【正文】 相組成。按式（19）計算氣、液兩相的摩爾流率：（19）G = GB/(1y) L = LS/(1x) 將各截面的x、y值代入式19，求出各分點截面處氣、液兩相的摩爾流率，、4行內(nèi)。對高濃度氣體吸收，一般都采用數(shù)值積分或圖解積分法求解。s1混合液摩爾定壓熱容（%，）：（mol殼體材料：1Cr18Ni9Ti。K〕； ρ=（kg/m3）；λ=〔W/(mK）。K）③混合氣體的摩爾定壓熱容T=673(K)時，cpm1=〔kJ/(kmol空間速度（簡稱空速）定義為單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的進料量，即：St=VG/VR式中，St空速，h1，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)取，to=（s），St=120000(h1)VG氣體體積流量，m3/hVR催化劑體積，即所求催化劑用量，m3在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時三元氣體的體積流量為：V(O2)=1064/=(m3)； V(N2)=(m3)；V(H2O)=1888(m3)；V（CH3OH）=(8314393)/（103)=451(m3)所以有，VG= V(O2)+ V(N2)+ V(H2O)+ V（CH3OH）=6096（m3/h）；St =6069/ VR =120000；VR =（m3）催化劑厚度為1050mm，設(shè)計取30mm催化劑層截面積：S=VR/H=(m2)床層直徑：D=(4S/)=(4)=(m)取D=（m），即床層直徑為1600mm。①結(jié)構(gòu)材料材料是構(gòu)成化工設(shè)備的基礎(chǔ)，要正確設(shè)計制造化工設(shè)備，合理選用材料是極其重要的一環(huán)。容器上的接管可用來連接容器，設(shè)備和輸送管，還可用來安裝測量控制儀表。由于蒸發(fā)器的風(fēng)量不允許增大，可在管道上設(shè)置一風(fēng)門來調(diào)節(jié)流量。堿洗塔和水洗塔計算選型如下：堿洗塔和水洗塔均選擇填料塔且為不銹鋼結(jié)構(gòu)。設(shè)計精甲醇槽建于地面上，這樣屬于正壓進料，選用普通離心泵即可。則所產(chǎn)生的蒸汽量為則產(chǎn)生的蒸汽可用過熱器加熱和配料，這兩方面共需蒸汽量：（+）18 = （kg）,余下2629— = （kg）的蒸汽，（kg）/t(37%CH2O)（），這些多余的水蒸氣可以外輸或并入蒸汽總網(wǎng)。出料：出料由塔釜出，由工藝參數(shù)表可得尾氣具體含量，并且第二吸收塔可采出一部分的成品甲醛，其中含：HCHO：（kg）=（kmol）CH3OH：（kg）=（kmol）H2O：（kg）=（kmol）其他組分為尾氣，上面已計算。相對投資少，工期短，見效快。前蘇聯(lián)等東歐國家銀法和鐵鉬法并重。 產(chǎn)品甲醛中醇的酸的含量低在甲醛的下游產(chǎn)品生產(chǎn)要求脫除甲醛中的殘余甲醇，為保證后加工產(chǎn)品質(zhì)量減少后加工裝置中甲醛凈化的能耗及投資，也為了減少后加工裝置中含醇廢水的處理，%（%），同時也要求甲醛產(chǎn)品中甲醛的含量低于200PPm。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。電解銀分子篩載銀催化劑的相繼出現(xiàn)而所謂WGR尾氣循環(huán)工藝的誕生，都使得銀法工藝有了新的發(fā)展。其中德國的BASF公司的銀法和瑞典PSP公司的鉬法發(fā)展歷史悠久，技術(shù)先進。因此由上計算可知配料蒸汽水蒸氣量為：（kg）=（kmol）出料： 出料氣體中由于加入了配料蒸汽，水的含量增加，為：+=（kmol）③氧化器物料衡算進料： 進料氣體即為過熱器中的出料氣體。 