諝饬魉偃?0m/s, 空氣量按4000m3/h考慮，取樣管直徑為24000360010π=（m）采用DN400的螺旋鋼管，核算流速為4000/(3600 )=(m/s),符合規(guī)定要求。一般生產(chǎn)長除用其一部分產(chǎn)生熱水（大約35%作蒸發(fā)器加熱熱源）外。設進入蒸發(fā)器的空氣溫度為60℃，甲醇進料溫度為15℃，蒸發(fā)溫度為47℃。其中各含量應為其第二吸收塔進料量加上尾氣量。++）=(kg)=（kmol）吸收塔加水量：（+）－（+++）=（kmol）=（kg）④吸收系統(tǒng)計算由工藝參數(shù)表可知一吸收塔甲醛吸收率為90%，則一吸收塔吸收甲醛量為： 90%=（kmol）=2112（kg）二吸收塔吸收甲醛量為 －－=（kmol）=（kg）二吸收塔循環(huán)液中甲醛濃度為15%，并設轉(zhuǎn)化甲醇除尾氣帶出外，均在二吸收塔被吸收。所以同世界范圍內(nèi)“銀法”和“鐵鉬法”的比例幾乎相當，但我國目前采用“銀法”的仍占絕大多數(shù)，因為鐵鉬法雖然單耗低一些，但設備龐大，耗能大，其關(guān)鍵設備還需進口，投資大。在近十年中，美國新建的甲醛裝置全部用鐵鉬法，共有20多套。鐵鉬法甲醛生產(chǎn)工藝，在三十年代初期開始發(fā)展，1952年工業(yè)化，隨著1959年聚甲醛工程塑料的興起而飛快地發(fā)展起來，其原因在于鐵鉬法可直接生產(chǎn)低醇高濃度甲醛作為聚甲醛的原料。目前甲醇價格不斷上漲；由于煤價的上漲，蒸汽價格也在不斷上升，因此希望所選的工藝技術(shù)能做到甲醇消耗低，蒸汽量能平衡。 終極一組 二零零九年三月目 錄第一章 產(chǎn)品方案選擇與生產(chǎn)規(guī)模…………………………………………… （4） 概述……………………………………………………………………（4） 本項目對甲醛生產(chǎn)技術(shù)的要求………………………………………（4） 中國甲醛工業(yè)現(xiàn)狀……………………………………………………（4） 銀法和鐵鉬法比較——國外甲醛技術(shù)概況…………………………（5） 技術(shù)選擇………………………………………………………………（6）第二章 物料衡算…………………………………………………………………（8） 設計條件…………………………………………………………………（8） 物料流程簡圖………………………………………………………… （8） 甲醛、甲醇物料衡算（均按每小時計）……………………………… (10)第三章 能量衡算……………………………………………………………… (17) 甲醇蒸發(fā)器………………………………………………………… (17) 過熱器………………………………………………………………… (18) 氧化器（包括急冷段）…………………………………………………(18) 吸收塔（包括一吸塔和二吸塔）…………………………………… (20)第四章 設備工藝計算………………………………………………………… (22) 蒸發(fā)工段……………………………………………………………… (22) 氧化工段……………………………………………………………… (29) 吸收工段……………………………………………………………… (36) 吸收工段換熱器、循環(huán)泵設計選型………………………………… (49) 主要設備一覽表……………………………………………………… （51）第五章 能量利用方案和節(jié)能方面的技術(shù)改進……………………………… （52）第六章 工藝設計圖紙………………………………………………見附圖3第一章 產(chǎn)品方案選擇與生產(chǎn)規(guī)模 概述目前甲醛90%以上是從甲醇氧化而得，也有從烴類直接氧化和二甲醚氧化來制取。銀法和鐵鉬法均在不斷地發(fā)展中。絕大多數(shù)廠家采用電解銀催化劑，十幾家采用浮石銀為催化劑，而采用鐵—鉬氧化物催化劑有僅有云天化等四家。雖然各主要工業(yè)發(fā)達國家都同時兼有銀法和鐵鉬法兩種生產(chǎn)工藝，但側(cè)重面不盡相同。