5万吨甲醛生产装置物料平衡图

6 万吨甲醛生产化工工艺计算随着办公自动化的普及一般都采用计算机计算。

但是甲醛生产由于选用条件和不确定因素的影响；特别是氧化、吸收的计算存在偏差。

因此甲醛生产相关计算一般都通过理论计算并结合实际生产情况“套用”。

本文介绍的计算是一般常规的基本计算方法。

一、流体输送的一般计算1.1在化工生产过程中气体或液体（统称为流体），从一台设备输送到另一台设备的过程称之为流体输送。

任何流体的输送与粘度有关，影响粘度的因素很多，它会给实际流体运动规律的数学描述及处理带来很大困难。

故为了简化，往往先将其视为理想流体，找出运动规律后再加以修正。

对于甲醛来说，液体甲醛的粘度C p =0.5945mPa·S很小，几乎不起主导作用，可视作理想流体处理。

理想流体在流动时，任意截面上的位能、动能和静压能的总和（或总压头）是相等的。

理想流体的机械守恒方程式称之为理想流体的伯努利方程，伯努利方程在化工生产中的应用很广。

流体在输送时应考虑外加动力（H e）和在流动时摩擦阻力损失H f能量。

伯努利方程式：1.2流体输送的计算按年产60000吨甲醛装置计，甲醇进料量：3.705t/h，折合成体积：假设将20℃甲醇从贮槽送到高位槽：贮槽至泵入口高度Z1 = 0.5m, 高位槽设在三楼，液位距泵入口高度Z2 = 12m。

流量按4.678 m³/ h计，管道总长50m，有10只弯头，4只截止阀，1只止逆阀。

试计算管子直径d，阻力损失Hf，外加动力He，和选择合适的输送泵。

[解]：①管径设甲醇管在内流速取：u = 1.0 m/s选用：ø 57×3.5mm无缝钢管。

②系统的阻力甲醇在20℃时的粘度为0.5945CP，即µ=0.0005945pa.·s (kg/m·s) 。

密度ρ为792kg/m3 在管内流动的雷诺数（Reynolds）准数此流体属于湍流（Re＞4000）查无缝钢管的绝对粗糙度ε = 0.2mm则摩擦系数：阻力系数：③局部阻力查管线和阀体的局部阻力系统ξ值分别是：90°弯头ξ2 = 0.41截止阀（全开）ξ3 = 6.4止逆阀（摇板式）ξ4= 2.0出口突然扩大ξ5= 1.0阻力损失：④外加动力He甲醇贮槽和高位槽均与大气连通，故p1 = p2 = 0，假设槽液面流速均为零，即u1= u2= 0,则代入伯努利方程式－0.5＋H e = 12＋2.86H e = 12＋2.86＋0.5 = 15.36 m⑤离心泵选型IS 50–32 -125Q = 7.5 m3/h , H =22 m，n =2900 r/min , w = 2.2 KW二、流体传热的一般计算化工生产是在一定条件下实现的，其中一个极其重要的外界条件就是温度控制，为了维持一定的反应温度，就需要加热或冷却，这种供热或取走热量的过程，也就是热量传递过程，通常称为“传热过程”。

