【正文】 ........................................... 36 主要非定型設(shè)備的計(jì)算及選型 ............................................................................... 43 第五章 主要工 藝管道計(jì)算及選型 ...................................................................................... 58 主要工藝管道計(jì)算及選型 ....................................................................................... 58 主要工藝管道匯總表 ............................................................................................... 62 第六章 安全與 “ 三廢 ” 處理 ................................................................................................ 63 工藝物料特性及防護(hù)措施 ........................................................................................ 63 三廢處理 .................................................................................................................... 68 第七章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步評(píng)估甲醛及市場(chǎng) ................................................................................ 70 產(chǎn)品甲醛及原料市場(chǎng)分析 ....................................................................................... 70 經(jīng)濟(jì)效益初步梳算 ................................................................................................... 71 第八章 總 結(jié) ...................................................................................................................... 74 致 謝 .................................................................................................................................... 76 主要參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 77 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 摘 要 甲醛是重要的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，是甲醇最 重要的衍生物產(chǎn)品之一。 關(guān)鍵詞： 甲醛；甲醇；氧化；工藝 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III Abstract Formaldehyde is an important anic chemical material, and is one of the most important derivatives of methanol. Formaldehyde is widely used to produce urea formaldehyde, phenol, polyformaldehyde and melamine, etc. It can also used to produce pharmaceutical products, pesticides, dyes as well as disinfectant, preservative, etc. This design is the primary design for the annual output of 80000 tons of 37 % (wt) aqueous formaldehyde production. And the designed diagrams include: the pipeline of the device and process flow sheet with controlled point, the assemblage chart of the oxidizer, the plane figure of the device and the bluepoints of the factory. The formaldehyde is produces by sliver catalysis method in this design. According to the design mainly requirements of technological process, calculation, selection and demonstration were conducted. The design mainly consists of three parts: material balance, heat balance calculation and equipment calculation. On the basis of the material balance, the heat balance of the whole device was carried out, and it was concluded that the device of heating steam is kmol/h, the absorption section of soft water consumption is kmol/h, and the amount of the cooling water absorption cycle and the section of the tower itself was obtained, in which the evaporator and the superheater unit, oxidation, absorption tower of the heat balance were calculated in detail. The design and selection of the main equipment and pipeline were carried out on the basis of the material balance calculation and the heat balance calculation. At the same time, the safely producing plan and the plan to deal with the “three waste” were argued, at last the preliminary analysis and evaluation of the market prospect and economic benefits of the market had also been carried out. Keywords： Formaldehyde。 