【正文】 ≤ 55 吸收一塔底 ℃ ≤ 60 吸收二塔頂 ℃ ≤ 35 吸收二塔底 ℃ ≤ 35 蒸發(fā)器加熱熱水進(jìn)口 ℃ 72 蒸發(fā)器加熱熱水出口 ℃ 62 氧化器廢熱鍋爐出口 ℃ 160 氧化器水冷段氣體出口 ℃ 80～ 120 成品液 ℃ 40 尾氣 ℃ 25 液位 一塔 % 25～ 35 二塔 % 25～ 35 蒸發(fā)器 % 60～ 80 氣包 % 45 含量 成品液甲醛 Wt% 37 成品液甲醇 Wt% 尾氣中甲醛含量 Vol% 尾氣中水汽含量 Vol% 尾氣中 CO2 含量 Vol% ≤ 尾氣中 CO 含量 Vol% ≤ 尾氣中 O2 含量 Vol% ≤ 尾氣中 H2 含量 Vol% 16～ 23 尾氣中 N2 含量 Vol% 其他 蒸汽配料濃度 % 60 氧醇比 ～ 甲醇單耗 ≤ 490kg 接觸時(shí)間 s ～ 氧化器廢熱鍋爐停留時(shí)間 s ～ 觸煤 Ag≥ % Fe≤ 粒度： 8－ 32 目 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 21 第三章 工藝計(jì)算 第一節(jié) 物料衡算的計(jì)算依據(jù) 生產(chǎn)能力 以生產(chǎn) 37%甲醛水溶液 20200t/y 計(jì)算 工作日 以 300 天計(jì) 日產(chǎn)量： 20200247。 過熱器 氧化器 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 24 出料 （ 1） 甲醛生成量： 設(shè)計(jì)能力為 2800kg37%甲醛水溶液 /小時(shí)，另尾氣含醛，設(shè)這部分損失量按 1%計(jì)。（ 785－ ） = kmol= kg 一塔冷凝水量： － = kg kmol 二塔來液量的計(jì)算： 甲醛平衡： 二塔來液甲醛量 =成品甲醛量＋出塔氣甲醛量－入一塔氣甲醛量 成品甲醛 =2800 37%=1036 kg= kmol 二塔來液甲醛量 =1036+－ = kg= kmol 甲醇平衡： 二塔液甲醇量 =出一塔氣中甲醇量 = kg= kmol 水平衡： 二塔液水量 =成品中水量 +出塔氣水量－入塔氣水量 成品中甲醇 = kg 成品中水量 =成品量－成品中甲醛－成品中甲醇 =2800－ 1036－ = kg kmol 二塔液水量 =＋ － = kg kmol 二塔來液量及組成 一塔成品液及組成 kg wt% kg w t% HCHO 1036 37 CH3OH H2O ∑ 100 2800 100 吸收一塔物料衡算表：（見表 3－ 4） 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 27 五、 吸收二塔 尾氣 工 藝補(bǔ)水 一塔氣 至一塔 進(jìn)料 (1)吸收一塔來氣體，組成見表 3— 4“出塔氣體”； (2)工藝補(bǔ)水 由水平衡 工藝補(bǔ)水 =至一塔液水量＋尾氣含水－一塔氣含水 =＋ － = = 出料 (1) 去一塔頂部液體，其組成見表 3— 4“二塔來液” (2) 出塔尾氣，其組成如下： HCHO 為 － 1036== CH3OH 被全部吸收，出塔尾氣含量為 0。 物料衡算表 表３－１：蒸發(fā)器物料平衡表 進(jìn)料 出料 組分 kg kmol wt% kg kmol mol% CH3OH 甲醇帶水 N2 O2 空氣帶水 ∑ 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 23 二、 過熱器 二元?dú)? 三元?dú)? CH3OH、空氣 CH3OH、空氣、 H2O（ g） 蒸汽 進(jìn)料 （ 1）蒸發(fā)器來的甲醇、空氣二元?dú)怏w，其組成見表 3— 1 出料。水蒸汽不單獨(dú)進(jìn) 行凈化，但應(yīng)保證蒸汽的質(zhì)量和保持管路的清潔。為減少噪音，在鼓風(fēng)機(jī)前后都裝有消音設(shè)備。甲醇質(zhì)量要求見下表。 三元?dú)鈴难趸魃w進(jìn)入，通過氧化器觸媒層，電解銀厚約 20mm，溫度600～ 650℃，原料氣中甲醇發(fā)生氧化、脫 H 反應(yīng)，生成甲醛氣體，同時(shí)產(chǎn)生副反應(yīng)，生成 CO、 CO HCOOH、 H2 O，反應(yīng)放出的熱量維持觸媒層溫度穩(wěn)定，多余的熱量被水蒸汽吸收帶走，產(chǎn)品氣離開觸媒層立即進(jìn)入氧化器廢熱鍋爐段的列管內(nèi)，廢熱鍋爐中的水吸收熱量產(chǎn)生蒸汽入汽包，產(chǎn)品氣則進(jìn)入氧化器冷卻段，在列管內(nèi)被水冷卻到 90℃以下。