【正文】 H2O:% (8)甲醛分子量 : 物料衡算 產(chǎn)品 : 300 。 汽包 Mpa 蒸發(fā)室 Mpa 12 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 尾氣中氮氣含量 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 萬噸 %甲醛的工藝計算 計算依據(jù) : (1)主副反應(yīng) (見計算過程 ) (2)基準(zhǔn) 年工作時間 :1 年以 300 天計 (約 7200 小時 ) 年生產(chǎn)能力 :3 萬噸 /年 (3)配料濃度 :% (4)氧醇比 :以 計 ,技術(shù)單耗按 (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 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)空氣相對濕度為 80%:其中含O2:21%。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。 原料混合氣的純度將影響催化劑的活性與壽命。 反應(yīng)壓力 由于甲醇氧化和甲醇脫氫這兩個反應(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 ,所以減壓對主反應(yīng)有利。一般銀法的時間取 ~,即空速 3600~7200h。 可表示為 :停留時間 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。 停留時間和空間速度 停留時間也稱接觸時間 ,是指原料混合氣通過催化床層所需要的時間 ,其單位用秒表示。而要保持產(chǎn)品的濃度 ,又勢必會減少二塔的 加水量 ,使二塔的吸收效率下降。但是 ,提高水醇比要受到產(chǎn)品濃度和塔吸收效率的限制。 (3)蒸發(fā)器中甲醇濃度 (甲醇濃度降低會使氧醇比降低 )。 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 )。 P 空氣 ??三元混合氣中空氣的分壓 ,%。 氧醇比是一個非常重要的參數(shù) ,它關(guān)系到甲醛生產(chǎn)反應(yīng)過程中的轉(zhuǎn)化率 ,選擇性和安全性等問題 ,其數(shù)學(xué)表達式為 : 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 ,%。氧醇比過高 ,氧氣過量 ,甲醇會被深度氧化而降低甲醇的轉(zhuǎn)化率 。自發(fā)進行的最低溫度為 ℃ ,實際生產(chǎn)的反應(yīng)溫度應(yīng)高于這一溫度。 對吸熱反應(yīng)的甲醇脫氫反應(yīng)來說 ,升溫是有利的。溫度過高 ,物料會劇烈氧化 ,生成一些副產(chǎn)品 ,降低甲醛含量 。要想有效的發(fā)揮催化劑的性能 ,設(shè)計中必須考慮催化劑的鋪裝方法 ,考慮床層的嚴密、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)過熱 ,引起床層燒結(jié)和破裂。 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。 生產(chǎn)工藝影響因素 影響甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛反應(yīng)過程的主要因素有 :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)能否順利進行和減少與防止副反應(yīng)的發(fā)生等問題。 產(chǎn) 品含甲醛 %~%,甲醇 6%左右 ,密度 。未補吸收的氣體由塔頂引出 ,進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)。在此運行過程中大部分甲醛被吸收 ,并放出大量的熱 。具體流程 : 自氧化器出來的甲醛從一塔底進入 ,向塔頂流動 。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℃ ,然后進入第一吸收塔。最后于 120℃左右進入氧化反應(yīng)器。 過熱的反應(yīng)混合氣進入阻火器 ,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 ,不會涉及到前部的蒸發(fā)器。 甲醇 水蒸氣 空氣經(jīng)過過熱器加熱到 120℃ ,以保證反應(yīng)混合氣中甲醇全部氣化。 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定 )。空氣鼓泡經(jīng)過 ~1m 的 45℃甲醇液 ,被甲醇蒸發(fā)所飽和 ,蒸發(fā)器頂部裝有阻霧設(shè)施 ,分離夾帶的甲醇液滴。同時 ,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)機在蒸發(fā)器底部送入 ,并通過空氣放空來控制一定的量。 銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點的比較 : 表 2?1 電解銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點 計量單位 :見表 項目 銀催化劑法 鐵鉬催化劑法 反應(yīng)溫度 (℃ ) 600~720 320~380 反應(yīng)器 絕熱式 管式絕熱流化床 催化劑壽命 3~6 12~18 收率 (%) 89~91 91~94 甲醇單耗 Kg/t 470~480 420~470 甲醛濃度 (%) 37~55 37~55 產(chǎn)品中甲醇含量 (%) 4~8 ~ 產(chǎn)品中甲酸量 (104) 100~200 200~300 甲醛中混合氣體中濃度 (%) 37 7 投資 相對低 相對高 催化劑失活原因 原料 中鐵、硫引起中毒 M 升華 對毒物敏感程度 敏感 不敏感 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較 表 2?2 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較 單位 :m3/t、 t/t、 kwh/t 項目 國外 國內(nèi) 銀法 鐵鉬法 銀法 鐵鉬法 先進 一般 先進 一般 先進 一般 先進 一般 冷卻水 2030 3050 20 2842 1520 3545 20 3040 蒸汽 電 20 2530 70 8590 1820 3040 80 8598 注 :以生產(chǎn) 1 噸 37%的甲醛消耗量統(tǒng)計 通過以上分析 ,我們認為銀法甲醛生產(chǎn)線具有投資小 ,能耗低 ,能生產(chǎn)高濃度甲醛 ,物耗又接近鐵鉬法水平等優(yōu)點 ,因此 ,將它推廣為首選的甲醛生產(chǎn)路線 ,應(yīng)比較適合中國的國情。 (4)用兩種工藝路線生產(chǎn)甲醛 ,銀法的運行成本在設(shè)備折舊費、能耗、催化劑消耗費用以及副產(chǎn)蒸汽等方面都優(yōu)于鐵鉬法 。 (3)銀法工藝上用的電解銀催化劑 ,其制法簡單 ,成本較低 ,并可重復(fù)使用。 (2)鐵 鉬法一次性投資費用大 ,投資回收期長。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。根據(jù)最新統(tǒng)計 ,美國鐵鉬法、銀法生產(chǎn)裝置各占 50%,而國內(nèi)銀法占 95%以上。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。反應(yīng)熱量靠加入水蒸氣等帶走。鐵鉬法所進行的反應(yīng)為完全氧化反應(yīng) ,而銀法是氧化脫氫反應(yīng)。在銀法過程中也能做到適 當(dāng)?shù)臐舛取? .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 ,過濾器進入氧化器 ,在催化床層使甲醇脫氫成甲醛。