而且兩種方法都在不斷地加以改進和提高，在競爭中共存?，F(xiàn)我國工業(yè)甲醛都使用甲醇作原料。組 份工業(yè)甲醇組成（質(zhì)量分數(shù)），%反應尾氣組成（體積分數(shù)），%甲醛溶液組成（質(zhì)量分數(shù)），%其他參數(shù)CH3OHH2O空氣O221%,%,%O2CO2COCH4H2O2H2HCHOCH3OHN2HCHOCH3OHH2OHCOOH氧醇比配料濃度60%單耗CH3OH/37%HCHO第一吸收塔吸收率90%第二吸收塔循環(huán)液中甲醇濃度15% 物料流程簡圖甲醇氧化制甲醛的物料流程圖如下所示:蒸發(fā)器 尾氣去鍋爐 水蒸氣 二吸塔一吸塔反應器 補充水 甲醇 空氣 圖1 甲醇氧化制甲醛的物料流程圖 甲醛、甲醇物料衡算（均按每小時計）主反應：（1）甲醇氧化制甲醛的化學反應方程式：CH3OH +1/2O2 = HCHO +H2O (1)CH3OH = HCHO + H2 (2)H2 +1/2O2 = H2O (3)副反應：CH3OH + O2 = CO + 2H2O (4)CH3OH + 2/3O2 = CO2 + 2H2O (5)HCHO +1/2O2 = HCOOH (6)HCOOH = CO + H2O (7)HCHO = CO + H2 (8)HCHO + O2 = CO2 + H2O (9)CH3OH = C + H2O + H2 (10)CH3OH + H2 = CH4 + H2O (11)2HCHO + H2O = CH3OH + HCOOH (12)該反應系統(tǒng)的物質(zhì)數(shù)有10種，它們是CH3OH、HCHO、HCOOH、CO、COCHHOH2O、N2，構(gòu)成這些物質(zhì)的元素有4種，因此該系統(tǒng)的獨立反應數(shù)為10－4＝6，可選用反應以下反應作為該系統(tǒng)的獨立反應，它們是：CH3OH +1/2O2 = HCHO +H2O (1)CH3OH = HCHO + H2 (2)CH3OH + 2/3O2 = CO2 + 2H2O (3)CH3OH + O2 = CO + 2H2O (4)CH3OH + H2 = CH4 + H2 (5)CH3OH + O2 = HCOOH + H2O (6)（2）產(chǎn)品產(chǎn)量用其組成（按每小時算）可知年開工為8000h，需要生產(chǎn)甲醛50000t，則每小時生產(chǎn)50000/8000=（t）由工藝參數(shù)表可知，其中： HCHO: 625037%=（kg）=（kmol） CH3OH: 6250%=100（kg）=（kmol） HCOOH: 6250%=(kg)=（kmol） H2O: 6250%=3855(kg)=（kmol） 總摩爾數(shù)=+++=（kmol）（3）甲醇投入量：6250=2800（kg）=（kmol）（4）空氣消耗量： 根據(jù)氧醇比求得：其中：O2=21%=（kmol）=1064（kg） N2=%=(kmol)=（kg） H2O=%=(kmol)=(kg)(%為空氣在相對濕度為80%的含水量)（5）吸收尾氣排放量：%/%=（kmol）其中：CO2=%=(kmol)=260（kg） CO=%=（kmol）=（kg） CH4=%=（kmol）=（kg） O2=%=（kmol）=（kg） H2=19%=（kmol）=（kg） H2O=2%=(kmol)=(kg) HCHO=%=(kmol)=(kg) CH3OH=%=(kmol)=(kg) N2=%=(kmol)=(kg)（6）數(shù)據(jù)校核①甲醛量：根據(jù)氧的衡算，計算出按反應（1）生成的甲醛量（氧氣與甲醛為2比1）： [－（3/2+++）] 2=（kmol）根據(jù)尾氣中H2量并結(jié)合反應式（5），計算按反應式（2）生成的甲醛量： +=（kmol）甲醛總生成量為：+=（kmol）尾氣帶出的甲醛量：實際甲醛產(chǎn)量：－=（kmol）折算成37%CH2O水溶液：30/37