年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲醛工藝裝置設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2024-11-03 18:47本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲醛工藝裝置設(shè)計(jì)。采用銀催化法工藝,根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)工藝流程進(jìn)行了選擇與論證,對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)。安全生產(chǎn)與“三廢”治理作了相關(guān)討論并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的初步核算。本設(shè)計(jì)配有設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一本,附圖4張。定性設(shè)備的選型;5:工藝管道計(jì)算;6:安全以及“三廢”治理;7:技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步核。圖紙包括:1帶控制點(diǎn)的工藝管道及工藝流程圖;2氧化器裝配圖;3裝置平。面圖;4裝置立面圖。生產(chǎn)能力和產(chǎn)量2. 改進(jìn)催化劑的性能6. 高濃度甲醛工藝發(fā)展趨勢(shì)6. .3甲縮醛氧化法8. .4二甲醚氧化法8. 國(guó)內(nèi)外甲醛裝置能耗比較10. 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)11. 停留時(shí)間和空間速度12. 原料混合氣的純度13. 原料甲醇投入量15. 尾氣中各組分含量的計(jì)算16. 主要設(shè)備物料衡算17. 傳熱面積的估算28. 工藝物料特性及防護(hù)措施44. 甲醛及原料市場(chǎng)價(jià)格分析45. 經(jīng)濟(jì)效益初步梳算46. 生產(chǎn)成本和銷(xiāo)售收益的估算46. 的用途十分廣泛,主要用于生產(chǎn)脲
【正文】 原料 所轉(zhuǎn)化為甲醛 : 在氧化器的的氧化室中 ,三元反應(yīng)氣在電解銀觸媒的作用下發(fā)生氧化和脫氫反應(yīng)生成甲醛 ,反應(yīng)溫度控制在 650℃絕大部分甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛 ,同時(shí)會(huì)有一些副反應(yīng)發(fā)生。為控制副反應(yīng)的發(fā)生并防止甲醇的分解 ,轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)廢熱鍋爐被聚冷到 230℃以下 ,再經(jīng)冷卻段冷卻到 80~100℃ ,然后進(jìn)入第一吸收塔。 反應(yīng)氣體的吸收 : 吸收采用雙塔循環(huán) ,二塔用軟水作吸收劑 ,一塔用二塔來(lái)的甲醛溶液的稀溶液 (二補(bǔ)一 )作吸收劑。具體流程 : 自氧化器出來(lái)的甲醛從一塔底進(jìn)入 ,向塔頂流動(dòng) 。二塔來(lái)的稀甲醛溶液 (二補(bǔ)一 )從 塔頂加入 ,一塔循環(huán)液從塔頂和塔中部加入 ,向下流動(dòng) ,氣流逆向流動(dòng) 。在此運(yùn)行過(guò)程中大部分甲醛被吸收 ,并放出大量的熱 。為控制一定的一塔循環(huán)溫度以保證吸收效果 ,一塔出來(lái)的循環(huán)液經(jīng)泵送入塔頂和塔中部前 ,必須經(jīng)一塔第一冷卻器和一塔第二冷卻器冷卻后 ,才能送入形成自塔循環(huán)。未補(bǔ)吸收的氣體由塔頂引出 ,進(jìn)入第二吸收塔的底部 ,由塔頂引出尾氣鍋爐或支真空系統(tǒng)。 吸收用水由泵經(jīng)冷卻器打到第二吸收塔頂 ,在二塔內(nèi)吸收甲醛后 ,用泵經(jīng)第二冷卻口頭冷卻后 ,打到第一吸收塔頂 ,在一塔內(nèi)進(jìn)一步吸收甲醛后 ,由一塔底引出冷卻器流入甲醛貯槽。 產(chǎn) 品含甲醛 %~%,甲醇 6%左右 ,密度 。 鐵會(huì)促使甲醛分解 ,為了避免鐵接觸 ,反應(yīng)器以后的設(shè)備、管路采用鋁或不銹鋼制成。 