【正文】 h為了充分濕潤(rùn)填料取U=15 m3/m22=390℃壓力 40mmHg廢鍋爐選用固定列管式，列管采用φ25Dm=(＋)/2==則需列管子總長(zhǎng)L總=A/πdm =()=取列管長(zhǎng)L=2500mm則 列管數(shù)n=L總/L=按等邊三角形排列，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表7—4得n=666根實(shí)際傳熱面積：A=πndmL =666= m2廢熱鍋爐的主要尺寸：內(nèi)徑：D=1300mm 高度：H實(shí)=2500mm 列管規(guī)格：φ25 列管根數(shù)：666根 傳熱面積： 氧化器下部的急冷段：已知：產(chǎn)品氣進(jìn)口溫度為150℃，出口溫度為100℃產(chǎn)品氣中各組分流量與前相同冷卻用水與蒸發(fā)器加熱用水循環(huán)使用進(jìn)口溫度為60℃；出口溫度為90℃104 kJ（1）急冷段換熱面積熱負(fù)荷q=Q放=104 kJ傳熱溫度（按逆流）被冷卻介質(zhì)：150℃→100℃ 60℃→90℃△Tm=[(150－90) －(100－60)]/2=50℃查《化工原理》表4—7取熱面積K= W/ m2℃A估=Q/K估△T=104/=則 估計(jì)需用管子總長(zhǎng)度L總= A估/πd =()=取列管長(zhǎng)L=2500mm=則 列管數(shù)n1=L總/L=按等邊三角形排列，標(biāo)準(zhǔn)排列為465根（查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表7—4），則實(shí)際傳熱面積為A實(shí)=πndmL=4652=蒸發(fā)器的主要尺寸： 內(nèi)徑：D=2000mm 高度：H實(shí)=2800mm 列管規(guī)格：φ25 列管數(shù)：465根 傳熱面積： 過熱器 傳熱面積的估算：熱負(fù)荷傳熱：Q=104 kJ/h傳熱溫度（按逆流）：48℃→115℃ 148℃→48℃△Tm=[(148－115) －(148－48)]/In[(148－115) /(148－48)] =℃查《化工原理》上冊(cè)表4—6，選總傳熱系數(shù)K=140W/ m2則蒸發(fā)室的體積V=二元?dú)怏w流量247?！鎰t成品帶出的熱量為：Q=42(＋＋)=104 (kJ)尾氣帶出的熱量（尾氣溫度為32）：表4—17 尾氣帶出的熱量 計(jì)量單位：見表物料　尾氣輸出名稱n/(kmolh1kJ/kmol這部分剩余熱量一部分產(chǎn)生熱水（作蒸發(fā)器加熱熱源）。h1kJ/kmolh1)（3）氧化器的熱量衡算：已知：三元?dú)鈳氲臒崃繛椋?04 (kJ) 各主副反應(yīng)298K時(shí)的反應(yīng)熱（見計(jì)算表中）； 基準(zhǔn)：1h，298K氣態(tài)； 絕熱過程，熱損失為反應(yīng)熱的2%，產(chǎn)物離開催化劑層的溫度為655℃。 查表知Cp（水蒸氣）=h1)輸出名稱T/℃Cp/[kJ/kmol℃)(2) 計(jì)算公式：在恒壓下，氣態(tài)物質(zhì)過程的焓變采用△H=nCp△T計(jì)算，恒壓絕熱過程熱Qp=△H 主要設(shè)備熱量衡算：（1）蒸發(fā)器的熱量衡算：已知：甲醇在蒸發(fā)器無(wú)化學(xué)變化，取蒸發(fā)器溫度：℃；甲醇進(jìn)料溫度：22℃；蒸發(fā)器空氣溫度68℃；蒸發(fā)器內(nèi)加熱水進(jìn)口溫度：85℃；出口溫度：55℃甲醇在蒸發(fā)器內(nèi)無(wú)化學(xué)變化，只有相變熱和顯熱。表4—6 吸收一塔物料衡算 計(jì)量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkgCH2O成品6944CH3OHCH2OHCOOH CH3OHH2OHCOOH CO2H2OCO塔頂氣體CH4CH2OH2CH3OHO2H2ON2CO2來(lái)自二塔液COCH2OCH4CH3OHH2H2OO2N2合計(jì)　?。?） 吸收二塔物料衡算：進(jìn)料的進(jìn)塔氣相量在表4—5中求得，塔頂加水量已在物料衡算中求得。其中出料量與進(jìn)料量相同。甲醇總耗量）100% = (247。98%=(t/t)此數(shù)據(jù)亦與上面給定條件基本一致水量衡算（由上計(jì)算知）：原料中甲醇帶入的水：247。7200=6944(kg）預(yù)計(jì)產(chǎn)品與設(shè)計(jì)計(jì)劃量要求基本一一致。21%=n空 77%n247。