【正文】 ? OCH2 90 .29 47 9 10 0% 19 .02 %? ? ? OHCH3 100% %? ? ? HCOOH 2 47 9 10 0% 04 %? ? ? （ 8） 氧化器物料衡算表 表 氧化器物料衡算表 進(jìn)料 出料 物料名稱 kg/h koml/h mol/% 物料名稱 kg/h koml/h mol/% 三元?dú)? 其中： CH3OH 其中 CH2O H2O CH3OH O2 . HCOOH N2 H2O CO2 CO CH4 O2 H2 N2 kg/h koml/h wt/% 19 其中： CH2O H2O 合計(jì) 第一吸收塔物料衡算 （ 1） 一塔吸收量 吸收流程：采用兩塔吸收，一塔吸收總量的 90%，則一塔吸收甲醛量： 90% ( / ) ( / )k m ol h k g h? ? ? （ 2） 一塔塔底采出量 實(shí)際得到的甲醛水溶液為： ( / )kg h 成品組成： 表 成品組成表 OCH2 OHCH3 HCOOH OH2 37% % % % 其中 ： OCH2 83 38 .3 8 37 % 30 85 .2 0( / ) 10 2. 84 ( / )k g h k m ol h? ? ? OHCH3 % ( / ) ( / )k g h k m ol h? ? ? HCOOH % ( / ) ( / )k g h k m ol h? ? ? OH2 % ( / ) ( / )k g h k m ol h? ? ? （ 3） 冷凝 水 量計(jì)算 給定一塔氣體出口溫度為 50℃ ，壓力 120kPa。在甲醛生產(chǎn)中，由于采用了電解銀等選擇性高的物質(zhì)作催化劑，所以能大大減少副反應(yīng)的發(fā)生和副產(chǎn)物的生產(chǎn)，使反應(yīng)基本按生產(chǎn)甲醛的方向進(jìn)行，從而提高了轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率 [2]。 急冷段 所產(chǎn)的蒸汽主要供三元?dú)獾倪^(guò)熱用， 冷凝段所產(chǎn)的熱水用于供 甲醇的加熱蒸發(fā)。 “銀法 ”生產(chǎn)工藝具有投資少，操作安全簡(jiǎn)便，能耗低、 產(chǎn)品中甲酸含量少，尾氣中含氫，可以燃燒， 催化劑能再生循環(huán)使用等特點(diǎn)，但催化劑壽命短，一般為 68 個(gè)月， 對(duì)甲醇純度要求高，甲醛成品中甲醇含量高，只能生產(chǎn)低濃度甲醛 [5]。 1977 年，我國(guó)復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系與上海溶劑廠共同開(kāi)發(fā)，試制成功新一代甲醛催化劑 —電解銀。對(duì)于口服中毒者應(yīng)立即以 3%的 NaCO3 溶液洗胃，并靜脈注射此液及高滲葡萄糖和大量維生素 C。甲醛 是可燃性氣體，著火溫度為 430℃，與空氣混合可形成爆炸混合物，爆炸極限為~％（ vol.）。 1 年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸甲醛裝置 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 設(shè)計(jì)單位 ：邵陽(yáng)學(xué)院雪峰隊(duì) 二零一零年八月二十六日 2 目 錄 1 前言 …………………………………………………………………… 1 甲醛的簡(jiǎn)介 ……… ………………………………………………3 甲醛的發(fā)展史 ………………………………………………………6 甲醛生產(chǎn)的發(fā)展動(dòng)向 ………………………………………………7 工藝選擇 …………………………………………………………8 甲醛工藝路線比較 ……………………………………………8 甲 醛的工藝選擇 … ……………………………………………9 該裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn) … ……………………………………………9 2 工藝設(shè)計(jì) …………………………………………………………11 甲醛生產(chǎn)原理 ……………………………………………… 熱力學(xué)分析 ……………………………………………… 動(dòng)力學(xué)分析 ……………………………………………… 物料衡算 ……………………………………………… 設(shè)計(jì)依據(jù) ……………………………………………… 設(shè)計(jì)條件 ………………………………… …………… 蒸發(fā)器物料衡算 ……………………………………………… 過(guò)熱器物料衡算 ……………………………………………… 氧化器物料衡算 ……………………………………………… 吸收一塔物料衡算 ……………………………………………… 吸收二塔物料衡算 ……………………………………………… 尾氣鍋爐物料衡算 ………………………………… …………… 熱量衡算 ……………………………………………… 蒸發(fā)器熱量衡算 …………………………………… ………… 過(guò)熱器熱量衡算 ……………………………………………… 氧化器熱量衡算 ……………………………………………… 3 吸收一塔熱量衡算 ……………………………………………… 軟水加熱器熱量衡算 ……………………………………………… 一塔冷卻器熱量衡算 ……………………………………………… 吸收二塔熱量衡算 ……………………………………………… 二塔冷卻器熱量衡算 ……………………………………………… 尾氣鍋爐熱量衡算 …………… ………………………………… 省煤器熱量衡算 ……………… ……………………………… 3 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 …………………………………………………11 空氣過(guò)濾器的設(shè)計(jì) ……………………………………………11 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的選型 …………………………………………11 空氣緩沖罐設(shè)計(jì) ……………………………………………12 蒸發(fā)器設(shè)計(jì) …………………………………………………14 過(guò)熱器設(shè)計(jì) …………………………………………………………22 三元過(guò)濾器的設(shè)計(jì) ……………… ……………………………27 氧化器設(shè)計(jì) ………………………………………………………28 吸收一塔的設(shè)計(jì) ………………………………………36 一塔軟水加熱器設(shè)計(jì) …………………………………………40 一塔冷卻器選型 …………………………………………………47 吸收二塔的設(shè)計(jì) ………………………………………………50 二塔冷卻器設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………57 尾氣鍋爐設(shè)備設(shè)計(jì) ……………………………………………60 尾氣鍋爐 汽包的設(shè)計(jì) … …………………………………………71 省煤器的設(shè)計(jì) ………………………………………………73 甲醇中間槽 …………………………………………………74 甲醛中間槽設(shè)計(jì) ……………………………………………76 熱水槽的設(shè)計(jì) ………………………………………………77 氧化器 汽包的設(shè)計(jì) ………………………………………78 4 蒸氣緩沖罐設(shè)計(jì) …………………………………………………79 甲醛貯槽設(shè)計(jì) ……………………………………………………80 甲醇貯槽設(shè)計(jì) ……… ……………………………………………81 軟水高位槽 設(shè)計(jì) ………………………………………………………82 甲醇高位槽 設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 軟水儲(chǔ)槽 設(shè)計(jì) ………………………………………………………82 鍋爐引風(fēng)機(jī)選型 ……………………………………………… 泵的選型 ……………………………………………… 熱水槽泵 選型 ……………………………………………… 一塔循環(huán)泵 選型 ……………………………………………… 二 塔循環(huán)泵 選型 ……………………………………………… 甲醇泵 選型 ……………………………………………… 甲醛中間槽泵 選型 ……………………………………………… 軟水泵 1 選型 ………………………………………………………… 軟水泵 2 選型 ………………………………………………………… 甲醇 進(jìn)料 泵 選型 ……………………………………………… 4 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………83 5 總結(jié) ……………………………………………………………… 83 6 致謝 ………………………………………………………………83 7 附工程圖紙 ………………………………………………………………83 1 1 前言 甲醛作為一種重要的基本工業(yè)原料，其化學(xué)性質(zhì)十分活潑，能與多種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，生成眾多的化學(xué)用品。 甲醛分子結(jié)構(gòu)中存在羰基氧原子和 a氫原子，化學(xué)性質(zhì)很活潑，它能與多種化合物反應(yīng)，生成許多重要的工業(yè)化學(xué)品和化工中間體。 