反應(yīng)氣體速冷后進(jìn)入二段吸收系統(tǒng)，用離子交換法脫除甲酸，制得 37～ 44%（ wt %）的甲醛水溶液。蒸餾塔底物料則為甲醛水溶液，通常把它送往陽離子交換器使酸含量達(dá)標(biāo)，產(chǎn)品含甲醛 37%～ 55%（ wt%）含甲醇 1%，其余為水?？捎孟率絹肀硎荆? V 空 =V/h氧醇比的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： V 氧氣 ： V 甲醇 = P 空氣 247。反應(yīng)熱通過管外的高沸點(diǎn)熱載體汽化移去。 1984 年，世界工業(yè)甲醛產(chǎn)量中烷烴氧化法（含二甲醚法）僅占10%。 CH2 O→ CO＋ H2 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 6 （六） 氧化還原反應(yīng) 許多金屬（如 Pt， Cr， Cu 等）以及金屬 氧化物（如 Cr2 O Al2 O3 等）都能使甲醛還原成甲醇、甲酸甲酯、甲烷，或使甲醛深度氧化成甲酸、 CO2和 H2 O。 2CH2 O→ HOCH2 CHO→ HOCH2 CH2 OH 甲醛聚糖反應(yīng)是已知唯一一步合成碳水化合物的方法，它在生成 多元醇和甲醛生物工程利用中有潛在的重要意義。如在 醋酸溶液中，甲醛與甲苯反應(yīng) 生成 1－苯基－ 1,3－二 醋酸丙二醇，甲醛與丙烯加成反應(yīng)生成 1,3－二醋酸丁二醇 。純 甲醛氣體可由 多聚氧甲烯 單體湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 3 的氣化 而制得 ，基 純度可 達(dá) 90~100%（ vo l）， 為防止 聚合 最好貯 存溫 度為100~150℃。 工 業(yè) 化 的 開 發(fā) 始 于1886~1889 年，采用銅催化劑 。圖紙包括： 控制流程圖； 、立面圖。我 國 的工 業(yè) 甲醛 生 產(chǎn)技 術(shù) 無論 在 裝 置設(shè) 計(jì) 、催化 劑 的改 進(jìn) ，還是 在 余熱利 用 方面 都 已有 了 長足 的 進(jìn)步 ，其 主要 技 術(shù)經(jīng) 濟(jì) 指標(biāo) 已 達(dá)國 際 上同 類 型生產(chǎn) 工 藝的 先 進(jìn)水 平 。 常溫下，純甲醛為 無色氣體，有 特殊的氣味 。甲醛水溶液為無色透明液體，有強(qiáng)烈刺激氣味，沸點(diǎn)基本上不隨其溶液濃度湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 4 的改變 而改 變。甲醛與叔胺不發(fā)生反應(yīng)。該反應(yīng)也稱甲醛氫甲?；磻?yīng)。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于由甲醇氧化法制得的工業(yè)甲醛溶液產(chǎn)品。 該三元混合氣體過熱至 100~140℃，經(jīng)過濾除去硫、氯、羰基鐵等有害雜質(zhì)后進(jìn)入氧化反應(yīng)器。一般對(duì)催化劑的性能要求是：具有高的催化劑活性、良好的選擇性、較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度、較好的熱穩(wěn)定性和具有一定的抗毒能力。因?yàn)?，甲醇濃度降低意味?P 甲醇 減小，加之甲醇的揮發(fā)度高于水，故這時(shí)的 P 水仍應(yīng)小于 P 甲醇 ，保持總壓不變?nèi)灾饕?P 空氣 的增大來維持，所以氧醇比隨之增大。這就出現(xiàn)了不同的工藝流程。一般反應(yīng)器中列管長 1～ ，殼體直徑 或更大些。甲醇高位槽溢流的甲醇通過窺鏡到甲 醇原料貯槽。補(bǔ)充工藝水采用軟水總管來水，過熱器、蒸汽分配缸等冷凝水匯集鍋爐給水槽。實(shí)際上，這一氧化反應(yīng)往往和脫氫反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，稱為氧化 脫氫反應(yīng)。 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 19 四、 原料混合氣的凈化 原料混合氣經(jīng)過熱后先通過阻火器，再進(jìn)行凈化。 