【正文】 ； 將上述數(shù)據(jù)代入式6解得惰性氣體的當量摩爾流率GB：GB = [kmol/(m2 則：L適宜 = α 因入塔液帶入水量較小，為達到甲醛規(guī)定濃度，并保證填料充分被潤濕，為此采用富液部分循環(huán)的做法來提高出塔富液濃度和增大塔內(nèi)噴淋密度。K)，(mol由Blasius公式計算摩擦因子 λ=由△Pt=（△Pi+△Pr）NsNp, 式中Ns 為殼程數(shù)，Np 為一殼程的管程數(shù)，本設(shè)計為單殼程，取Np =3。②傳熱系數(shù)K的校核。管內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量=（g/mol）m =。 T=673(K)時，=②混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù):式中，混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m本蒸發(fā)器的蒸發(fā)壓力不高，直徑較大，參照壓力容器法蘭標準選用甲型平焊法蘭，材料為16MR，法蘭密封面形式為平面，墊片材料選用耐油橡膠石棉板制造。蓮蓬頭做成球面形，其上鉆有小孔，小孔直徑為2mm，蓮蓬頭直徑為250mm，數(shù)量15個。根據(jù)液沫分離的要求，取分離室封頭為橢圓形封頭。 羅茨鼓風機選型羅茨鼓風機是一種容積式壓縮機，結(jié)構(gòu)上采用兩個平行的軸上各裝相反方向轉(zhuǎn)動的凹角葉輪，其中一根是主動軸，通過齒輪傳動給另一根軸。（2）甲醇高位槽的選擇甲醇高位槽主要供保證連續(xù)進料用，設(shè)計安放在生產(chǎn)車間的頂部高14m處。物性參數(shù)有：介質(zhì)的名稱，相對密度，黏度，組成，化學腐蝕性能，氣體或固體（粒度）含量，蒸汽壓等。（1）104 kJ, 。出料：氣體經(jīng)過反應(yīng)器后，發(fā)生了（1）~（12）反應(yīng)，生成了HCHO、HCOOH、CO、H2O、CO、COCO、CHH2等氣體，各物料組分發(fā)生了很大變化。 技術(shù)選擇我國在六十至七十年代曾建有多套甲烷氧化法的生產(chǎn)甲醛的小型裝置，由于轉(zhuǎn)化率和收率及產(chǎn)品濃度低等問題而相繼停止生產(chǎn)。最近所采用的銀法工藝，同鐵鉬法一樣，也可以直接生產(chǎn)低醇甲醛，且甲醛濃度也可達50%左右。其一是在過量甲醇（甲醇蒸汽濃度控制在爆炸上限，37%以上）條件下，甲醇氣、蒸汽和水汽混合物在金屬型催化劑上進行脫氫氧化反應(yīng)，通常采用結(jié)晶Ag催化劑，故稱為“銀法”，也稱“甲醇過量法”其二是過量空氣（甲醇蒸汽濃度控制在爆炸區(qū)下限，7%以下）條件下，甲醇氣直接與空氣混合在金屬氧化物型催化劑上進行氧化反應(yīng)，催化劑以Fe2O3MoO3系最為常見，故稱“鐵鉬法”，也稱“空氣過量法”。 能生產(chǎn)較高濃度的甲醛溶液為了減少后加工（甲醛原料脫水）的能耗（特別是蒸汽消耗）及降低投資和運輸費，減輕環(huán)境污染，希望能生產(chǎn)37~50%（wt%）的濃度溶液。杜邦公司為了配合聚甲醛生產(chǎn)，關(guān)閉了銀法甲醛裝置改建鐵鉬法裝置。因此我們擬采用銀法，因該法工藝已相當成熟，其主要設(shè)備是目前國內(nèi)最先進的，如新型氧化器，該氧化器帶余熱爐，合二為一的甲醇過濾阻火器等，同時該法我們已生產(chǎn)二十幾年，有一批生產(chǎn)技術(shù)骨干。其中含HCHO：+=（kmol）含水量（由于第二吸收塔塔頂加入一定量的水，所以水量增加）為：－+=（kmol） CO2：（kg）=（kmol） CO：（kg）=（kmol） O2：（kg）=（kmol） H2：（kg）=（kmol）塔釜：塔釜回收成品甲醛（濃度為37%），由尾氣中各含量，成品中有： HCHO：－=(kmol) CH3OH：=100(kg)=(kmol) HCOOH：被完全吸收，（kmol） H2O：（kmol）⑤第二吸收塔物料衡算進料：第二吸收塔的進料氣相為第一吸收塔頂中未反應(yīng)氣體，據(jù)工藝參數(shù)表，第二吸收塔中甲醇循環(huán)液的濃度為15%，則塔頂應(yīng)該加水量為：－=(kmol)其他進料為第一吸收塔塔頂進料氣體。設(shè)進入系統(tǒng)的軟水溫度為20℃。流體輸送要求泵流量小，楊程高?？諝鈨艋O(shè)備包括：一臺堿洗塔，一臺水洗塔并各配置一臺循環(huán)泵。