【正文】 溶液中各組分的活度系數(shù)、濃度及壓力三者之間的關(guān)系如下： Inγ1 ＝ x22 [﹢ 2x1（ ﹣ ） （ 47） Inγ2 ＝ x12 [﹢ 2x2（ ﹣ ） （ 48） P 分 ＝ P1﹢ P2 ＝ P1γ1x1﹢ P2γ2x2 （ 49） 式中 1 代表甲醇， 2 代表水， P 分 指氣相中的甲醇與水的分壓， ）可得：（總摩爾數(shù)的摩爾數(shù)甲醇和水在蒸發(fā)器出口由分104P PP 21 ?? ? ?? ? m m H ?????? ???分 飽和蒸汽壓由 Antoine 方程計算： P1*=exp{ / [ + ] } = mmHg。h1 含量 /kg但在實際生產(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。因此，水醇比必須控制得當(dāng) [14]。醇脫氫反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大。 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。 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，同時會有一些副反應(yīng)發(fā)生。按照配料要求補加水蒸 氣。 銀法和鐵鉬法各有所長， 又 各有局限性，綜合各種因素對生產(chǎn)成本 的影響來 進(jìn)行比較，銀法和鐵鉬法的綜合效果 相比 差別很小。甲醇進(jìn)料濃度對氧化溫度的影響 十分 敏感，甲醇濃度 的 絕對值增加 %時 ，反應(yīng)熱點溫度大約升高5 ℃ ，因此要保持原料氣中甲醇濃度 的 恒定。 其次 還要考慮生產(chǎn)安全， 所 采用 的 甲醇與空氣混合后，甲醇濃度 要 高于爆炸極限上限，甲醇過量 35 %左右，即甲醇與氧的摩爾比 為 1： 左右。 ② 反應(yīng)壓力：高溫下平衡常數(shù)較大，壓力對化學(xué)平衡基本上無影響。 低碳烷烴直接氧化法 用低碳烴，例如天然氣或瓦斯氣體中 的 甲烷及丙烷，丁烷等在 No 催化劑作用下，直接用空氣氧化 從 而得到甲醛。 國外的鐵 鉬法工藝主要以瑞典 Perstorp Formox 公司和丹麥 Topsoe 公司為代表 [9]。典型傳統(tǒng)銀法甲醛生產(chǎn)工藝流程見圖 11。但是，至今國內(nèi)仍有 2 / 5 的甲醛裝置規(guī)模偏小、工藝落后，在今后的發(fā)展過程中將會面臨淘汰的危險，將會被使用先進(jìn)技術(shù)建設(shè)的大型化裝置所取代。這些產(chǎn)品均需高濃度甲醛，從而刺激了以鐵鉬法為主的高濃度甲醛工藝的快速發(fā)展。甲醇燃燒時無煙，火焰呈藍(lán)色。 CH2O ＋ CO ＋ H2 → HOCH2CHO 在羰基銠催化劑和鹵化物促進(jìn)劑的作用下，甲醛與合成氣能進(jìn)行同系化反應(yīng)生成乙醛，進(jìn)一步加氫生成乙醇。 3）甲醛聚糖反應(yīng)是已知的唯一一步合成碳水化合物的方法，它在生成物多元醇和甲醛生物工程利用中具有潛在的重 要意義。對乙炔來說，加上 2 mol 甲醛，生成 2丁炔 1， 4二醇， 2丁炔 1， 4二醇進(jìn)一步加氫生成重要的化學(xué) 1， 4丁二醇。人吸入高濃度甲醛后，會出現(xiàn)呼吸道嚴(yán)重刺激、水腫、眼睛痛、頭痛，也可發(fā)生 支 氣管哮喘 。需求難有拓展的背景下，終端用戶接貨作為優(yōu)先考慮的條件，行情跟隨原料甲醇價格走高夙愿難以實現(xiàn)。甲醛廠家的調(diào)漲意向扼殺在搖籃中。 表 11 我國甲醛生產(chǎn)廠家現(xiàn)主要集中地 單位：萬噸 地區(qū)名 企業(yè)數(shù) 生產(chǎn)能力 (2020 年 ) 產(chǎn)量 2020 2020 2020 全國 276 山東 49 117 81 吉林 10 101 黑龍江 10 5 7 遼寧 22 21 內(nèi)蒙古 5 河南 26 36 河北 34 北京 1 5 0 天津 4 12 3 山西 4 17 5 陜西 2 4 新疆 1 1 江蘇 19 88 33 浙江 10 33 18 安徽 8 30 11 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 82 頁 上海 5 重慶 2 8 4 5 四川 8 23 廣西 3 7 寧夏 1 1 甘肅 1 云南 6 6 貴州 2 江西 2 廣東 12 86 福建 13 25 湖南 5 16 湖北 9 海 南 2 1 影響我國甲醛價格的主要因素 影響 我國 甲醛市場 的 價格波動主要有兩個方面 因素 ，一方面是成本方面因素， 另 一方面是供需方面因素。從各省、市甲醛產(chǎn)能 的 分布情況來看，排名第一 的 是山東省，有 56家甲醛企業(yè)，合計產(chǎn)能為 萬噸，約占全國的 ％；第二位 的 是江蘇省，有 29家甲醛企業(yè)，合計產(chǎn)能為 萬噸，約占全國的 ％；第三位 的 是河北省，有 28家甲醛企業(yè)，合計產(chǎn)能 萬噸，約占全國的 ％；第四位 的 是廣東省，有 16 家甲醛企業(yè)，合計產(chǎn)能 萬噸，約占全國的 ％；第五位 的 是浙江省有 20 家甲醛企業(yè)，合計產(chǎn)能 萬噸，約占全國的 ％。八十年代日本旭化成成功開發(fā)以稀甲醛和醇為原料的甲縮醛法，可以生產(chǎn)高濃度無醇甲醛溶液，配套自己開發(fā)的聚甲醛裝置，目前該工藝還在不斷發(fā)展完善之中。 20 世紀(jì) 90 年代，特別是 90 年代中后期，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，木材加工業(yè)、建材業(yè)、塑料工業(yè)的社會需求量 的 大幅度增加 及 小氮肥廠的轉(zhuǎn)產(chǎn)等因素，我國甲醛工業(yè)進(jìn)入快速增長時期， 1990 年 1999 年的 10 年中，總生產(chǎn)能力翻了近 3 倍。但 到 50 年代末，我國工業(yè)甲醛的生產(chǎn)量仍然還不足 4 萬噸（ 37 % CH2O），產(chǎn)品 也 主要用于生產(chǎn)烏洛托品等。在物料衡算和熱量衡算的基礎(chǔ)上對主要設(shè)備和管道進(jìn)行了設(shè)計及選型，同時對本裝置的安全生產(chǎn)與 “ 三廢 ” 治理作相關(guān)討論 ， 并進(jìn)行 了 初步的 甲醛市場前景分析與 經(jīng)濟(jì) 效益 核算。