汽包Mpa蒸發(fā)室Mpa12月21日溫度蒸發(fā)器℃4250過熱器℃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矿w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 %甲醛的工藝計(jì)算 計(jì)算依據(jù)：（1）主副反應(yīng)（見計(jì)算過程）（2）甲醛分子量：（3）配料濃度：% （4）氧醇比：， （5）尾氣組成及產(chǎn)品質(zhì)量見下表：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CO2COO2H2HCHOCH3OHCH4H2ON2HCOOH∑二塔尾氣150.100 （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）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：5萬(wàn)噸/年 物料衡算：50000247。 原料混合氣的純度將影響催化劑的活性與壽命。~,即空速3600~7200h。 停留時(shí)間和空間速度停留時(shí)間也稱接觸時(shí)間，是指原料混合氣通過催化床層所需要的時(shí)間，其單位用秒表示。 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)生過熱，從而能改善轉(zhuǎn)化率和提高收率。℃，實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)溫度應(yīng)高于這一溫度。 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。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高溫區(qū)以快速冷卻等問題。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。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。過熱的反應(yīng)混合氣進(jìn)入阻火器，阻火器起安全隔離作用，當(dāng)反應(yīng)器中發(fā)生燃燒反應(yīng)時(shí)，不會(huì)涉及到前部的蒸發(fā)器。用熱水或蒸氣調(diào)節(jié)蒸發(fā)器溫度后，控制在45~52℃（依據(jù)氧醇比和平衡濃度來(lái)定）。3 工藝流程介紹 流程說明原料氣的供給：原料甲醇用泵連續(xù)從甲醇貯槽送至高位槽，一部分甲醇流回甲醇貯槽，另一部分自高位槽能過甲醇過濾器過濾羰基鐵等到雜質(zhì)后，控制一定的流量進(jìn)入蒸發(fā)器；同時(shí)，空氣經(jīng)空氣過濾器過濾灰塵等到雜質(zhì)后由羅茨鼓風(fēng)機(jī)在蒸發(fā)器底部送入，并通過空氣放空來(lái)控制一定的量。（3）銀法工藝上用的電解銀催化劑，其制法簡(jiǎn)單，成本較低，并可重復(fù)使用。在制膠工業(yè)中客戶一般不喜歡用鐵鉬法制取的低醇含量的甲醛。反應(yīng)溫度控制在430℃左右，而反應(yīng)的熱量靠惰性氣體帶走，所以在反應(yīng)過程中需引入尾氣塔，由于吸收系統(tǒng)中加水少，從而能制取高濃度甲醛。鐵鉬法所進(jìn)行的反應(yīng)為完全氧化反應(yīng)，而銀法是氧化脫氫反應(yīng)。 .1 工藝技術(shù)比較銀法是以甲醇為原料以一定配比的甲醇和空氣、水蒸氣經(jīng)過過熱器，過濾器進(jìn)入氧化器，在催化床層使甲醇脫氫成甲醛。反應(yīng)壓力為常壓，溫度450500℃，空速為10004000m/h，催化劑為金屬氧化鎢，也有氧化鉍氧化鉬催化劑的專利發(fā)表。甲縮醛氧化法是制備高濃度甲醛溶液的另一種方法。銀法工藝路線心德國(guó)BASF公司為代表。如：以蒸汽壓力來(lái)調(diào)節(jié)氧醇比、混合氣溫度和反應(yīng)狀態(tài)，從而達(dá)到低甲醇消耗額的目的。這些產(chǎn)品均需高濃度甲醛，從而刺激了以鐵鉬法為主的高濃度甲醛工藝的快速發(fā)展。 （1）氧化反應(yīng)甲醇在電解銀催化劑下可被空氣氧化成甲醛，是重要的工業(yè)制備甲醛的方法；（2）酯化反應(yīng) 甲醇可與多種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)。 原材料說明原材料名稱：甲醇甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和脂肪酸，分子式CH3OH，常溫常壓下，純甲醇是無(wú)色透明、易揮發(fā)、可燃、略帶醇香味的有毒液體。CH2O＋CO＋H2→HOCH2CHO在羰基銠催化劑和鹵化物促進(jìn)劑的作用下，甲醛與合成氣能進(jìn)行同系化反應(yīng)生成乙醛，進(jìn)一步加氫生成乙醇。⑤甲醛很容易和氨及胺發(fā)生縮合反應(yīng)，生成鏈狀或環(huán)狀化合物。③甲醛聚糖反應(yīng)是已知的唯一一步合成碳水化合物的方法，它在生成物多元醇和甲醛生物工程利用中具有潛在的重要意義。①甲醛能發(fā)生自縮合反應(yīng)，生成三聚甲醛或多聚甲醛。對(duì)乙炔來(lái)說，加上2mol甲醛，生成2丁炔1，4二醇，2丁炔1，4二醇進(jìn)一步加氫生成重要的化學(xué)1，4丁二醇。