風機出口處靜壓等于4998500+1600=6098（mmH2O）風機出口處全壓等于4998+1600=6598（mmH2O）風機入口前的全壓為零，故所需的風機全壓pt=6598(mmH2O)此全壓校正為“標準狀態(tài)”下的數(shù)值：因為 po/p=T/To=（273+30）/（273+20）=所以 p=pt=p( po/p)=6598=6796（mmH2O）查長沙鼓風機廠產(chǎn)品型號為ARF250的羅茨鼓風機符合要求，特性參數(shù)為：Qs=100（m3/min）,rP=880(r/min),No=110（kW）本設(shè)計選擇風壓稍高于所需。③接管。由于內(nèi)部壓力小于外界壓力，按《特種設(shè)備安全監(jiān)測條例》（國務(wù)院令373號文），該容器屬二類容器。選擇的支座型號為B3JB116581,主要性能參數(shù)為：支座的允許負荷：3t支座的支承面積：支承面上單位壓力： 氧化工段根據(jù)物料衡算得到反應(yīng)器進出氣體的數(shù)量，用空間速度或接觸時間數(shù)據(jù)來計算催化劑的用量。 T=673(K)時，= W/（mK〕,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)取17 W/（mh（1do/t）=(125/32)=(m2)平均溫度75℃下水的物性：質(zhì)量定壓熱容cps=〔kJ/(kg 濾網(wǎng)：銅絲或不銹鋼絲表 過濾器規(guī)格公稱直徑DN,mm結(jié)構(gòu)尺寸，mm質(zhì)量，kg圖號DLH140042612600～120HGS073110316 （3）過熱器。K），溫度40℃。）氣體負荷m（3）計算填料層高度 根據(jù)相關(guān)已知條件選用相應(yīng)填料層高度計算式，不同填料層高度計算式，其計算方法略有差異。a． 計算各分點截面處氣、液兩相的摩爾流率。a求出操作線方程。h）考慮。與實際情況存在很大差異，可能時混合熱較大，不能被忽略之緣故。但因該壓力下的甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)難以獲取，加上實際吸收塔難以達到平衡狀態(tài)， kPa下甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)更為合理。K〕Ko=+25+2520 =〔W/(m2①計算管數(shù)及管長。K）設(shè)計選用 25mm。K)純組分（cP）純組分W/(m此外，厚度太薄時，可能導(dǎo)致剛度不夠，容易變形，滿足不了吊裝與運輸?shù)囊螅虼嗽O(shè)計時需考慮最小厚度加上腐蝕裕量，以滿足上述要求。熱水出口管安裝在容器上部：DN50mm。（1）104kJ，則傳熱面積A=（m2），需70℃。s 按設(shè)計規(guī)模，你選擇材質(zhì)為不銹鋼管材：甲醇泵進口管： DN50 甲醇泵出口管： DN40甲醇溢流管： DN40甲醇泵出料管： DN50③ 計算阻力損失Hf：甲醇在20℃104Pa 空氣進管空氣取樣口位于廠區(qū)西邊的小高地上，設(shè)計將空氣進口置于地面上30m處。 甲醇蒸發(fā)器在甲醇蒸發(fā)器中午化學變化，只有相變熱和顯熱。③水量衡算（按每小時計）：尾氣中帶出的水：（kmol）=（kg）產(chǎn)品中帶出的水：（kmol）=3835（kg）空氣帶入的水：（kmol）=（kg）原料甲醇帶入的水：2833/98%2%=（kmol）=（kg）反應(yīng)生成的水：+2（+）++=（kmol）=（kg）按配料濃度60%計，應(yīng)加入的配料水的蒸汽量：2833/60%－（28331980年以后，國外工業(yè)甲醛總建廠能力中鐵鉬法已超過銀法。 國內(nèi)外電解銀甲醛工藝的比較改良BASF法上海溶劑廠（1993年）廣州溶劑廠（1993年）裝置能力（1萬噸/年，37%HCO）催化工藝電解銀電解銀電解銀催化劑壽命（月）2~322噸37%HCHO消耗甲醇（100%，公斤）450453487 冷卻水（m3）50 電（KWh）373449 催化劑耗量（公斤）不詳不詳 副產(chǎn)蒸汽（公斤） 需外供蒸汽（公斤）415自給 尾氣循環(huán)有無無 質(zhì)量： 甲醛含量（wt%）40~55 甲醇含量（wt%）1~~ 酸度（wt%） 銀法和鐵鉬法比較——國外甲醛技術(shù)概況銀法是經(jīng)典的生產(chǎn)方法，德國于1888年首先工業(yè)化，接著美國在1901年，日本在1912年相繼投入生產(chǎn)。