過熱器為了防止液體析出，把原料氣升溫至120℃，同時配入蒸汽。（1） 泵的選擇泵的選擇需要知道輸送條件下的介質(zhì)物性將對泵的流量，楊程，功率，必需氣蝕余量，結(jié)構(gòu)，材料，操作和使用等方面產(chǎn)生的影響，這些是選泵時需要考慮的重要因素。現(xiàn)場選擇2臺泵，開一備一。（2）選擇床層限制板固定于塔內(nèi)壁上，來防止填料層在氣體壓力差和負(fù)荷波動引起的沖擊作用下發(fā)生竄動和膨脹；（3）液體初始分布器選擇排管式多孔分布器，其主管直徑為50mm，管數(shù)為4；（4）每個塔下部設(shè)有清水補充口，設(shè)有液位計，體積約1m3，定期更換；（5）水洗塔上部設(shè)置折流板式除霧沫器；（6）選IHF50322500離心泵為循環(huán)泵，Q=（m3/h）,H=20(m),r=1450(r/min),N=(kW),，堿洗罐和水洗罐各配置一臺。需要增加加熱排管面積S2==（m2）(2)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計①分離室高度。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝較方便，且不容易造成漏液?？紤]到生產(chǎn)工藝上的要求，制造，運輸，安裝，檢修時的需要，化工設(shè)備和管道零部件間?？墒褂每刹鹦兜姆ㄌm連接。T=673(K)時，=。②傳熱系數(shù)K的校核。由N=3a(a+1)+1，計算出17個正六邊形設(shè)計可排管數(shù)則為931根。③計算管層壓力降?；旌弦嘿|(zhì)量濃度：(mol 入一吸塔與出一吸塔富液中各組分的量及組成組分入塔貧液流量入塔貧液組成出塔貧液流量入塔貧液組成二塔來kmol/h回流來kmol/h混合液kmol/h質(zhì)量流量kg/h摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)輸出產(chǎn)品量出塔總量摩爾分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)kmol/hkg/hkmol/hHCHOCH3OHHCOOH000H2O3835總計用水吸收甲醛制取甲醛的水溶液獲得成品甲醛，應(yīng)嚴(yán)格控制吸收劑（水）的量。h）。塔頂組成：xa2 = ，ya2 = 。s)]（kmol/h）。a = 700 = [m3/（m2吸收流程示意如圖7所示。K) 。=(kg/m3)△Pi = λldiu2ρ2==(Pa)△Pr =3u2ρ2=3=(Pa)△Pt =(+)3=(Pa)（1）阻火器。管內(nèi)氣體平均相對分子質(zhì)量M=（g/mol）μm=(cP)； λm=〔W/(m λm= [W/（mK）；混合氣體中i氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m④設(shè)備支座。⑥保溫層。②除沫器的選型和尺寸的確定。操作時兩個葉輪不接觸，所以葉輪不需要內(nèi)部潤滑劑，可以輸送干氣體。設(shè)計有甲醇入料管口（有一流量計調(diào)節(jié)流量），甲醇溢流管口，放空口（上部），甲醇出料管口及2個液位計口。設(shè)計輸送流程如圖3所示：圖3 甲醇輸送流程圖常溫常壓下，甲醇是一種易揮發(fā)易燃的無色液體，密度比水輕，具有很強的毒性。（2）配料蒸汽帶入的熱量：設(shè)加入的配料水蒸氣為120℃的飽和蒸汽，其摩爾定壓熱容cpm=104 kJ/(mol﹒℃)(3)：表 三元帶出氣的熱量物料名稱物質(zhì)的量,kmolCpm,kJ/kmol﹒℃)T, ℃熱量,104kJCH3ON120H2O120N2120O2120合計//則需補充熱量：（——）104 = 104（kJ）：. 