【正文】 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 31~尾氣中可燃物低位發(fā)熱值 KJ/M3 鍋爐效率 焓值 尾鍋產(chǎn)汽量H2 CO CH4 η kj/kg kg/%10744 12636 35711 2662 　 　　二、蒸發(fā)器熱量衡算（甲醇蒸發(fā)相變補(bǔ)充熱量）甲醇相變熱 kj/kmol 水相變熱 kj/kmol 補(bǔ)充熱量 MJ/% 　 　37490 　 44170 　 　 　 　三、過(guò)熱器衡算（甲醇空氣溫升 47120 度補(bǔ)充熱量）甲醇比熱 N2 比熱 O2 比熱 過(guò)熱初溫 過(guò)熱終溫 補(bǔ)充熱量 H2O 比熱 　kj/kmol.℃ ℃ ℃ MJ/% kj/kmol.℃ 　 47 120 　四、配料蒸汽用熱量 MJ/% 　 　 　配料蒸汽用量 kg/% 　 　 　五、氧化器熱量衡算反應(yīng)式 反應(yīng)熱 KJ/Kmol Kmol 熱量 KJCH3OH+1/2O2=CH2O+H2O 141 157500 CH3OH=CH2O+H2O 142 90120 CH3OH+3/2O2=CO2+H2O 143 674600 CH3OH+O2=CO+2H2O 144 392700 CH3OH+H2=CH4+H2O 145 120900 CH3OH+O2=HCOOH+H2O 146 400800 6 個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱 MJ/% 可轉(zhuǎn)化蒸汽 kg/% 六、吸收塔熱量衡算甲醛相變熱 甲醇相變熱 水相變熱 相變總量 88%吸收熱 12%可汽化 　 　MJ/kmol MJ/kmol MJ/kmol MJ/% MJ/% MJ/% 　 　 　 　　 　 　 　 12%可汽化 kg/% 吸收工段需帶走的熱量(反應(yīng)熱+相變熱配料熱過(guò)熱蒸發(fā)） MJ/% 說(shuō)明：數(shù)據(jù)來(lái)自 2022 年全國(guó)甲醛行業(yè)協(xié)作組編著的《甲醛生產(chǎn)》改造前：熱量衡算顯示甲醛能量 有 是通過(guò)吸收移走的，能量損失比較大。改造后：是利用甲醇不完全轉(zhuǎn)化的思路，將過(guò)量 20%的甲醇利用吸收熱精餾回用 與 40%的尾氣循環(huán)一起替代配料水蒸氣作為載熱劑?？赏夤┑恼羝?反應(yīng)熱+12%相變熱+尾氣燃燒熱=650+68+330=1048kg/%甲醛裝置改造前后的節(jié)能對(duì)比項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 32~項(xiàng)目 原設(shè)計(jì) 現(xiàn)階段（改造前） 改造后數(shù)據(jù)（專利）國(guó)內(nèi)同行先進(jìn)水平甲醇單耗 kg/t37%甲醛470 445 425435 440450副產(chǎn)蒸汽kg/ t37%甲醛100 300 1000 300500注：原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為原化工部第四設(shè)計(jì)院的數(shù)據(jù)。P556 頁(yè)1993 現(xiàn)階段(改造前)見(jiàn) 2022 年濮陽(yáng)市鵬鑫化工有限公司蒸汽考核表國(guó)內(nèi)同行先進(jìn)水平化學(xué)工業(yè)出版社的《甲醛及其衍生物》P18 頁(yè)改造后的數(shù)據(jù)見(jiàn)《化工催化劑及甲醇技術(shù)》2022 年第 4 期 P1820 頁(yè) 設(shè)備選型本次改造共有工藝設(shè)備 24 臺(tái)，全部由國(guó)內(nèi)供貨。其中非定型設(shè)備 19 臺(tái)，機(jī)泵類設(shè)備 3 臺(tái)，其它設(shè)備 2 臺(tái)。 設(shè)備選型原則設(shè)備選型遵循以下原則：立足國(guó)內(nèi)。選用技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、效率高的產(chǎn)品。 