生產(chǎn)工藝影響因素 影響甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛反應(yīng)過(guò)程的主要因素有 :反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)、催化劑的性能狀態(tài)、反應(yīng)溫度、氧醇比、停留時(shí)間和空間速度、反應(yīng)壓力及原料混合氣的純度 ,先分析如下 : 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài) 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)將直接關(guān)系到甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛的主反應(yīng)能否順利進(jìn)行和減少與防止副反應(yīng)的發(fā)生等問(wèn)題。設(shè)計(jì)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮諸如能否氣 固兩相間很好接觸 ,橫否保持良好的催化層狀態(tài) ,反應(yīng)物在反應(yīng)器中的流動(dòng)是否有死角 ,反應(yīng)氣的速度分布和反應(yīng)在床層中的阻力是否能均勻 ,以及反應(yīng)后的氣體能否迅速離開(kāi)高溫區(qū)以快速冷卻等問(wèn)題。 催化劑的性能和狀態(tài) 催化劑在化工生產(chǎn)中被廣泛使用 ,其活性的高低 ,直接決定著轉(zhuǎn)化的效果的好壞。一般對(duì)催化劑的性能要求是要有較高的催化活性 ,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。要想有效的發(fā)揮催化劑的性能 ,設(shè)計(jì)中必須考慮催化劑的鋪裝方法 ,考慮床層的嚴(yán)密、平整和均勻性 ,以使氣體能均勻的流經(jīng) 催化劑床層 ,特別在床層的邊緣 ,熱電偶插入等部位要避免和防止溝道旁路 ,否則這些部位易發(fā)生局部反應(yīng)過(guò)熱 ,引起床層燒結(jié)和破裂。 反應(yīng)溫度 反應(yīng)溫度的高低會(huì)影響物料的反應(yīng)程度。溫度過(guò)高 ,物料會(huì)劇烈氧化 ,生成一些副產(chǎn)品 ,降低甲醛含量 。溫度過(guò)低 ,甲醛不能被氧化 ,達(dá)不到生產(chǎn)目的。 對(duì)吸熱反應(yīng)的甲醇脫氫反應(yīng)來(lái)說(shuō) ,升溫是有利的。醇脫氫反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大。自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為 ℃ ,實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)溫度應(yīng)高于這一溫度。 氧醇比 氧醇比是甲醛生產(chǎn)中氧氣和甲醇的摩爾比值 。氧醇比過(guò)高 ,氧氣過(guò)量 ,甲醇會(huì)被深度氧化而降低甲醇的轉(zhuǎn)化率 。氧醇比過(guò)低 ,甲醇過(guò)量 ,浪費(fèi)原料。 氧醇比是一個(gè)非常重要的參數(shù) ,它關(guān)系到甲醛生產(chǎn)反應(yīng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)化率 ,選擇性和安全性等問(wèn)題 ,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 : V 氧氣 :V 甲醇 ( P 空氣 )/P 甲醇 式中 :V 氧氣 ??三元混合氣中氧氣的濃度 ,%。 V 甲醇 ??三元混合氣中甲醇的濃度 ,%。 P 空氣 ??三元混合氣中空氣的分壓 ,%。 P 甲醇 ??三元混合氣中甲醇的分壓 ,%。 影響氧醇比的重要因素有三 : (1)甲醇 蒸發(fā)器上部空 間的總壓力 (若甲醇蒸發(fā)器液層上面的總壓力升高 ,則氧醇比增大 )。 (2)蒸發(fā)器溫度 (升高蒸發(fā)器溫度會(huì)使氧醇比降低 )。 (3)蒸發(fā)器中甲醇濃度 (甲醇濃度降低會(huì)使氧醇比降低 )。 水醇比 增加反應(yīng)器的水醇比 ,既有利于控制反應(yīng)的溫度 ,又能使反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行 ,還可以提高進(jìn)料中氧的濃度而不發(fā)生過(guò)熱 ,從而能改善轉(zhuǎn)化率和提高收率。但是 ,提高水醇比要受到產(chǎn)品濃度和塔吸收效率的限制。如果水醇比過(guò)大 ,又要維持二塔有一定的加水量 ,勢(shì)必造成產(chǎn)品的濃度下降 。