產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 以工業(yè)甲醛國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)： 表 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) [2] 貯運(yùn)技術(shù) 發(fā)展高濃度甲醛生產(chǎn)是我國(guó)甲醛工業(yè)發(fā)展的必由之路，也是加深甲醛下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的前提，但是生產(chǎn)濃甲醛必須具備穩(wěn)定 的貯運(yùn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外這方面研究很多，基本指標(biāo)名稱 產(chǎn)品級(jí)別 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑 鈷），號(hào) ≤ 10 － － 甲醛含量， % ≤ ～ ～ ～ 甲醇含量， % ≤ 12 12 12 酸度 （以甲酸計(jì)） ,% ≤ 鐵含量， PPm ≤ 1（槽裝） 3（槽裝） 5（槽裝） 5（桶裝） 10（桶裝） 10（桶裝） 灰分， % ≤ 4 方法是添加多元醇類穩(wěn)定劑 。該催化劑具有活性高、選擇性好、單耗低、制作方便、無(wú)污染的特點(diǎn)，其制備工藝一直沿用至今。 表 銀法與鐵、鉬法特點(diǎn) [2]（ 以生產(chǎn) 37%CH2O 計(jì) ） 項(xiàng)目 鐵鉬法工藝 銀法工藝 甲醇在混合氣體中濃度 /% ＜ 7 ＞ 37 反應(yīng)溫度 /℃ 320~380 600~660 反應(yīng)器 管式絕熱流化床 絕熱式 催化劑壽命 /月 12~18 3~6 收率 /% 95~98 89~91 甲醇單耗 /kg/t 420~437 440~480 甲醛濃度 /% 37~55 37~50 產(chǎn)品中甲醇含量 /% ~ 1~8 投資 鐵鉬法較銀法高 15%~20% 產(chǎn)品中甲酸含量 /106 200~300 100~200 催化劑失活原因 Mo 升華 Ag 粒燒成塊，原料氣中Fe， S 引起中毒 對(duì)毒物敏感程度 不敏感 敏感 7 比較可以看出，銀法在爆炸上限操作， 原料混合氣中甲醇濃度較高，設(shè)備負(fù)荷大，故建廠投資較低。尾氣鍋爐所產(chǎn)蒸汽 除補(bǔ)給三元?dú)獾倪^(guò)熱外，其余的 進(jìn)人蒸汽管網(wǎng)供其他生產(chǎn)用。 甲醛反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)氣固相催化反應(yīng)過(guò)程。假定剩余甲醇及生成的甲酸均在一塔吸收，則 除水外 剩余 總氣體量 為 ： =。 ① 反應(yīng)總的放熱量為： 71 5 5 . 9 3 5 9 . 4 6 9 0 . 6 1 4 3 . 8 4 6 7 2 . 9 0 7 . 3 1 3 8 9 . 8 0 . 4 6 1 2 0 . 0 8 0 . 4 63 9 8 . 5 7 0 . 0 2 1 . 0 4 6 1 0 k J /hQ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?放 ② 原料 從 120℃升溫到 600℃吸收的熱量： 由 ii xaa ??? ? ， ii xbb ??? ? ， ii xcc ??? ? 則進(jìn)料 ?? ， 332 .16 10b ?? ? ? ， 10c ?? ? ? ? ③ 溫度從 120℃ 升 至 600℃ ， 吸收 的總熱為 ： 30 873 23932 2 6 3 3[]11[ 25 .74 ( 87 3 39 3 ) 32 .16 ( 87 3 39 3 ) 8 10 ( 87 3 39 3 ) ] 46 123 /Q a b T c T nk J h?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???吸 ④ 熱損失 6Q 1 0 4 6 1 0 0 6 .2 3 9 4 3 9 6 2 4 .6 6 1 .0 2 1 1 0 /L k J h? ? ? ? 損失率為： 1 0 0 % 9 . 7 6 3 7 % ? ??，處于 8%～ 12%之間，符合工業(yè)實(shí)際。 1 0 .1 5 1 0 。 ② 氣體降溫放熱為： 465 28733 2 2 6 3 36()11[ 3 ( 465 873 ) 3 10 ( 465 873 ) 10 ( 465 8 73 ) ] 538 .2823 10 ( / )Q a b T c T dT nk J h??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ??放 ③ 軟 水量計(jì)算 液態(tài)水的進(jìn) 口 溫度為 60℃ ，出料蒸汽溫度 151℃ ，假定所需的軟水量為 m kg/h，其中 5%的水用來(lái)排污， 95%的水加熱成為飽和蒸氣。 則 一塔實(shí)際 冷凝水量： =（ 4） 二塔入一塔量計(jì)算 20 二塔吸收甲醛量 ：