設(shè)計(jì)所遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 ； 《鋼制壓力容器》 ； 《管殼式換熱器》 ； 《鋼制焊接常壓容器》 ； 《鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》 ； 《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》 ； 《鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定》 ； 《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》 ； 《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》 ；項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 33~ 《塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 。 設(shè)備材料選用說(shuō)明本裝置中主要工藝介質(zhì)及二次汽為腐蝕性介質(zhì)，根據(jù)介質(zhì)特性、裝置操作條件，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)合理性，設(shè)備主要材料為不銹鋼（30321 及316L） 。 主要設(shè)備一覽表序號(hào) 設(shè)備名稱 主要規(guī)格 臺(tái)套 備注一 塔器類1 氧化器 Φ20228000 22 蒸發(fā)器 Φ24005370 13 吸收精餾塔 Φ180020500 14 吸收精餾塔 Φ202222500 1 改造5 吸收塔 Φ160014500 1 改造二 換熱器類1 甲醇蒸發(fā)加熱器 Φ10003000，F(xiàn)=100m2 22 過(guò)熱器 Φ8003000，F(xiàn)=90m2 13 鍋爐上水預(yù)熱器 Φ8003000，F(xiàn)=60m2 24 板式換熱器 F=100m2 25 甲醇冷卻器 Φ10003000，F(xiàn)=90m2 2三 容器類1 甲醇回流槽 Φ20223000 2四 泵類1 甲醇回流泵 Q= m3/h，H=20m 2五 其它1 尾氣風(fēng)機(jī) L4866WD1 110KW 12 尾氣過(guò)濾器 Φ10001200 13 四元過(guò)濾器 Φ20222022 1 改造4 靜態(tài)混合器 Φ1592022 2技改前：項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 34~甲 醇 空 氣蒸 發(fā) 器過(guò) 熱 器急 冷 段吸收二塔阻火過(guò)濾器吸收一塔尾氣處理器余鍋汽包尾鍋汽包季戊四醇裝置冷 卻 段項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 35~技改后：甲 醇 空 氣蒸 發(fā) 器過(guò) 熱 器氧 化 器吸收二塔阻火過(guò)濾器吸收一塔尾氣處理器余鍋汽包季戊四醇裝置尾氣風(fēng)機(jī)尾鍋汽包項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 36~ 季戊四醇裝置節(jié)能改造 現(xiàn)狀及問(wèn)題季戊四醇是由一定濃度的甲醛和乙醛在堿性縮合劑下反應(yīng)制得的，同時(shí)副產(chǎn)甲酸鹽。為使乙醛反應(yīng)完全，實(shí)際生產(chǎn)中采用了使用過(guò)量甲醛的方法，過(guò)量的甲醛再通過(guò)精餾脫除，塔底液經(jīng)真空濃縮使季戊四醇濃度達(dá)到 35％ ～40％ ，再經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶，此時(shí)甲酸鈉仍在反應(yīng)溶液中，然后過(guò)濾，水洗得到白色季戊四醇結(jié)晶，干燥后得產(chǎn)品季戊四醇。溶液再經(jīng)真空濃縮得到甲酸鈉結(jié)晶，經(jīng)離心過(guò)濾得到甲酸鈉，殘液冷卻再回收季戊四醇。在此工藝過(guò)程中有精餾、季戊四醇蒸發(fā)、干燥、甲酸鈉蒸發(fā)等工序，需要消耗大量的蒸汽才能得到成品季戊四醇和副產(chǎn)品甲酸鈉。在季戊四醇生產(chǎn)中，能源成本占很大比重，能源價(jià)格的不斷攀升，已嚴(yán)重影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，特別是 2022 年經(jīng)濟(jì)危機(jī)以來(lái)，產(chǎn)品價(jià)格大幅下降，全國(guó)的生產(chǎn)廠家大多已轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉。面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)考驗(yàn)，針對(duì)能源在成本中的比重，公司工程技術(shù)人員對(duì)季戊四醇用能進(jìn)行了綜合分析與對(duì)比，認(rèn)為目前的季戊四醇生產(chǎn)具有很大的節(jié)能空間。 裝置規(guī)模設(shè)計(jì)規(guī)模： 萬(wàn)噸/年季戊四醇裝置，連續(xù)操作。 改造原理及工藝流程多效降膜式蒸發(fā)器的工作原理項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 37~以三效為例，多效降膜式蒸發(fā)器的流程如下圖所示。工作原理：物料稀溶液經(jīng)原料泵進(jìn)入第三效循環(huán)泵的吸入口，用泵升壓后，經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入第三效蒸發(fā)器頂部的進(jìn)料室，再進(jìn)入加熱管加熱蒸發(fā)后進(jìn)入分離室，汽、液在此分離，溶液從底部流入泵吸入口，用泵送預(yù)熱器、進(jìn)料室、加熱管、分離室進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)與蒸發(fā)。蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽由分離室側(cè)面進(jìn)入分離器進(jìn)一步把蒸汽夾帶的液滴分離出來(lái)，由分離器底部流回分離室，而潔凈的二次蒸汽排出后進(jìn)入冷凝器被全部冷凝。循環(huán)泵的出口有一支路把溶液送到第二效的泵吸入口，按照與第三效相同的方式進(jìn)行工作，第二效的二次蒸汽送入第三效作為加熱蒸汽。同樣，第二效泵出口有一支路把溶液送入第一效泵吸入口。第一效操作與另二效基本相同，第一效的二次蒸汽送入第二效作為加熱蒸汽。第一效的加熱蒸汽則由鍋爐直接供給，冷凝水返回鍋爐房。此外，泵出口有一支路排放濃縮液，調(diào)節(jié)排放量以保持排放液的濃度。逆流操作時(shí)，濃溶液出料口在第一效，溫度較其他各效高，可使溶液粘度有所下降，有利于濃度較高溶液的濃縮，可得到 75%的濃縮液。各效蒸發(fā)器均裝液位控制器，配合進(jìn)口管路的控制閥保持各效液面恒定。鍋爐供汽管路裝有控制閥，根據(jù)第一效加熱蒸汽壓力的傳感器及壓力控制器項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 38~來(lái)控制閥門(mén)達(dá)到加熱蒸汽壓力恒定的目的。各效所排放的冷凝水均匯集至凝水罐，罐側(cè)面裝有液位控制器，配合排液泵出口管的控制蒸發(fā)器液位至規(guī)定高度。在多效蒸發(fā)中，將前一效的蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，所以多效蒸發(fā)能節(jié)省生蒸汽的消耗量。但不是效數(shù)越多越好，其效數(shù)受技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的限制。多效蒸發(fā)隨效數(shù)的增加，在總蒸發(fā)量相同時(shí)所需生蒸汽量則減少，操作費(fèi)用降低。但效數(shù)越多，其設(shè)備費(fèi)用也越高，且隨著效數(shù)的增加，所節(jié)省的生蒸汽量則越來(lái)越少。理論上效數(shù)過(guò)多，蒸發(fā)操作將難以進(jìn)行。一般而言，多效蒸發(fā)的第一效加熱蒸汽溫度和冷凝器的操作溫度都是受到限制的，多效蒸發(fā)理論傳熱總溫度差(即上述二溫度之差值)也是受到限制的。在具體操作條件下，當(dāng)效數(shù)增多時(shí)，各效溫度差損失之和隨之增大，因而有效總溫度差減小。當(dāng)效數(shù)過(guò)多時(shí)，有效總溫度差很小，分配到各效的有效總溫度差將會(huì)小得無(wú)法保證各效正常的沸騰，蒸發(fā)操作難以進(jìn)行。濮陽(yáng)市鵬鑫化工有限公司蒸發(fā)加熱源是用精餾塔頂汽，溫度壓力較低，根據(jù)工藝介質(zhì)特性，又能做到節(jié)能，此次改造選用二效蒸發(fā)，以減少使用精餾塔頂汽的量，將精餾塔頂富余的蒸汽用于脫醇塔、甲酸鈉蒸發(fā)、干燥預(yù)熱等工序，最終節(jié)省生蒸汽的消耗量。等壓輸水節(jié)汽工作原理蒸汽疏水閥是用于蒸汽供熱設(shè)備和蒸汽管道上，能自動(dòng)地排除蒸汽使用設(shè)備和管道中的冷凝水，并能防止蒸汽泄漏的自動(dòng)閥門(mén)。