1965 年 1969 年，由于合成纖維和木材加工工業(yè)的 飛速 發(fā)展，甲醛需求量 也隨之 增加，北京維尼綸廠、蘇州助劑廠等一批采用浮石銀作催化劑的甲醛生產(chǎn)裝置 開始 先后投產(chǎn)，到 60 年代末 甲醛 生產(chǎn)廠達(dá)到 10 家，總生產(chǎn)能力擴(kuò)大到 10 萬噸 /年。在這一階段國內(nèi)多家企業(yè)從國外引進(jìn)以鐵鉬氧化物作催化劑的鐵鉬催化法的甲醛生產(chǎn)裝置，逐漸使我國鐵鉬催化法甲醛裝置達(dá)到了國際同類裝置的先進(jìn)水平。 以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛的方法，按其所利用催化劑和生產(chǎn)工藝不同，可分為兩種不同的工藝路線。上述 5 個(gè)省（山東、江蘇、河北、廣東、浙江）合計(jì)甲醛產(chǎn)能 萬噸，約占全國甲醛產(chǎn)能一半以上（占 55％）。 近些年來我國甲醛行業(yè)發(fā)展很快，每年產(chǎn)銷量 的 增長速度 均 在 10%以上， 2020 年我國甲醛產(chǎn)銷量已突破了 490 萬噸大關(guān)。因此甲醛市場(chǎng)整體看來變動(dòng)不大 [24]。供需矛盾尖銳，價(jià)格戰(zhàn)相對(duì)激烈，從而出現(xiàn)了原料甲醇上漲時(shí)難以及時(shí) 跟漲，原料價(jià)格下滑時(shí)彌補(bǔ)前期虧損亦難以快速跟跌，進(jìn)而造就了甲醛市場(chǎng)“穩(wěn) ”字當(dāng)先的傳奇 [30]。皮膚直接接觸甲醛，可引起皮炎、色斑、壞死。 3）在堿性溶液中，甲醛和氰化氫反應(yīng)生成氰基甲醇。在 RhCl（ Ph3P） 和叔胺催化體系的作用下，在 120 ℃ ~ 132 Mpa 的條件下甲醛與合成氣反應(yīng)生成販丙糖、戊糖和己糖。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 82 頁 產(chǎn)品用途 甲醛是重要的基礎(chǔ)化工原料，由于它的化學(xué)性質(zhì)很活潑，所以它可以與許多物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，生成眾多的有用的化學(xué)品，如合成樹脂、合成農(nóng)藥及緩效肥料、合成醫(yī)藥、合成香料、合成炸藥、合成螯合劑、合成助劑、以及合成重要的有機(jī)中間體等。 B. 化學(xué)性質(zhì) 甲醇具有脂肪族伯醇的一般性質(zhì) ,連有羥基的碳原子上的三個(gè)氫原子均可被一一氧化 ,或脫氫生成甲醛 ,再氧化成甲酸 ,甲酸氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳和水。由甲醇催化脫氫制備無水甲醛，產(chǎn)物甲醛和氫氣很容易分離，避免了甲醛水溶液的濃縮蒸發(fā)，能耗可大幅度降低，成為最具有工業(yè)前途的無水甲醛制備方法。本次甲醛行業(yè)基本情 況調(diào)查準(zhǔn)確率不低于90 ％，其數(shù)據(jù)顯示，我國甲醛裝置總產(chǎn)能已遠(yuǎn)高于市場(chǎng)需求量，全國甲醛裝置有效開工率僅有 70 ％，尚有 30 ％的富余產(chǎn)能，還有近 450 萬噸 /年的產(chǎn)能沒有利用。 ② 尾氣循環(huán)工藝 德國 BASF 公司和日本三菱瓦斯化學(xué)株式會(huì)社曾先后開發(fā)成功尾氣循環(huán)工藝，尾氣循環(huán)工藝采用吸收后的尾氣達(dá)到必要的熱力學(xué)平衡和安全生產(chǎn)的目的，從而獲得低甲醇含量的高濃度甲醛 產(chǎn)品 [4]。 甲縮醛氧化劑法 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 甲醇脫氫反應(yīng)都是分子數(shù)增加的吸熱反應(yīng)，在低 壓 和高溫條件下有利于反應(yīng)的進(jìn)行。生產(chǎn)中采用常壓操作，反應(yīng)壓力為 MPa 左右（能克服流程阻力即可）。 ⑤ 原料氣純度：原料氣中的雜質(zhì)嚴(yán)重影響催化劑活性，因此對(duì)原料氣的純度 要 有嚴(yán)格的要求。 當(dāng) 溫度較低時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率較低，甲醛的收率也不高， 但 隨著溫度的增加 時(shí) ，二者均提高。所以全世界范圍內(nèi) “銀法 ”和 “鐵鉬法 ”的比例幾乎相當(dāng)，但我國 “ 銀法 ”的 生產(chǎn)裝置仍占絕大多數(shù)。 用熱水或蒸氣調(diào)節(jié)蒸發(fā)器溫度后，控制在 45 ~ 52 ℃ （依據(jù)氧醇比和平衡濃度來定）。為控制副反應(yīng)的發(fā)生并防止甲醇的分解，轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)廢熱鍋爐被聚冷到 230 ℃ 以武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁 共 82 頁 下，再經(jīng)冷卻段冷卻到 80 ~ 100 ℃ ，然后進(jìn)入第一吸收塔。設(shè)計(jì)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮諸如能否氣固兩相間很好接觸，橫否保持良好的催化層狀態(tài)，反應(yīng)物在反應(yīng)器中的流動(dòng)是否有死角，反應(yīng)氣的速度分布和反應(yīng)在床層中的阻力是否能均勻，以及反應(yīng)后的氣體能否迅速離開高溫區(qū)以快速冷卻等問題 [13]。自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為 ℃ ，實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)溫 度應(yīng)高于這一溫度。 停留時(shí)間和空間速度 停留時(shí)間也稱接觸時(shí)間，是指原料混合氣通過催化床層所需要的時(shí)間，其單位用秒表示。 原料混合氣的純度將影響催化劑的活性與壽命 原料混合氣的純度將影響催化劑的活性與壽命。h1 由以上兩表中的數(shù)據(jù)個(gè)一下反應(yīng)式可以求出甲醇的消耗量如下表 46。 P2*=exp{ / [ + ] } = mmHg。有蒸發(fā)器的物料平衡計(jì)算： 圖 蒸發(fā)器物料衡算圖 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁 共 82 頁 原料甲醇理論投入量為 kmol/h， 甲醇的實(shí)際投入量： （ 1+1%） = kmol/h ； 原料投入量： 32 / % = kg/h ； 水： % / 18 = kmol/h ； 實(shí)際空氣投入量： （ 1+1%） = kmol/h ； 含水： % = kmol/h ； 氮?dú)猓? % = kmol/h ；