氧化器（包括急冷段）（1）104kJ, 見表3. 3（2）反應(yīng)熱（設(shè)反應(yīng)溫度為640℃）以物料衡算中的6個反應(yīng)方程式為基準(zhǔn)，設(shè)所有反應(yīng)物和產(chǎn)物均為氣態(tài)，表 反應(yīng)放出的熱量反應(yīng)物質(zhì)的量, kmol反應(yīng)熱，105kJ/kmol熱量,105kJCH3OH+1/2H2O→HCHO+H2OCH3OH→HCHO+H2++CH3OH+3/2O2→CO2+2H20CH3OH+O2→CO+2H2OCH3OH+→CH4+H2OCH3OH+O2→HCOOH+H2O合計即反應(yīng)放出總熱量為：105kJ(3) 冷凝熱轉(zhuǎn)化氣經(jīng)急冷段降溫至90℃。由上述計算可知，含有： 生成HCHO：（kg）=（kmol）生成HCOOH：(kg)=（kmol）含水量=進料量+反應(yīng)生成量=+=（kmol）O2經(jīng)過反應(yīng)器后與甲醇反應(yīng)生成甲醛，（kmol）生成H2：（kg）=（kmol）④第一吸收塔物料衡算進料：經(jīng)過反應(yīng)器反應(yīng)生成的氣體直接進入第一吸收塔，由工藝參數(shù)表可知其甲醛吸收率為90%，而且第一吸收塔上部有第二吸收塔打回的循環(huán)液，其量為10%，最后一起回收成品甲醛?，F(xiàn)我國工業(yè)甲醛都使用甲醇作原料。雖然各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都同時兼有銀法和鐵鉬法兩種生產(chǎn)工藝，但側(cè)重面不盡相同。銀法和鐵鉬法均在不斷地發(fā)展中。目前甲醇價格不斷上漲；由于煤價的上漲，蒸汽價格也在不斷上升，因此希望所選的工藝技術(shù)能做到甲醇消耗低，蒸汽量能平衡。在近十年中，美國新建的甲醛裝置全部用鐵鉬法，共有20多套。所以同世界范圍內(nèi)“銀法”和“鐵鉬法”的比例幾乎相當(dāng)，但我國目前采用“銀法”的仍占絕大多數(shù)，因為鐵鉬法雖然單耗低一些，但設(shè)備龐大，耗能大，其關(guān)鍵設(shè)備還需進口，投資大。其中各含量應(yīng)為其第二吸收塔進料量加上尾氣量。一般生產(chǎn)長除用其一部分產(chǎn)生熱水（大約35%作蒸發(fā)器加熱熱源）外。s(20℃)蒸氣壓力 0℃ 10℃ 20℃ 50℃ 工業(yè)組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） CH3OH為98%，H2O為2%在常溫下操作，進口側(cè)設(shè)備壓力po=0（表壓），排出泵口壓力p1=（表壓），排出側(cè)p2=（表壓）。這樣才能使原料空氣得到凈化處理，以免影響催化劑的活性。=4998(mmH2O).風(fēng)機出口至蒸發(fā)器底部的壓力損失（包括出口輸送管，堿洗塔，水洗塔，蒸發(fā)器底部的局部損失等）約1600mmH2O；風(fēng)機出口處動壓為500mmH2O（２）全壓計算如下：風(fēng)機出口處動壓等于500mmH2O。在絲網(wǎng)除沫器已有的標(biāo)準(zhǔn)件中，設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)型號，公稱直徑DN500mm，網(wǎng)高150mm，標(biāo)準(zhǔn)型號為HG514048110。（3）蒸發(fā)器強度設(shè)計()。本設(shè)備為；立式設(shè)備，需要用懸掛式支座，選擇使用帶保溫層的立式焊接容器的B型懸掛式支座，支座材料是B3F。K）。