目录摘要 (1)1. 概述 (3)1.1 甲醛的物化性质 (3)1.1.1 甲醛的物理性质 (3)1.1.2 甲醛的化学性质 (3)1.2 甲醛的用途 (4)1.3 甲醛工业的发展及需求状况 (4)1.4 甲醛的生产方法 (5)1.4.1 尾气循环法 (5)1.4.2 传统银法 (6)1.4.3 甲缩醛氧化法 (6)1.4.4 其他方法 (6)1.5 工艺流程简述 (6)2. 甲醇混合气过热器的选择 (6)2.1 过热器在工业中的应用 (7)2.2 过热器的种类 (7)3.过热器方案的确定 (9)4.原料、辅助原料 (10)5. 过热器的基本计算 (10)5.1定性温度及物体性质参数 (10)5.2 计算热流体的用量 (11)5.2.1 冷流体需要吸收的热量 (11)5.2.2 热流体的用量 (12)5.3 计算平均传热温差 (12)5.4估算传热面积 (13)5.5 过热器的选择及其工艺结构尺寸 (13)5.5.1选择过热器的类型规格 (13)5.5.2其他附件 (13)5.6 核算压强降 (14)5.6.1管程压强降 (14)5.6.2 壳程压强降 (15)5.7 核算总传热系数 (16)α (16)5.7.1.管程对流传热系数iα (16)5.7.2壳程对流传热系数5.8污垢热阻 (17)5.9 总传热系数K0 (17)6. 换热器主要结构尺寸和计算结果 (18)结束语 (20)谢辞 (21)参考文献..................................................... 错误!未定义书签。

年产5万吨甲醛的工艺设计——甲醇混合气过热器的设计摘要：甲醛是重要的化工产品。

这篇文章主要介绍了甲醛的性质及用途，主要生产方法、市场前景及发展趋势。

本文主要承担过热器的设计。

根据物料衡算和热量衡算结果，确定了过热器的工艺参数、类型及特征尺寸。

并对过热器进行了流力学和热力学的衡算，结果表明所设计的过热器符合要求。

计算部分1.1 物料衡算【1】1.1.1 全车间物料衡算2.1.1.1根据设计要求：MTBE年产量为5万吨，按年工作量为7200小时计算，则每小时产工业MTBE量:根据设计要求：成品、副成品指标：合格品一级品MTBE ≥98.0%（m/m）≥98.5%（m/m）甲醇≤0.6% （m/m）≤0.4%（m/m）叔丁醇≤0.7% （m/m）≤0.5%（m/m）按合格产品计算：（产品中纯MTBE含量为98%）则产品中含纯MTBE2.1.1.2反应器各段生成的MTBE的量：反应器B出口的MTBE的量（MTBE精馏过程MTBE收率为98.5%）根据设计要求：反应器的一段转化率为74％；二段转化率至86％；总转化率为93％反应器A出口的MTBE的量（设计要求：反应器总转化率≧93％，反应器A总转化率≧86％，设反应器的MTBE收率99%）2.1.1.3进入反应器A的异丁烯的量进入反应器A的异丁烯的量1.1.2 反应器物料衡算1.1.2.1 反应器A进料组成及流量表10 原料抽余碳四的组成及各组分的流量组分分子量质量分数kg/kg 质量流量kg/h 摩尔分数kmol/kmol 摩尔流量kmol/h丙烯42.08 0.0046 87.12 0.0061 2.07丙烷44.10 0.0069 130.69 0.0089 2.96异丁烷58.12 0.2219 4202.81 0.2154 72.31正丁烯56.11 0.3080 5833.55 0.3096 103.97正丁烷58.12 0.0618 1170.50 0.0599 20.14反丁烯56.11 0.0863 1634.53 0.0867 29.13顺丁烯56.11 0.0515 975.41 0.0518 17.38正戊烷72.15 0.0012 22.73 0.0009 0.32丙二烯40.07 0.0017 32.20 0.0025 0.801，3-丁二烯54.09 0.0036 68.18 0.0038 1.26异丁烯56.11 0.2522 4776.69 0.2535 85.13水18.00 0.0003 5.68 0.0009 0.32∑ 1.0000 18940.09 1.0000 335.79通过已知数据按比例计算新鲜甲醇中纯甲醇流率为2464.67表11 工业甲醇的组成及流量：名称摩尔流量kmol/h 摩尔分数kmol/kmol 质量流量kg/h 质量分数kg/kg 分子量甲醇76.92 0.9984 2464.67 0.9990 32.04水0.11 0.0014 1.97 0.0008 18其他0.02 0.0002 0.50 0.0002 32工业甲醇77.05 1.0000 2467.14 1.0000表12 通过已知数据按比例计算得混合甲醇流率为3013.88 kg/h名称丙烯丙烷异丁烷正丁烯正丁烷反丁烯顺丁烯正戊烷丙二烯丁二烯水甲醇其他质量流量kg/h0.230.3711.4615.923.184.462.660.060.100.192.392972.360.50则醇烯比为：1.09：1 满足设计要求。