原料：工業(yè)甲醇 [含 CH3 OH 98%（ Wt%） ]。 == N2 247。 == H2O 247。 一、 蒸發(fā)器 CH3OH、 N O H2O 工業(yè)甲醇 濕空氣 （ CH3OH、 H2O） （ O N H2O） 蒸發(fā)器 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 22 進(jìn)料 （ 1）工業(yè)甲醇： 465=1302 kg 折純 CH3 OH： 1302 = kg= kmol 甲醇帶水： 1302－ = kg= kmol （ 2）空氣量： 氧醇比 = = 空氣標(biāo)準(zhǔn)流量 =甲醇重量 247。 a) 甲醇的凈化 甲醇的清凈度由于供應(yīng)和運(yùn)輸渠道不一而有一定的差異。 ⑶、分解反應(yīng) 在鎳基催化劑存在下，甲醇在 250～ 300℃能分解一氧化碳和氫，這是工業(yè)上制取還原氣體的一種簡便方法。 （ 5） 蒸汽系統(tǒng) 分兩部分 ： ① 軟水供給：由公用軟水總管供給。 ④ 配料蒸汽：配料蒸汽來自蒸汽分配缸，通過氣動(dòng)薄膜閥進(jìn)入過熱器前的二元?dú)怏w管（噴嘴），進(jìn)入過熱器的則已是三元?dú)怏w。其工藝流程圖如下圖所示： 尾氣 蒸汽 水 水 蒸汽 空氣 甲醇 甲醛水溶液 三、 甲縮醛氧化法 甲縮醛法制取高濃度甲醛由三步過程組成：甲縮醛的合成、甲縮醛氧化和高濃度甲醛吸收與處理。 再同水蒸汽混合配制成甲醇 空氣 水三元混合氣。但是，提高水醇比要受 到產(chǎn)品濃度和塔吸收效率的限制。對(duì)甲醇氧化反應(yīng)來說，即使在700℃的高溫下，其平衡常數(shù)仍然很大。反應(yīng)產(chǎn)物立即驟冷（反應(yīng)熱用于發(fā)生蒸汽）至 230℃，再進(jìn)一步間接冷卻至80~90℃進(jìn)入吸收系統(tǒng)。 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 7 分子式： HCHO 分子量： （按 1983 年國際原子量） 2. 引用標(biāo)準(zhǔn) GB3143－ 82 液體 化學(xué)產(chǎn)品顏色測定法（ Hazen）單位－鉑一鈷色號(hào) GB601－ 77 化學(xué)試劑 標(biāo)準(zhǔn)溶液制備方法 GB603－ 77 化學(xué)試劑 制劑及制品制備方法 GB3049－ 86 無機(jī)化工產(chǎn)品中鐵含量測定的通用方法－鄰菲羅啉分光光度法 GB4472－ 84 化工產(chǎn)品密度、相對(duì)密度測定通則 3. 技術(shù)要求：外觀清晰無懸浮物液體，低溫時(shí)允許白色混濁。 CH2O＋ 2ROH＋ 2CO→ CH2（ COOR） 2＋ H2O 在乙酰胺存在下，甲醛羰化反應(yīng)生成乙酰替甘氨酸。甲醛能與各 種化合物進(jìn)行縮 合反應(yīng)，著稱 Tolleus 反應(yīng)，在堿性條件下反 應(yīng)則生成羥甲烯基衍生物。 甲醛水溶液是一種共聚物的混合物，主要是甲二醇 【 CH2（ OH） 2】，聚氧甲烯基醇【 HO（ CH2 O） n H】和半縮醛組 成的復(fù)雜的平衡 混合物，游 離的單體甲醛很少。 工業(yè)甲醛一般含甲醛 37%~55%（ w t %）和甲醇 1%~8%（ wt %），其余為水，系無色透明液體，具有窒息性氣味。 本設(shè) 計(jì) 采用 銀 催化 氧 化工 藝 ，對(duì)生 產(chǎn) 甲 醛的 工 藝流 程 、物料 衡 算 、設(shè)備結(jié)構(gòu)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行了初步的探討及設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用銀催化劑法工藝，配有技術(shù)說明書一本，附圖紙兩張（包括 圖，裝置平、立面布置圖）。 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 —— 年產(chǎn) 2 萬噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 2 第一章 緒論 第一節(jié) 甲醛工業(yè)的發(fā)展概況 甲醛是俄國化學(xué)家布特列洛夫于是 185 9 年發(fā)現(xiàn)的。液態(tài)純 甲醛還微溶于石 油醚和傘花烴 。 二、 化學(xué)性質(zhì)