【正文】 性高、壽命長，對毒物不敏感，單耗低，產(chǎn)品甲醛濃度高，含醇低，特別適用于作樹脂、聚甲醛、脲醛及醫(yī)藥的原料 [5]。 表 銀法與鐵、鉬法特點 [2]（ 以生產(chǎn) 37%CH2O 計 ） 項目 鐵鉬法工藝 銀法工藝 甲醇在混合氣體中濃度 /% ＜ 7 ＞ 37 反應(yīng)溫度 /℃ 320~380 600~660 反應(yīng)器 管式絕熱流化床 絕熱式 催化劑壽命 /月 12~18 3~6 收率 /% 95~98 89~91 甲醇單耗 /kg/t 420~437 440~480 甲醛濃度 /% 37~55 37~50 產(chǎn)品中甲醇含量 /% ~ 1~8 投資 鐵鉬法較銀法高 15%~20% 產(chǎn)品中甲酸含量 /106 200~300 100~200 催化劑失活原因 Mo 升華 Ag 粒燒成塊，原料氣中Fe， S 引起中毒 對毒物敏感程度 不敏感 敏感 7 比較可以看出，銀法在爆炸上限操作， 原料混合氣中甲醇濃度較高，設(shè)備負(fù)荷大，故建廠投資較低。 工藝選擇 甲醛工藝路線比較 “鐵鉬法 ”工藝生產(chǎn)具有甲醇消耗低、反應(yīng)溫度低，催化劑效率高，催化劑使用周期長、產(chǎn)品中醇含量低等優(yōu)點，但有投資較大、操作不太安全、 能耗相對較高、催化劑昂貴且不能循環(huán)使用等不足之處 [4]。在氨醇聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)廠，發(fā)展甲醇一甲醛一烏洛托品產(chǎn)品鏈，是有較大優(yōu)勢，氨醇聯(lián)產(chǎn)，不僅為甲醛生產(chǎn)提供了原料，又可為烏洛托品生產(chǎn)提供所需液氨。 與下游產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn) 烏洛托品 (六亞甲基四胺 )是甲醛的重要下游產(chǎn)品之一，它的用途十分廣泛，國內(nèi) 6 外需求量大幅度增加。 目前，我國用甲醛生產(chǎn)的下游產(chǎn)品主要有：脲醛樹脂膠黏劑和壓塑粉、酚醛樹脂膠黏劑和各種塑料制品、三聚氰胺甲醛樹脂及其塑料制品、新戊二醇、季戊四醇， 1,4丁二醇、三羥甲基丙烷、烏洛托品、多聚甲醛、聚甲醛樹脂、甲縮醛、吡啶類化合物、混凝土高效減水劑等。近幾年來北美地區(qū)經(jīng)濟(jì)低迷，房地產(chǎn)市場不景氣，削弱了甲醛的需求勢頭。約有 2%的甲醛被直接用作金屬加工中的阻蝕劑。 全球來看，甲醛最大 消費（占到總需求的 50%～ 60%）是用來制取膠合板和顆粒板的樹脂與粘合劑；約 40%的甲醛用作化學(xué)合成的中間體；甲醛也用來制取聚甲醛樹脂， MDI 和多羥基醇類，如新戊二醇，三羥甲基丙烷和季戊四醇，它們可用于不飽和樹脂、熱固性樹脂和涂料中。該催化劑具有活性高、選擇性好、單耗低、制作方便、無污染的特點，其制備工藝一直沿用至今。 20 世紀(jì) 60 年代中期甲醛生產(chǎn)開始使用鐵鉬氧化物催化劑，最早在吉林石井溝聯(lián)合化工廠、天津第二石油化工廠、河南安陽塑料廠等廠家率先使用。 80 年代炔醛法化學(xué)品及精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展，尤其是由 1,4丁二醇合成聚對苯二甲酸丁二醇酯（ PBT）合成樹脂及其衍生產(chǎn)品四氫呋喃、 r丁內(nèi)酯等的高速發(fā)展，促使工業(yè)甲醛的市場需求量急劇增長，從而促進(jìn)了工業(yè)甲醛生產(chǎn)的發(fā)展 [4]。 1923 年西德 BASF 公司實現(xiàn)了由合成氣原料大規(guī)模地生產(chǎn)工業(yè)甲醇 ，從而為工業(yè)甲醛的大規(guī)模發(fā)展提供了原料基礎(chǔ)。當(dāng)時使用的原料甲醇是取之木材干餾產(chǎn)物，制得的福爾馬林溶液主要用于消毒。 1888年，德國 Merklin 和 LoseKann 兩家公司最早實現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)甲醛。 表 工業(yè)甲醛溶液最低貯放溫度（ 13 個月） [2] 甲醛發(fā)展史 甲醛是由 1859 年發(fā)現(xiàn)的。 貯 存最理想是選用30 31 347 型不銹鋼或內(nèi)襯樹脂的碳鋼。 產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 以工業(yè)甲醛國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)： 表 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) [2] 貯運技術(shù) 發(fā)展高濃度甲醛生產(chǎn)是我國甲醛工業(yè)發(fā)展的必由之路，也是加深甲醛下游產(chǎn)品開發(fā)的前提，但是生產(chǎn)濃甲醛必須具備穩(wěn)定 的貯運技術(shù)，國內(nèi)外這方面研究很多，基本指標(biāo)名稱 產(chǎn)品級別 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑 鈷），號 ≤ 10 － － 甲醛含量， % ≤ ～ ～ ～ 甲醇含量， % ≤ 12 12 12 酸度 （以甲酸計） ,% ≤ 鐵含量， PPm ≤ 1（槽裝） 3（槽裝） 5（槽裝） 5（桶裝） 10（桶裝） 10（桶裝） 灰分， % ≤ 4 方法是添加多元醇類穩(wěn)定劑 。