目录摘要....................................................................................... 错误!未定义书签。

1.设计任务书........................................................................ 错误!未定义书签。

1.1项目 (1)1.2设计内容 (1)1.3设计规模 (1)1.4设计依据 (1)2. 甲醛的性质及用途 (2)2.1甲醛简介 (2)2.2甲醛的物理性质 (3)2.3甲醛的化学性质 (3)2.4甲醛的用途 (4)2.5甲醛的主要技术指标 (5)3. 甲醛生产工艺流程介绍 (5)3.1工艺流程 (5)3.2 生产工艺影响因素 (7)3.3 主要工艺指标 (9)4. 氧化工段的工艺计算 (11)4.1 计算依据 (11)4.2 物料衡算 (11)4.3 热量衡算 (16)5. 氧化器的计算及选型 (18)5.1 氧化器直径 (18)5.2 热锅炉的主要尺寸 (19)5.3 氧化器下部的急冷段 (20)5.4 废锅辅助设备—汽包 (20)6. 主要定型设备和工艺管道选型 (21)7. 安全生产与“三废”处理 (22)7.1车间生产标准 (22)7.2 三废处理 (22)参考文献 (24)年产5万吨甲醛生产车间氧化工段工艺设计摘要：本设计为年产5万吨37.2%甲醛水溶液的生产车间氧化工段工艺设计，本设计采用银催化法工艺，根据设计要求对工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能量的衡算，对氧化器进行了设计及选型，同时对本装置的安全生产与“三废”治理及厂房布置作了相关讨论。

关键词：甲醛；甲醇；工艺；氧化器。

1.设计任务书1.1项目甲醛生产工艺流程的设计1.2设计内容甲醛车间工艺设计1.3设计规模1.年产：50万吨2.年生产日：300天3.日生产能力：500000/300=1666.67吨1.4设计依据该设计说明书是依据湖北宜化分公司浠水福瑞德化工有限公司的生产技术资料的基础上,并结合设计任务书的内容年产量50万吨甲醛和生产管理规范的相关文件而设计的。

节能技术2.5万吨/年甲醛装置节能方案设计赵雪源（北京华福工程有限公司 北京100013）摘要本文介绍了甲醛银催化法生产的工艺流程和生产特点。

基于夹点分析理论，对某甲醛装置进行了各个环节的能量平衡分析和火用分析，并提出了相应的改进流程。

以年产甲醛15万吨的甲醛装置为例进行计算，每年可节约运行费用500万元，其经济效益极其显著。

关键词 甲醛节能 夹点分析 用能优化 工艺改进目前工业甲醛的生产一般采用甲醇氧化法，主要是银催化剂法。

甲醇氧化制甲醛是以热加工为主的能量密集型生产过程，银催化剂法使用银丝网或铺成薄层的银粒为催化剂，控制甲醇过量，反应温度较高，约为600℃～720℃。

反应过程涉及氧化和脱氢两个主要反应，约有50%～60%的甲醛是由氧化反应生成的，其余的甲醛则由脱氢反应生成。

总反应是一个放热反应过程，副反应较多，其副产物有CO、CO2、H2、甲酸等，其中高温反应产物热量以及甲醛吸收等低温位热量的有效回收利用是降低装置能耗的关键。

多年来，我国甲醛工业存在生产工艺和产品规格单一、装置规模过小、原料甲醇单耗偏高、单位甲醛生产能耗高等问题，当前甲醛装置的节能主要侧重单体设备或者局部过程的用能改进，较少从系统全局(节能降耗，减污增效的清洁生产系统)的高度研究甲醛装置与其它工艺之间的热联合或者综合考虑全厂范围的低温热回收利用。