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 論文題目 8104 t/a 甲醛生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計 學(xué) 號 6101110312 學(xué)生姓名 黃天悅 專業(yè)班級 2020 級化學(xué)工程與工藝 03 班 指導(dǎo)教師 周 芳 總評成績 2020 年 5 月 10 日 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） I 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ II Abstract ..................................................................................................................................... III 第一章 緒論 ............................................................................................................................ 1 我國甲醛工業(yè)的 發(fā)展過程 ......................................................................................... 1 我國甲醛工業(yè)的現(xiàn)狀 ................................................................................................. 2 影響我國甲醛價格的主要因素 ................................................................................. 5 產(chǎn)品說明 ..................................................................................................................... 6 原材料說明 ................................................................................................................. 9 甲醛工業(yè)的發(fā)展趨勢 ............................................................................................... 10 工業(yè) 甲醛的主要技術(shù)指標(biāo) ........................................................................................11 第二章 甲醛合成方法和工藝路線的比較 .......................................................................... 12 甲醛的合成方法 ....................................................................................................... 12 生產(chǎn)工藝比較 ........................................................................................................... 13 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較 ....................................................................................... 16 第三章 工藝流程介紹 .......................................................................................................... 17 流程說明 ................................................................................................................... 17 生產(chǎn)工藝影響因素 ................................................................................................... 18 主要工藝指標(biāo) ........................................................................................................... 21 第四章 工藝計算 .................................................................................................................. 23 設(shè) 計數(shù)據(jù)分析 ............................................................................................................ 23 物料衡算 .................................................................................................................... 24 熱量衡算 .........................................................................