而要保持產(chǎn)品的濃度 ,又勢(shì)必會(huì)減少二塔的 加水量 ,使二塔的吸收效率下降。因此 ,水醇比必須控制得當(dāng)。 停留時(shí)間和空間速度 停留時(shí)間也稱(chēng)接觸時(shí)間 ,是指原料混合氣通過(guò)催化床層所需要的時(shí)間 ,其單位用秒表示。停留時(shí)間和空間速度呈倒數(shù)關(guān)系。 可表示為 :停留時(shí)間 HF/V H??催化劑的填裝高度 : F??反應(yīng)器橫斷面積 : V??氣流速度 M3/S。 停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng) ,原料氣會(huì)被劇烈氧化 ,降低轉(zhuǎn)化率 :停留時(shí)間過(guò)短 ,會(huì)有很多原料氣未被氧化。一般銀法的時(shí)間取 ~,即空速 3600~7200h。時(shí)間越長(zhǎng)則副反應(yīng) 越強(qiáng)烈。 反應(yīng)壓力 由于甲醇氧化和甲醇脫氫這兩個(gè)反應(yīng)都是反應(yīng)后增加體積的反應(yīng) ,因此 ,降低壓力將使反應(yīng)向著生產(chǎn)甲醛的方向移動(dòng) ,所以減壓對(duì)主反應(yīng)有利。但在實(shí)際生產(chǎn)中由于減壓將增加設(shè)備投資和能耗 ,并帶來(lái)上些其它不穩(wěn)定的因素 ,故現(xiàn)在甲醛的生產(chǎn)已由早期的負(fù)壓操作改為常壓操作。 原料混合氣的純度將影響催化劑的活性與壽命。另外 ,在催化劑的表面如覆蓋了氧化鐵 ,還會(huì)加快甲醇燃燒等副反應(yīng)。因此 ,原料混合氣的純度也是影響反應(yīng)的重要因素 ,生產(chǎn)中應(yīng)盡可能使原料氣得以凈化。 主要工 藝指標(biāo) 表 3?1 主要工藝指標(biāo) 計(jì)量單位 :見(jiàn)表 指標(biāo)名稱(chēng) 單位 指標(biāo) 流量 濕空氣 Kg/h 配料蒸汽 Kg/h 工藝補(bǔ)水 Kg/h 工藝甲醇 Kg/h 甲醛成品液 Kg/h 一塔循環(huán)量 m3/h 二塔循環(huán)量 m3/h 壓力絕 一塔底 mmHg 795 一塔頂 mmHg 785 二塔頂 mmHg 775 氧化器 Mpa 800 蒸汽分配缸 Mpa 177。 汽包 Mpa 蒸發(fā)室 Mpa 12 月 21 日 溫度 蒸發(fā)器 ℃ 4250 過(guò)熱器 ℃ 100120 氧化器觸媒層 ℃ 610660 氣體出一塔 ℃ ≤ 55 吸收一塔底 ℃ ≤ 60 續(xù)表 3?1 指標(biāo)名稱(chēng) 單位 指標(biāo) 吸收二塔頂 ℃ ≤ 35 吸收二塔底 ℃ ≤ 35 蒸發(fā)器加熱熱水進(jìn)口 ℃ 85 蒸發(fā)器加熱熱水出口 ℃ 55 氧化器廢熱鍋爐出口 ℃ 150 氧化器水冷段氣體出口 ℃ 100 成品液 ℃ 42 尾氣 ℃ 32 液位 一塔 % 2535 二塔 % 2535 蒸發(fā)器 % 6080 汽 包 % 45 含量 成品液甲醛 質(zhì)量 % 成品液甲醇 質(zhì)量 % 尾氣中甲醛含量 體積 % 尾氣中水含量 體積 % 尾氣中二氧化碳含量 體積 % 尾氣中一氧化碳含量 體積 % 尾氣中氧氣含量 體積 % 尾氣中氫氣含量 體積 % 15 尾氣中氮?dú)夂? 體積 % 尾氣中甲烷含量 體積 % 尾氣中甲醇含量 體積 % 蒸汽配料濃度 % 氧醇比 甲醇單耗 Kg 工業(yè)甲醇濃度 % 98 濕空氣含水量 % 4 年產(chǎn) 3 萬(wàn)噸 %甲醛的工藝計(jì)算 計(jì)算依據(jù) : (1)主副反應(yīng) (見(jiàn)計(jì)算過(guò)程 ) (2)基準(zhǔn) 年工作時(shí)間 :1 年以 300 天計(jì) (約 7200 小時(shí) ) 年生產(chǎn)能力 :3 萬(wàn)噸 /年 (3)配料濃度 :% (4)氧醇比 :以 計(jì) ,技術(shù)單耗按 (5)尾氣組成及產(chǎn)品質(zhì)量見(jiàn)下表 : 表 4?1 尾氣組成及產(chǎn)品質(zhì)量 尾氣及產(chǎn)品組成 Wt% 組分 CO2 CO O2 H2 HCHO CH3OH CH4 H2O N2 HCOOH ∑ 二塔尾氣 15 0 100 (6)裝置所有蒸汽壓力 表壓 (7)空氣相對(duì)濕度為 80%:其中含O2:21%。N2:%。H2O:% (8)甲醛分子量 : 物料衡算 產(chǎn)品 : 300
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