表12 甲醛的物理性質(zhì) 計(jì)量單位:見表項(xiàng)目　　數(shù)值　密度(g/cm3)　80℃ 20℃ 沸點(diǎn)()/℃19熔點(diǎn)℃118汽化熱(19℃)/(kj/mol)23生成熱(25℃)/(kj/mol)116標(biāo)準(zhǔn)自由能(25℃)/(kj/mol)比熱容J/()熵J/()燃燒熱(kj/mol)561～569臨界溫度℃～臨界壓力Mpa～空氣中爆炸極限%～73著火點(diǎn)℃　　430　甲醛分子中含有醛基，具有典型的醛類的化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)又含有羰基碳原子鍵合的較為活潑的αH，使甲醛的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，能參加與多種化學(xué)反應(yīng)。 產(chǎn)品說明 產(chǎn)品名稱：甲醛 化學(xué)分子式：HCHO 分子量： 產(chǎn)品性質(zhì)甲醛又稱蟻醛，是無(wú)色有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，略重于空氣，易溶于水、醇和醚，甲醛在常溫下是氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)。甲醛下游產(chǎn)品的需求量增長(zhǎng)較快，拉動(dòng)了甲醛產(chǎn)量的增大，但由于下游產(chǎn)品的價(jià)格相對(duì)較穩(wěn)定，上升幅度小， 在一定程度上制約了甲醛價(jià)格的提高。這幾年甲醛價(jià)格在不斷上漲，其中一個(gè)重要原因就是甲醇價(jià)格的上漲。近幾年，我國(guó)甲醛市場(chǎng)的價(jià)格變化比較大，總體來(lái)看，呈現(xiàn)一種上升走勢(shì)。（2）產(chǎn)品質(zhì)量由于歷史的原因，目前我國(guó)工業(yè)甲醛執(zhí)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)仍是以37%（wt）濃度的產(chǎn)品，我國(guó)工業(yè)甲醛（37%）的質(zhì)量大部分都達(dá)到優(yōu)極品標(biāo)準(zhǔn)，有的還根據(jù)用戶和自身的要求，嚴(yán)格控制酸度和甲醇含量等標(biāo)準(zhǔn)。從表1—1中可以看出，我國(guó)甲醛生產(chǎn)廠家現(xiàn)主要集中在山東、廣東、河北、江蘇等地區(qū)。鐵鉬法生產(chǎn)能力僅占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力的5%左右。在甲醇、水、空氣所組成的原料混合氣的配制工藝中又有濃甲醇蒸發(fā)后配制水蒸汽和甲醇、水配制后蒸發(fā)兩種工藝；而吸收部分則有單塔吸收、雙塔吸收和多塔吸收以及并流吸收等多種流程。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)甲醛工業(yè)仍保持持續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭，2005年總生產(chǎn)能力已超過1223萬(wàn)噸。20世紀(jì)90年代，特別是90年代中后期，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，木材加工業(yè)、建材業(yè)、塑料工業(yè)的社會(huì)需求量的大幅度增加和小氮肥廠的轉(zhuǎn)產(chǎn)等因素，我國(guó)甲醛工業(yè)進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期，1990年1999年的10年中，總生產(chǎn)能力翻了近3倍。20世紀(jì)70年代以后，我國(guó)甲醛工業(yè)無(wú)論在產(chǎn)能、生產(chǎn)技術(shù)還是在設(shè)備、節(jié)能和自動(dòng)控制等方面都有了較大的改進(jìn)和提高。但到50年代末，我國(guó)工業(yè)甲醛的生產(chǎn)量仍然還不足4萬(wàn)噸（37%CH2O），產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)烏洛托品等。畢業(yè)論文1 緒論 我國(guó)甲醛工業(yè)的發(fā)展過程我國(guó)甲醛工業(yè)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。我國(guó)的甲醛生產(chǎn)技術(shù)無(wú)論在裝置技術(shù)、催化劑的改進(jìn)、還是余熱利用方面都已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已過到國(guó)際上同類生產(chǎn)工藝先進(jìn)水平。1886年Loews使用銅催化劑和1910年Blank使用銀催化劑使甲醛實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。Electrolysis Silver