終極一組化工設(shè)計年產(chǎn)50000t/a合成甲醛工業(yè)設(shè)計 學 院 化學與化工學院專 業(yè) 化學工程與工藝052班小組名稱 終極一組 小組成員 鄭旭凱、劉嘉琦、姚澤鴻、王位、趙雅茹、王建福、譚孔文提交日期 2009 年 03 月前言終極一組成員一覽：組長： 鄭旭凱（學號：200530262377）組員： 王位（學號：200530262147）劉嘉琦（學號：200530261370）趙雅茹（學號：200530262363）姚澤鴻（學號：200530262296）王建福（學號：200530262101）譚孔文（學號：200530262020）主要分工一覽：第一章 產(chǎn)品方案選擇與生產(chǎn)規(guī)模趙雅茹第二章 物料衡算鄭旭凱第三章 能量衡算劉嘉琦第四章 設(shè)備工藝計算鄭旭凱，劉嘉琦，姚澤鴻第五章 能量利用方案和節(jié)能方面的技術(shù)改進劉嘉琦總圖及其說明書趙雅茹帶控制點的工藝流程圖，氧化器設(shè)計圖譚孔文，王位，王建福資料搜集鄭旭凱，王建福，譚孔文，王位PPt制作王位，劉嘉琦，姚澤鴻課堂演講劉嘉琦（所有資料統(tǒng)一由劉嘉琦、鄭旭凱整理，所有組員審理定稿）由于本組水平有限，經(jīng)驗尚淺，錯誤再所難免，敬請?zhí)岢鰧氋F意見。從裝置總能力和年產(chǎn)量上看，我國甲醛工業(yè)已跨入世界前列（僅次于美國、蘇聯(lián)、日本和德國）；從技術(shù)上講，我國電解銀法甲醛工藝的物耗已接近先進水平。兩種方法各有優(yōu)缺點，一般來講，銀法投資略低，操作較安全、簡單，但消耗略高，且催化劑壽命短（國外催化劑壽命約3~8個月）；鐵鉬法不需要銀法要求的高溫反應(yīng)，從而使副反應(yīng)減少，選擇性高，甲醛單耗低，甲醛產(chǎn)品分解少，甲醛濃度高，催化劑效率高，壽命長（國外催化劑壽命長，~），但投資略高，操作安全措施要求略高，但兩種方法的車間成本相當接近。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：+++++++=88354（kmol） =2833（kg）技術(shù)單耗：2833/6250=實物單耗：2823/（98%6250）=此數(shù)據(jù)亦與上面給定條件基本一致。本設(shè)計數(shù)據(jù)來源于化學工業(yè)出版社2003年出版，中國石化集團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工業(yè)出版社2002年出版的《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》，時間以為1h基準。下面分別作計算。管路中共有13個截止閥，1個標準止回閥，5個90o 標準彎頭，10個90o 法蘭連接肘管，閥門按全開考慮，其余管計30m。堿洗采用3%稀堿溶液，近似為稀堿液，用水配制后使用，則rL=1000（kg/m3）,將空氣假定為純空氣，查表得：取20℃空氣的密度為rg=（kg/m3）20℃水的粘度：rL=106（kgf進料最低溫度為10℃，使用氧化工段來的過熱水為加熱介質(zhì)。熱水入口管安裝在容器下部：DN50mm。②厚度計算容器在5atm或常壓時，按照強度公式計算出來的厚度很薄，可能給焊接帶來困難。K)純組分cpmkJ/(kmol由急冷段熱負荷（以小時計算）Q=n △t=（640160）=106（kJ/h）=106(W)平均傳熱溫差：△tm=?t1?t2lnt1t2=640160(16090)ln64016016090=(℃)Ao=QK??tm=106100=(m2)V=nRTP=103=(m3h)取K=100 W/（m2本冷段使用60℃的水冷卻，水溫上升到90℃。由公式 1K0=1α2+bλd2dm+1α1d2d1 求得,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) λ鋼取17 W/(m－ = (kPa)下甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)求解本題。圖6 甲醛－（y – x）重復(fù)上述過程計算得出循環(huán)量為：LR1= 1200（kg/h），溫度校核為t = （℃）（℃）。對于規(guī)整填料，設(shè)計時其最小噴淋密度一般可按Lmin = m3/（m2填料層高度的計算過程如下：① 求操作線方程并計算塔內(nèi)各分點截面處的氣液