K〕ui= 931 =（m/s）Re=d?u?pμ=103= 4100Pr=cpm1μλ= =氣體對流給熱系數(shù)（流體被冷卻）：α1===111[W/(m2?K)b．沸騰水側(cè)取熱系數(shù) =10000〔W/m2K〕取管心距t==25=32（mm），計算管子的當(dāng)量直徑de：de=4(32t2π4d02)πd0=4() =（m），殼程流通面積為：So=D殼體材料：1Cr18Ni9Ti。循環(huán)液摩爾定壓熱容（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%，）： J/（molm3傾角φ，（ 176。但L噴之值仍大于最小噴淋密度Lmin，仍可維持吸收操作的正常運行。② 求氣、液兩相的流率和體積傳質(zhì)系數(shù)。在吸收過程中，除甲醛被吸收外，還存在雜質(zhì)的吸收及水氣的凝結(jié)問題，因此惰性氣體的流率可采用如下方法處理，即對全塔作甲醛溶質(zhì)物料衡算求取氣相物流惰性氣體的當(dāng)量摩爾流率GB： （16）吸收劑的摩爾流量Ls（為入塔液帶入水和塔內(nèi)汽凝結(jié)水之和）：Ls = + = （kmol/h）（3600）= [kmol/(m2另外，適宜的噴淋密度L適宜可用以下經(jīng)驗公式計算： L適宜 = α 因混合熱數(shù)據(jù)難得。在壓力條件下的甲醛－水溶液的氣液相平衡見表5中左側(cè)三列數(shù)據(jù)。K〕按核算所得的K。水冷段熱負(fù)荷：Q=ncp2△t=(16090)=106(kJ/h)=105(W)平均傳熱溫差：△tm=?t1?t2ln?t1?t2=16090(9060）ln160909060=（℃）取傳熱系數(shù)K=60〔W/m2取管內(nèi)流速為u=22m/s,單程管數(shù)為：ns=Vπ4d2u=22=907(根）取換熱管的外徑計算換熱面積，則所需傳熱管長度為：L=A0πd0ns=907=（m）傳熱管排列采用正三角形排列，管子排列的面積是一個正六邊形，排在正六邊形內(nèi)的管數(shù)為N=3a(a+1)+1,其中，N為排列的管子數(shù)目，a為正六邊形的個數(shù)。K)純組分cpmkJ/(kmol最小厚度計算： min=2D/1000=22400/1000=(mm)。套管一直延長到上法蘭。選擇夾套式蒸發(fā)器，罐中設(shè)置加熱排管，液面控制在法蘭處，如液面太低，則蒸發(fā)量變?。灰好婵刂铺?，蒸發(fā)量變大，這兩種情況均不利于反應(yīng)的控制。m2）=(cP)則液體的用量L=10=（m3/h）=1260(kg/h)氣體流量G=3600（kg/m3）=4644(kg/h)取塑料鮑爾環(huán)的A=由BainHougen關(guān)聯(lián)式 log(uF2ga?3)=(LG)(γgγL)log（220)=(12604644)() 泛點氣速為uF=(m/s),則：=12604644（）=?φuF2gγLγg=200=查Eckert壓降通用關(guān)聯(lián)圖得△p=200〔mmH20/m(填料)〕。s；甲醇在20℃,甲醇在管內(nèi)流動的雷諾數(shù)Re=104＞4000，所以此流體的流動類型屬湍流。空氣流速取10m/s, 空氣量按4000m3/h考慮，取樣管直徑為24000360010π=（m）采用DN400的螺旋鋼管，核算流速為4000/(3600 )=(m/s),符合規(guī)定要求。設(shè)進入蒸發(fā)器的空氣溫度為60℃，甲醇進料溫度為15℃，蒸發(fā)溫度為47℃。++）=(kg)=（kmol）吸收塔加水量：（+）－（+++）=（kmol）=（kg）④吸收系統(tǒng)計算由工藝參數(shù)表可知一吸收塔甲醛吸收率為90%，則一吸收塔吸收甲醛量為：