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2萬(wàn)噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì)(參考版)

2024-10-16 20:13本頁(yè)面
  

【正文】 吸收二塔物料 衡算表:(見(jiàn)表 3- 5) 六、 甲醛裝置總物料平衡圖 進(jìn)料 出料 工業(yè) CH3OH 1302 kg/h 尾氣 kg/h 空氣 kg/h 工業(yè)損耗 配料蒸汽 kg/h 工藝補(bǔ)水 kg/h 成品甲醛 2800 kg/h 七、 甲醛裝置總物料衡算 ( 見(jiàn)表 3- 6) 2萬(wàn)噸甲醛裝置 吸收二塔 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸甲醛裝置工 藝設(shè)計(jì) 28 表 3- 4:吸收一塔物料平衡表 進(jìn)料 出料 組分 進(jìn)塔氣體 二塔來(lái)液 出塔氣體 成品液 kmol kg mol% kmol kg wt% kmol kg mol% kmol kg wt% HCHO 。 由道爾頓定律,摩爾比即分壓比 247。 氣體入塔溫度 80℃,出塔溫度 34℃ 吸收一塔吸收率為總吸收率的 90% 塔底壓力為 795mmHg,塔頂壓力為 785mmHg 計(jì)算: 吸收甲醛: 2800 37% 90%= kg kmol 吸收甲醇: 90%= kg kmol 出塔氣含甲醛: - = kg kmol 吸收一塔 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 26 出塔氣含甲醇: - = kg kmol 出塔氣總重量(干基): WHCHO+WCH3OH+W 尾氣(干) =++- = kg kmol 34℃水的飽和蒸汽壓為 ,查《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》 P3 82。 == H2O 247。 == N2 247。 == CO 247。則甲醛生成總量為 2800 37% 101%== ( 2) 尾氣 量: 因 N2 在生產(chǎn)全過(guò)程中不參加任何反應(yīng),故 N2 量不變,以 N2 的量為計(jì)算基準(zhǔn),可得尾氣量。 =2/3 WCH3OH = 2/3== 出料 組成與進(jìn)料一樣 物料衡算表 表3-2:過(guò)熱器物料平衡表 進(jìn)料 出料 組分 kg kmol wt% kg kmol mol% CH3OH 甲醇帶水 N2 O2 空氣帶水 配料蒸汽 ∑ 三、 氧化器 CHOH、 Air、 H2O( g) 三元?dú)怏w HCHO、 CH3OH、 H2O、 CO CO、 O H N2 進(jìn)料 進(jìn)料組成同過(guò)熱器出料,見(jiàn)表 3— 2 出料。 ( 2)配料蒸汽 配料濃度 =WCH3OH247。則空氣帶水為: = kg = kmol 濕空氣總重量 =干空氣+水蒸氣 =+ = kg = kmol 出料 組成與進(jìn)料完全一樣。 = kmol = kg 氮?dú)庵亓?= 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(shuō)明書(shū) —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)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。 原料:工業(yè)甲醇 [含 CH3 OH 98%( Wt%) ]。 ( 2)取氧化溫度為 650℃的蒸汽配料濃度為 60%。 300=小時(shí)產(chǎn)量: 247。 汽包 MPa 177。 c) 原料混合氣的凈化 最后,經(jīng)過(guò)熱后的原料混合氣進(jìn)入三元過(guò)濾器以除去夾帶的有害雜質(zhì)。 b) 空氣的凈化 采用洗滌的凈化過(guò)程,即堿洗加水洗的凈化過(guò)程。甲醇先在貯藏室中通過(guò)一定時(shí)間的存放,以除去大部分固體顆粒和懸浮物。 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。 湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)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(guò)熱后先通過(guò)阻火器,再進(jìn)行凈化。 三、 原料混合氣的 過(guò)熱 過(guò)熱過(guò)程在過(guò)熱器中完成,采用列管式換熱器,在管外通以加熱蒸汽,混合三元?dú)鈩t從管程通過(guò)。另外,甲醇 — 空氣混合氣的混合及其比例的控制,是在氣化過(guò)程中完成的。 二、 原料的氣化 原料甲醇的氣化常用蒸發(fā)法,采用中央循環(huán)式蒸發(fā)器來(lái)氣化,其過(guò)程是來(lái)自高位槽的一定流量的甲醇先進(jìn)入蒸發(fā)器的底部,然后在蒸 發(fā)器的加熱室經(jīng)加熱氣化后進(jìn)入蒸發(fā)器的蒸發(fā)室與以鼓泡方式進(jìn)入蒸發(fā)器中的空氣相混合。 3. 蒸汽的輸送 蒸汽是由甲醛裝置本身的氧化器廢熱鍋爐 汽包和外來(lái)蒸汽供給。 2. 空氣的輸送 空氣的輸送過(guò)程是采自大氣中的空氣經(jīng)堿、水洗后由鼓風(fēng)機(jī)壓入蒸發(fā)器底部,然后進(jìn)入蒸發(fā)器的甲醇液中。下面分別介紹它們的輸送過(guò)程。 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(jiǎn)便方法。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)。 k) 蒸汽壓, 25℃ kPa 水中溶解度 密度, 25℃ g/cm3 熱導(dǎo)率, 25℃ W/( m 甲醇主要的物理性質(zhì)列入下表: 表2-1: 凝固點(diǎn) - ℃ 沸點(diǎn) ℃ 臨界溫度 ℃ 臨界壓力 8096 kpa 臨界體積 118 mL/mol 生成熱(液態(tài)), 25℃ - kJ/mol 生成自由能(液態(tài)), 25℃ - kJ/mol 揮發(fā)熱 103 J/g 燃燒熱, 25℃ kJ/g 沸騰時(shí)的蒸發(fā)熱 1129 J/g 空氣中爆炸極限 下限, vol.% 6 上限, vol.% 自動(dòng)著火溫度 470 ℃ 閃點(diǎn)(密閉) 12 ℃ 表面張力 熱容(比熱) 蒸汽, 25℃ J/( g甲醇蒸汽與空氣混合物,在 20℃、 下爆炸極限為 ~ %( vol%)。 工業(yè)甲醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ( GB338— 85) 指定名稱 指標(biāo) 一級(jí) 二級(jí) 三級(jí) 外觀 無(wú)色透明液體,無(wú)可見(jiàn)雜質(zhì) 色度( PtCo),號(hào)≤ 5 10 15 密度( 20℃), g/ml ~ 沸程( 760mmHg),℃ ~ 蒸餾量, ml/100ml 98 以上 溫度范圍(包括 177。 第五節(jié) 原料甲醇 甲醇,又名木醇或木精,分子式 CH3 OH,分子量 ,它是脂肪醇中最簡(jiǎn)單的一元醇。廢熱鍋爐和汽包每使用三個(gè)月進(jìn)行煮鍋、清降污垢,汽包配有安全閥,汽壓超過(guò)限定壓力就自啟放空。 ( 5) 蒸汽系統(tǒng) 分兩部分 : ① 軟水供給:由公用軟水總管供給。補(bǔ)充工藝水采用軟水總管來(lái)水,過(guò)熱器、蒸汽分配缸等冷凝水匯集鍋爐給水槽。進(jìn)二塔的氣體含甲醛 很少,故二塔負(fù)荷不大,但因甲醛濃度低,湘潭工學(xué)院化學(xué)工程系 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 16 二塔也應(yīng)有一定的氣液接觸面,二塔采用普通瓷環(huán),以降低造價(jià),循環(huán)液被冷卻后送回二塔再循環(huán)。與此同時(shí),氣體中水蒸汽約有 80~ 90%在一塔冷凝下來(lái),吸收與冷凝的熱量使循環(huán)液溫度升高,從塔底流出經(jīng)一塔循環(huán)泵送至冷卻器,循環(huán)液被冷卻到 40℃,大部分送到一塔去噴淋,部分作為成品經(jīng)支路、薄膜閥、轉(zhuǎn)子流量計(jì)送入成品中間貯槽。吸收系統(tǒng)由兩個(gè)吸收塔組成,每個(gè)塔都有自身循環(huán)泵及冷卻器。 