因此，全局用能优化改造工艺对降低甲醛生产过程的物耗能耗具有十分重要的意义。

目前全国大约有600家甲醛生产厂家，生产量达到2000万吨以上。

如果通过技术改造达到节能10%的目标，那么每年可以节约蒸汽2000×7000×0.1 = 140万吨。

按每吨蒸汽260元计算，年节约运行费用140×260 = 3.64亿元左右。

其节能效益显著，市场空间巨大。

1 甲醛装置用能现状及存在问题分析目前甲醛生产装置多是利用甲醛在银催化剂上的氧化和脱氢反应进行的。

装置设备主要包括蒸发器、过热器、反应器、吸收塔等,工艺中采用甲醇过量,反应温度控制在650℃左右，生产工艺流程如图1所示。

多聚甲醛的生产工艺及技术进展2.1 多聚甲醛生产工艺2.1.1 甲醛聚合原理甲醛水溶液在长期存放或浓缩操作过程中能发生聚合，生成多聚甲醛----白色粉状线性结构的聚合体。

生成的平衡反应受 H+浓度的影响较大，微量极性物质的存在，如酸、碱和水等都会加速聚合反应的进行。

温度也有影响，温度低时反应向生成聚合物的方向移动，温度升高时则向反向移动。

温度很高时甚至会完全解聚生成单体，尤其是有酸存在时加热更易使其解聚成气态甲醛单体。

目前工业上基本采用催化聚合的方法制备多聚甲醛。

通过加助剂，如碱（NaOH）、酸（H2SO4）、碱性碱土金属及其氧化物（MgO）、金属离子（铁、钴、镍金属）及其盐、胺类（二乙胺、三乙胺、三乙醇胺等）等等，可以促进甲醛迅速催化聚合.其中某些有机胺类能在多聚甲醛聚合度达到一定程度时封铸聚合物的端基，使残余的水游离出来，迅速蒸发干燥。

以胺为助剂甲醛聚合机理如下: …2.1.2 多聚甲醛生产工艺路线目前，国内外应用较成熟的多聚甲醛生产工艺路线主要有以下几种：2.1.2.1 真空耙式干燥器干燥制多聚甲醛…2.1.2.2 金属传送带干燥制多聚甲醛…2.1.2.3 喷雾法78-85%浓甲醛加助剂后，在干燥室 30-40℃惰性气体（N）条件下喷雾造粒2得到细颗粒、水溶性好、具有流动性的多聚甲醛。

要制得高含量多聚甲醛，可再转入流化床两段干燥，第一段控温 45-70℃可得醛含量 90-91%多聚甲醛；第二段控温 70-100℃强化干燥后醛含量达 95%以上。

喷雾干燥法干燥时间短，制得的多聚甲醛颗粒大小可调，具有流动性，操作灵活。

缺点：气固分离困难，细颗粒粉尘回收难，热效率不高，设备容积大。

2.1.2.4 共沸精馏法甲醛浓缩后的浓醛导入装有惰性有机液的反应釜，共沸脱水，最后过滤有沉淀的釜液，将固体干燥，蒸去低沸点有机液，可制得醛含量 91-99%的多聚甲醛产品。

共沸精馏法制备工艺尽管也可以制备较好的产品，由于共沸剂的种类、回收以及工艺放大等问题，目前只有少数厂家生产。

年产5万吨工业级甲醛的工艺设计—甲醇的预热器的设计摘要：甲醛是重要的化工产品。

这篇文章主要介绍了甲醛的性质、用途、主要生产方法、市场前景及发展趋势；设计了年产5万吨工业级甲醛的生产工艺；选用铁钼法，以甲醇为原料，经甲醇预热、甲醇的蒸发、换热器、反应釜反应后得甲醛产品。

本文主要承担甲醇预热器的设计，根据物料衡算及热量衡算结果，确定了预热器的工艺参数、类型及特征尺寸：公称直径250mm、公称面积9m2、管数20、管长6m；采用浮头式换热器，管束的排列方式采用正三角形排列，弓形折流挡板。