吞服 30ml 以上甲醛水溶液（福爾馬林）即會導(dǎo)致死亡。 環(huán)境空氣中甲醛濃度低于 時對人體無影響；在 時，甲醛的氣味可以感知；在 ~ 時會對眼睛產(chǎn)生刺激 。皮膚直接接觸甲醛，可引起皮炎、色斑、壞死 [2]。K 燃燒熱 / kJ/mol 561～ 571 粘度（ 20℃ ） mPa 表 甲醛溶液的閃點 [1] 表 純甲醛主要物性數(shù)據(jù) [2] 甲醛， %（質(zhì)量） 甲醇， %（質(zhì)量） 閃點， K 358 340 337 329 性質(zhì) 數(shù)據(jù) 氣體相對密度（空氣為 1） 液體密度（ 20℃ ） kg/m3 沸點（ ） /℃ 熔 點 /℃ 臨界溫度 /℃ ～ 臨界壓力 / MPa ～ 臨界密度 / kg/m3 266 蒸發(fā)熱（ 19℃ ） / kJ/mol 生成熱（ 25℃ ） /kJ/mol 溶解熱（在水中） / kJ/mol l 標(biāo)準(zhǔn)自由能（ 25℃ ） kJ/mol 比熱容 / J/mol在氣相 中甲醛與含有 a氫化合物可形成亞甲基衍生物。微量極性雜質(zhì)如酸、堿和水的存在能大大加速其聚合作用。 甲醛分子結(jié)構(gòu)中存在羰基氧原子和 a氫原子，化學(xué)性質(zhì)很活潑，它能與多種化合物反應(yīng)，生成許多重要的工業(yè)化學(xué)品和化工中間體。 低溫下，液態(tài)甲醛可溶于非極性溶劑中，溫度升高溶解度下降。 2022 年，我國甲醛生產(chǎn)能力已超過 2022 萬噸，產(chǎn)量約為 1200 萬噸，均已占到世界甲醛總生產(chǎn)能力和總產(chǎn)量的 40%。我國的甲醛工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也隨之開始日趨成熟，并有所發(fā)展與獨創(chuàng)。 20 世紀(jì)70 年代，上海復(fù)旦大學(xué)與上海溶劑廠、蘇州助劑廠、北京維尼綸廠合作，開發(fā)使用了電解銀催化劑。甲醛產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。除此，甲醛還 廣泛應(yīng)用于輕工、紡織、機電、建材以及油田開發(fā)、木材加工等部門 。 工業(yè)甲醛是含甲醛 37％～ 55％ (重量 )的水溶液，主要用于生產(chǎn) 脲 醛 、 酚醛 、 季戊四醇 、 三聚氰胺等熱固性樹脂，以及丁二醇、 MDI(甲苯二異氰酸酯 )和聚 甲醛 POM(聚縮醛 )工程塑料和 PBI（對苯二甲酸丁二醇脂） 等有機化工產(chǎn)品 。 1 年產(chǎn) 6 萬噸甲醛裝置 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計單位 ：邵陽學(xué)院雪峰隊 二零一零年八月二十六日 2 目 錄 1 前言 …………………………………………………………………… 1 甲醛的簡介 ……… ………………………………………………3 甲醛的發(fā)展史 ………………………………………………………6 甲醛生產(chǎn)的發(fā)展動向 ………………………………………………7 工藝選擇 …………………………………………………………8 甲醛工藝路線比較 ……………………………………………8 甲 醛的工藝選擇 … ……………………………………………9 該裝置設(shè)計特點 … ……………………………………………9 2 工藝設(shè)計 …………………………………………………………11 甲醛生產(chǎn)原理 ……………………………………………… 熱力學(xué)分析 ……………………………………………… 動力學(xué)分析 ……………………………………………… 物料衡算 ……………………………………………… 設(shè)計依據(jù) ……………………………………………… 設(shè)計條件 ………………………………… …………… 蒸發(fā)器物料衡算 ……………………………………………… 過熱器物料衡算 ……………………………………………… 氧化器物料衡算 ……………………………………………… 吸收一塔物料衡算 ……………………………………………… 吸收二塔物料衡算 ……………………………………………… 尾氣鍋爐物料衡算 ………………………………… …………… 熱量衡算 ……………………………………………… 蒸發(fā)器熱量衡算 …………………………………… ………… 過熱器熱量衡算 ……………………………………………… 氧化器熱量衡算 ……………………………………………… 3 吸收一塔熱量衡算 ……………………………………………… 軟水加熱器熱量衡算 ……………………………………………… 一塔冷卻器熱量衡算 ……………………………………………… 吸收二塔熱量衡算 ……………………………………………… 二塔冷卻器熱量衡算 ……………………………………………… 尾氣鍋爐熱量衡算 …………… ………………………………… 省煤器熱量衡算 ……………… ……………………………… 3 設(shè)備設(shè)計與選型 …………………………………………………11 空氣過濾器的設(shè)計 ……………………………………………11 羅茨鼓風(fēng)機的選型 …………………………………………11 空氣緩沖罐設(shè)計 ……………………………………………12 蒸發(fā)器設(shè)計 …………………………………………………14 過熱器設(shè)計 …………………………………………………………22 三元過濾器的設(shè)計 ……………… ……………………………27 氧化器設(shè)計 ………………………………………………………28 吸收一塔的設(shè)計 ………………………………………36 一塔軟水加熱器設(shè)計 …………………………………………40 一塔冷卻器選型 …………………………………………………47 吸收二塔的設(shè)計 ………………………………………………50 二塔冷卻器設(shè)計計算 …………………………………………57 尾氣鍋爐設(shè)備設(shè)計 ……………………………………………60 尾氣鍋爐 汽包的設(shè)計 … …………………………………………71 省煤器的設(shè)計 ………………………………………………73 甲醇中間槽 …………………………………………………74 甲醛中間槽設(shè)計 ……………………………………………76 熱水槽的設(shè)計 ………………………………………………77 氧化器 汽包的設(shè)計 ………………………………………78 4 蒸氣緩沖罐設(shè)計 …………………………………………………79 甲醛貯槽設(shè)計 ……………………………………………………80 甲醇貯槽設(shè)計 ……… ……………………………………………81 軟水高位槽 設(shè)計 ………………………………………………………82 甲醇高位槽 設(shè)計 ……………………………………………………… 軟水儲槽 設(shè)計 ………………………………………………………82 鍋爐引風(fēng)機選型 ……………………………………………… 泵的選型 ……………………………………………… 熱水槽泵 選型 ……………………………………………… 一塔循環(huán)泵 選型 ……………………………………………… 二 塔循環(huán)泵 選型 ……………………………………………… 甲醇泵 選型 ……………………………………………… 甲醛中間槽泵 選型 ……………………………………………… 軟水泵 1 選型 ………………………………………………………… 軟水泵 2 選型 ………………………………………………………… 甲醇 進(jìn)料 泵 選型 ……………………………………………… 4 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………83 5 總結(jié) ……………………………………………………………… 83 6 致謝 ………………………………………………………………83 7 附工程圖紙 ………………………………………………………………83 1 1 前言 甲醛作為一種重要的基本工業(yè)原料，其化學(xué)性質(zhì)十分活潑，能與多種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，生成眾多的化學(xué)用品。如合成樹脂，合成農(nóng)藥及緩效肥料，合成醫(yī)藥，合成香料，合成炸藥，合成螯合劑，合成助劑，以及合成重要的有機中間體等。 醫(yī)學(xué)上 甲醛 可用于生產(chǎn)醫(yī)藥產(chǎn)品，作消毒劑、殺菌劑、防腐劑等 。由此可知，甲醛的市場需求量非常大。 目前世界上開發(fā)出的甲醛下游產(chǎn)品已達(dá)上百種 [1]。該催化劑活性高、選擇性好、甲醇單耗低、制作方便、無污染，所以該工藝在我國甲醛生產(chǎn)裝置 得到推廣應(yīng)用。自 2022 年開始，我國甲醛生產(chǎn)能力和產(chǎn)量已居世界第一位。 甲醛的 簡介 甲醛的性質(zhì) 化學(xué)分子式 HCHO，分子量為 ，無色，有強烈刺激性氣味的氣體， 略重于空氣， 易溶于水、醇醚，在常溫下是氣態(tài)， 易溶于水和醇和其他極性溶劑， 常以水溶液形式出現(xiàn)。甲醛 是可燃性氣體，著火溫度為 430℃，與空氣混合可形成爆炸混合物，爆炸極限為~％（ vol.）。純凈干燥的甲醛蒸氣在在 353~373K 時相當(dāng)穩(wěn)定，但在較低的溫度下則緩慢聚合。甲醛在許多金屬和金屬氧化物催化劑作用下易 2 被還原成甲醇，氧化生成甲酸或二氧化碳和水，能發(fā)生自身聚合反應(yīng)，生成較低級的羥基醛、羥基酮和其他羥基化