蒸汽廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活設(shè)施中，無(wú)論在蒸汽的輸送管道系統(tǒng)，還是利用蒸汽來(lái)進(jìn)行加熱、干燥、保溫、消毒、蒸煮、濃縮、換熱、采暖、空調(diào)等工藝，過(guò)程中所產(chǎn)生的冷凝水都需要通過(guò)蒸汽疏水閥排除，而不允許蒸汽泄漏。 蒸汽疏項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 39~水閥性能的優(yōu)劣，對(duì)于蒸汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行，用汽設(shè)備熱效率的提高及能源的合理利用等方面具有至關(guān)重要的作用。等壓輸水罐是靠罐內(nèi)始終保持一定的液位，在蒸汽加熱系統(tǒng)中徹底起到阻汽排水的作用，并將收集的高溫水的熱量再次利用，從而達(dá)到節(jié)能的效果。 改造方案外來(lái)蒸汽經(jīng)減壓后供季戊四醇裝置使用，外來(lái)一次蒸汽經(jīng)脫醛塔再沸器脫除縮合液中過(guò)量的甲醛和甲醇，一次蒸汽冷凝液經(jīng)等壓輸水罐收集，將縮合液預(yù)熱后進(jìn)冷凝液儲(chǔ)槽；將季戊四醇單效蒸發(fā)改為雙效連續(xù)蒸發(fā)，取消季戊四醇蒸發(fā)直接使用的一次汽，并減少使用脫醛塔頂二次汽的量，節(jié)余的脫醛塔頂?shù)亩纹┟摯妓?、甲酸鈉蒸發(fā)、干燥預(yù)熱等工序使用，使脫醇塔、甲酸鈉蒸發(fā)不再使用一次汽加熱，干燥節(jié)約一次汽使用量。 主要工藝參數(shù)及熱量計(jì)算 物料衡算 改造前物料衡算年產(chǎn)量：16830 噸小時(shí)產(chǎn)量 16830/8000= 噸平均收率：以 %計(jì)平均每小時(shí)投乙醛：2100/（136）= 公斤分子 配料、縮合原料配比：甲醛：乙醛：氫氧化鈉=：1：投料濃度：甲醛： （g/100ml） 乙醛： （g/100ml） 氫氧化鈉： （g/100ml）項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 40~每小時(shí)投料量：總甲醛量：30/（1000）= 噸其中稀甲醛：濃甲醛：= 噸 體積 濃乙醛；44/1000= 噸 體積 32%氫氧化鈉：40/（1000）= 噸 體積 配制甲醛：30/配制乙醛：44/（1000）= 3配制堿：40/（1000）= m 3甲酸：= 噸 體積 每小時(shí)縮合液總體積；+++= m 3縮合液總體積比：(m 3/kmol 乙醛)（1）配料物衡表（以每小時(shí)投料量計(jì)，以下同）進(jìn) 料 出 料物 料名 稱 濃度（g/100ml） 體積（m3） 稀釋水（m 3）濃度（g/100ml）體積（m 3）濃甲醛 37% 稀甲醛 % 濃乙醛 99% 氫氧化鈉 32% 甲 酸 85% 合 計(jì) （2）縮合物衡表進(jìn) 料 出 料物 料名 稱 重量（kg） Kmol w% Kmol% 重量（kg） Kmol w% Kmol%甲醛 2906 938 乙醛 氫氧化鈉 甲酸 90 甲醇 水 季戊四醇 1993 雙季 三季 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告~ 41~甲酸鈉 其他（縮醛等） 合計(jì) 27700 100 27700 100注：反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生水 公斤。脫醛進(jìn)料(d=) 塔頂 塔釜(d=)物 料名 稱 重量（kg） w% 重量（kg） w% 重量（kg） w%甲醛 938 938 甲醇 水 季戊四醇 1993 1993 雙季 三季 甲酸鈉 其他（縮醛等） 合計(jì) 27700 100 15722 100 11978 100脫醇進(jìn)料(d=) 塔頂 塔釜(d=)物 料名 稱 重量（kg） w% 重量（kg） w% 重量（kg） w%甲醛 938 936 甲醇 水 合計(jì) 15722 100 100 100蒸發(fā)脫醛液 洗液及回收副品 蒸發(fā)水分 濃縮液物 料名 稱 重量（kg） w% 重量（kg） w% 重量（kg） w% 重量（kg） w%季戊四醇 1993 580 2573 雙季 三季 甲酸鈉 其他（縮醛等） 70 水 3530 9000 100 合計(jì)