并对换热器进行了流力学和热力学的核算.结果表明所设计的换热器符合要求。

关键词：甲醛；工艺设计；预热器Process design of industrial formaldehydeOf50,000 tons per year—the design of Heat ExchangerLixiaoping(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Baoji University of Arts and Sciences,Baoji, Shaanxi,721013)Abstract: Formaldehyde is important chemical products. This article mainly introduced the formaldehyde properties, applications and the main production method, the market prospect and development tendency; The annual 5,000 tons of industrial design formaldehyde production craft; Choose iron molybdenum law to methanol as raw materials, the methanol preheating, methanol evaporation, heat exchangers, reactor reaction to formaldehyde products. This paper mainly undertakes methanol preheater design, according to the material calculation and heat calculation results to determine the preheater parameters, type and feature sizes: nominal diameter 9m2 250mm, nominal area, tube length number 20, 6m; Using FuTou heat exchanger, bundle arrangement the positive triangle is arranged, bow baffle platens. And the flowof heat exchanger accounting of mechanical and thermodynamics. Results showed that the design meets the requirements of heat.Key words: formaldehyde; Process design; preheater目录1.概述 (1)1.1性状及用途[1] (1)1.2甲醛的生产工艺 (1)1.2.1银催化法生产甲醛 (2)1.2.2 铁钼法生产甲醛 (4)1.2.3其他方法 (5)1.3国内外生产概况 (7)1.4市场需求及发展前景 (8)2. 原料、辅助原料、产品的主要技术规格 (10)2.1银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标 (10)2.2 原料规格 (11)表1 原辅料规格及消耗配比[5] (11)2.3 产品质量标准 (11)3. 工艺介绍 (12)4. 换热器设计方案的确定 (13)5.换热器的工艺计算 (13)5.1 确定物性数据 (13)5.2 计算冷却剂用量 (14)5.3 计算传热面积 (14)6. 工艺尺寸计算 (15)6.1 管径 (15)6.2 管子数 (15)6.3 传热管排列 (15)6.4 壳体内径 (15)6.5 折流板 (16)6.6 其他附件 (16)6.7 接管 (16)7.换热器核算 (17)7.1 热流量核算 (17)7.1.1 壳体表面给热系数 (17)7.1.2 管内表面给热系数 (17)7.1.3 污垢热阻和管壁热阻 (18)7.1.4 传热系数K c (18)7.1.5 传热面积裕度 (19)7.2 壁温核算 (19)7.3 换热器内流体的流动阻力 (20)7.3.1 管程流动阻力 (20)7.3.2 壳程阻力 (20)7.3.3 换热器主要结构尺寸和设计计算结果 (21)结束语 (23)参考文献 (24)感谢辞........................................................................................................... 错误!未定义书签。

学士学位论文年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺及反应器设计姓名：学号：************指导教师：院系（部所）：化学化工系专业：化学完成日期：2010年6月1日枣庄学院学士学位论文作者声明本人声明：本人呈交的学位论文是本人在导师指导下取得的研究成果。

对前人及其他人员对本文的启发和贡献已在论文中作出了明确的声明，并表示了谢意。

论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人和其它机构已经发表或者撰写过的研究成果。

本人同意学校根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等有关规定保留本人学位论文并向国家有关部门或资料库送交论文或者电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权枣庄学院可以将本人学位论文的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其它手段复制和汇编学位论文（保密论文在解密后应遵守此规定）。

作者签名：日期：年月日摘要甲醛作为一种基础化工产品，一直都有着广泛的需求市场。

本文在阅读大量文献的基础上，论述了甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途，总结并比较了目前国内外工业上合成甲醛的主要方法及生产状况，选择用银催化剂进行了年产5万吨甲醇氧化制甲醛的工艺设计，探讨了由甲醇氧化合成甲醛的具体工艺路线和条件、催化剂的保护、主要设备的操作控制参数和作用、主要工段具体的物料衡算与能量衡算，并以以上工艺数据为基础，进行了核心设备——三段式反应器的设计，包括每段的工艺参数、选用材料、具体尺寸、段与段之间的连接方式，并绘有各部分装配图。