氧化器系不銹鋼制,上部是觸媒室,觸媒平鋪在觸媒室花板的銅絲網(wǎng)( 40目)上,中部是廢熱鍋爐,用不銹鋼管排列而成 ,管內(nèi)有麻花鐵條,以改善傳熱狀態(tài),列管間下段是水,上段是汽化間,生成的蒸汽由上升管上升到汽包內(nèi),通過(guò)汽包水層到上部除沫后進(jìn)入蒸汽分配缸,汽包補(bǔ)充水由鍋爐給水槽的軟水經(jīng)泵輸送供給,汽包有自動(dòng)液位控制系統(tǒng),汽包底部有下降管,補(bǔ)充水及循環(huán)熱水經(jīng)下降管進(jìn)入廢熱鍋爐下部,廢熱鍋爐與汽包形成水汽循環(huán)系統(tǒng),上升管上升的是水汽混合物。 過(guò)熱后的三元?dú)怏w經(jīng)阻火器到三元過(guò)濾器,該器內(nèi)有下班絲、玻璃棉,過(guò)濾層厚約 100mm,借此除去三元?dú)怏w中殘留的雜質(zhì),純凈的三元?dú)怏w進(jìn)入氧化器頂部,從蒸發(fā)器出口以后的氣體管道,設(shè)備均系不銹鋼材,以防止鐵質(zhì)進(jìn)入氧 化器觸媒層。 過(guò)熱器 三元過(guò)濾器 凈化塔 蒸發(fā)器 二塔 一塔 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(shuō)明書(shū) —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸甲醛裝置工藝設(shè)計(jì) 15 ( 2) 原料 氣轉(zhuǎn)化為甲醛: 甲醇 空氣 蒸汽三元?dú)怏w按一定比例(氧醇比 ~ ,配料濃度 58~60%)進(jìn)入過(guò)熱器。 ④ 配料蒸汽:配料蒸汽來(lái)自蒸汽分配缸,通過(guò)氣動(dòng)薄膜閥進(jìn)入過(guò)熱器前的二元?dú)怏w管(噴嘴),進(jìn)入過(guò)熱器的則已是三元?dú)怏w。甲醇高位槽溢流的甲醇通過(guò)窺鏡到甲 醇原料貯槽。進(jìn)入蒸發(fā)器底部,空氣量的調(diào)節(jié)是根據(jù)工藝規(guī)定需要的空氣流量,由自動(dòng)儀表使氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)伐開(kāi)、閉,改變放空量來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣量。 堿洗塔、水洗塔洗滌循環(huán)使用,以循環(huán)水補(bǔ)充水洗塔,水洗塔水補(bǔ)充堿洗塔,堿洗塔多余的水排入水溝。水洗塔結(jié)構(gòu)與堿洗塔相同。其工藝流程圖如圖所示: 二甲醚 空氣 水 蒸汽 甲 醛 五、 確定生產(chǎn)工藝流程 通過(guò)對(duì)以上各生產(chǎn)工藝的比較,銀催化氧化法具有較成熟的生產(chǎn)工藝,技術(shù)較完善,結(jié)合目前國(guó)內(nèi)甲醛技術(shù)狀況, 本設(shè)計(jì)采用銀催化劑法。反應(yīng)壓力為常 壓,溫度 450~ 500℃,空速 1000~ 40000h- 1,催化劑為金屬氧化鎢,也有氧化鉍 — 氧化鉬系催化劑的專利發(fā)表。 四、 二甲醚氧化法 將二甲醚氣體與空氣混合,預(yù)熱后通入多管式固定床反應(yīng)器,管內(nèi)裝有金屬氧化物催化劑,管外用液體導(dǎo)熱體移走反應(yīng)熱量。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(guò)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。一般反應(yīng)器中列管長(zhǎng) 1~ ,殼體直徑 或更大些。 二、 鐵鉬氧化物催化法 氣化后的甲醇與空氣、循環(huán)的尾氣混合,進(jìn)入反應(yīng)器并通過(guò)裝有 催化劑的管子。尾氣循環(huán)法與傳統(tǒng)銀法相比,甲醇轉(zhuǎn)化率和甲醛產(chǎn)率提高,甲醇單耗下降,但電耗和設(shè)備投資增高。甲酸含量比鐵鉬法低,約 50ppm 以下,因此可不必用離子交換法除去甲酸,可免除對(duì)環(huán)境的污染。其工藝流程圖如下圖所示: 尾氣 蒸汽
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