关键词：甲醇氧化制甲醛；工艺设计；电解银；催化剂；反应器设计AbstractAs a basical chemical products, formaldehyde has been always demand for a broad market. In this paper, based on a lot of reading, I discussed the main physical and chemical properties and industrial uses of methanol and formaldehyde, summarized and compared the existing domestic and international industrial major synthesis technology of formaldehyde and production conditions, choosed silver as the catalysts to design the technology of the annual output of 50,000 tons of methanol oxidation to formaldehyde, I explored the specific process routes and the conditions, the main operation of equipment control parameters and functions, the main section in the specific mass balance and energy balance. Based on these peocess data, I designd the core equipment – three-stage reactor, including each piece of process parameters, material selection, specific size, section and paragraph of the connection between, and painted parts of the assembly drawing.Key-words：methanol oxidation to formaldehyde; technology design; electrolytic silver; catalyst; reactor design目录第1章绪论 (1)1.1甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途 (1)1.1.1甲醇理化性质 (1)1.1.2甲醇的主要工业用途 (2)1.1.3甲醛的理化性质 (3)1.1.4甲醛的主要工业用途及相关问题 (4)1.2由甲醇制甲醛的工艺方法概述 (5)1.2.1主要的工艺状况 (5)1.2.2两种主要工艺路线的比较 (7)1.3甲醛的生产 (7)1.3.1我国的生产情况 (7)1.3.2世界上的生产情况 (8)第2章年产5万吨甲醇制甲醛工艺设计 (9)2.1总述 (9)2.2工艺流程 (9)2.2.1反应段流程 (9)2.2.2吸收段流程 (10)2.2.3主要设备的工艺指标 (10)2.3关于催化剂 (11)2.3.1银氧化法对催化剂的技术指标和要求 (11)2.3.2催化剂活性下降的原因 (12)2.3.3生产过程中的防范措施 (13)2.4物料衡算 (13)2.4.1产品物料衡算 (13)2.4.2原料气物料衡算 (14)2.4.3关于反应产物的衡算 (14)2.5能量衡算 (15)2.5.1蒸发器 (16)2.5.2过热器 (17)2.5.3反应器中段 (17)2.5.4反应器下段 (18)第3章反应器设计 (20)3.1上段-氧化室 (20)3.1.1总述 (20)3.1.2塔径 (20)3.1.3壁厚 (20)3.1.4高度 (20)3.1.5封头 (21)3.2中段-换热器 (21)3.2.1总述 (21)3.2.2确定平均温度差Δt m (21)3.2.3假定总传热系数K (22)3.2.4计算传热面积A (22)3.2.5选择管程数、壳程数、尺寸、管数 (22)3.2.6确定外壳直径 (22)3.3下段-换热器 (23)3.3.1总述 (23)3.3.2确定相关参数 (23)3.4反应器结构 (23)3.4.1换热器外壳直径 (23)3.4.2换热器的材料、壁厚、封头、管板 (23)3.4.3换热器折流挡板 (23)3.4.4反应器流体进出口用钢管设计 (24)3.5法兰设计 (24)3.5.1上段法兰 (24)3.5.2中段法兰 (24)3.5.3其它法兰 (25)3.6结构装配图 (25)3.6.1上段-上封头 (26)3.6.2上段-中段连接、管板、换热管、催化剂 (26)3.6.3中段-下段连接、折流挡板 (27)3.6.4下段-下封头 (27)总结 (28)参考文献 (30)致谢 (32)第1章绪论1.1甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途1.1.1甲醇理化性质1.物理性质（1）概述甲醇（Methanol）是最简单的饱和一元醇类，分子式为CH3OH，相对分子质量为32.04。