年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计

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。

甲醇氧化制甲醛原理及工艺流程1.反应原理制备甲醛的工艺主要有甲醇空气氧化法、烃类直接氧化法和二甲醚催化氧化法、以液化石油气为原料非催化氧化法。

采用甲醇空气氧化法生产甲醛，主要有两种不同的工艺，其一是以电解银，浮石银为催化剂的银法工艺，使用这种方法时，甲醇在原料混合气中的操作浓度高于爆炸区上限(36 %) ，即在甲醇过量的情况下操作，由于反应氧化不足，反应温度较高，有脱氢反应同时发生，所以又称之为氧化—脱氢工艺。

其二是以Fe2O3 - MoO作为催化剂的铁法工艺，此法是在空气—甲醇混合气中甲醇浓度低于爆炸区的下限(小于 6.7 %) , 即在含有过量空气的情况下操作 ,由于空气过剩,甲醇几乎全部被氧化,所以又称此法为纯粹的氧化工艺。

国内普遍采用的“银催化法”。

银催化氧化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 、HCOOH 、HCOOCH3 等，在产品甲醛中含有少量未反应的甲醇。

主反应：CH3OH+1/2O2=CH2O+H2O+156.557 KJ/molCH3OH =CH2O+H2-85.270 KJ/molH2+1/2 O2= H2O+241.827 KJ/mol副反应：CH3OH+O2=CO+2H2O+393.009 KJ/molCH3OH+3/2O2=CO2+2 H2O+675.998 KJ/molCH3OH+1/2O2=HCOOH+246.73 KJ/molHCOOH=CO+H2O-10.278 KJ/mol2工艺流程甲醛生产工艺由以下工序组成：配制原料混合气，氧化反应，吸收，尾气燃烧及余热回收。

甲醇计量高位槽过滤蒸发加热阻火器空气过滤罗茨风机氢气输送过滤废气锅炉尾气包装计量成品甲醛喷淋吸收冷却余热锅炉氧化脱氢图 1简单工艺流程图2.1 原料工序本工序的任务是负责原料甲醇和空气的稳定输送，保证生产的连续性和安全性2.2 蒸发工序本工序的任务是负责甲醇的蒸发和原料气的制备，即制备能满足工艺要求的甲醇蒸汽、空气、水蒸汽三元混合原料气（生产高浓度甲醛时用尾气取代部分水蒸汽），在这里液态甲醇用蒸发方式转为气态，同时通入一定量的空气以供应反应所需要的氧气，为维持反应温度还混入一定量的水蒸汽（或尾气）以导走多余的反应热。

年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计The Design of Production Process of Formaldehyde byMethanol Oxidation(50kt/a)目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章甲醇氧化制甲醛工艺进展 (2)1.1甲醛简介 (2)1.2制甲醛的意义 (2)1.3甲醛生产现状及发展前景 (2)1.4工业上制备甲醛的方法 (3)1.4.1 银催化氧化甲醇制甲醛 (3)1.4.2铁钼法氧化甲醇制甲醛 (3)1.4.3 甲醇脱氢制甲醛 (4)1.5 Aspen Plus的简介 (5)1.5.1Aspen Plus的介绍 (5)1.5.2Aspen Plus的应用 (5)1.6 本课题研究的主要内容 (6)第二章甲醇氧化制甲醛生产工艺流程 (7)2.1工业生产甲醛制备方法对比 (7)2.2甲醛工艺流程 (7)2.2.1工艺条件的确定 (7)2.2.2反应原理 (7)2.2.3反应工艺过程描述 (8)第三章流程模拟 (10)3.1流程模拟概述 (10)3.1.1氧化反应工段 (11)3.1.2气液分离模块 (15)3.1.3吸收模块 (17)3.1.4精馏模块 (19)结论 (22)致谢.............................................................................................................. 错误！未定义书签。

参考文献 (23)年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计摘要：甲醛是有机化工重要的基本原料，应用非常广泛。

甲醇氧化制甲醛是工业生产甲醛的主要途径。

本设计采用Aspen plus软件，对铁钼法甲醇氧化制甲醛生产工艺进行了模拟与优化。

通过Aspen plus软件，对甲醛生产工艺模拟与优化，得出的工艺条件为：反应器的反应温度285℃，压力1bar，精制塔主要条件为：进料甲醛的流量168.315kmol/h，理论板数为36块，进料位置为第16块，压力3bar，回流比 3.6。

年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计本科毕业设计年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺生产过程设计The Design of Production Process of Formaldehyde byMethanol Oxidation(50kt/a)毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

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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。

5万吨甲醛装置（银法）仅供参考 工艺技术规程 生产操作规程 安全技术规程 安全检修规程 开车方案甲醛生产工艺技术规程1 产品说明1.1 产品名称：甲醛（俗称福尔马林） 1.2 主要物理性质指标名称类别纯甲醛37%甲醛水溶液外观 常温下为无色气体 无色透明液体（遇冷或存放时间长易变浑浊） 嗅味 剧烈刺激性气体 强烈刺激性气体 密度 0.815g/ml （-20℃） 1.11g/ml （18℃） 沸点-19.5℃99℃1.3 主要化学性质性质 反应列举加成反应 Na 2SO 3+CH 2O+H 2O ——CH 2(OH)SO 3Na+NaOH聚合反应 NCH 2O ——(HCHO)n 氧化反应 HCHO+1/2O 2——HCOOH 缩合反应6HCHO+4NH 3——(CH 2)6N 4+6H 2O1.4 质量标准：GB/T9009-1998指标名称质量指标优等品一等品 合格品密度（20℃g/cm 3） 1.075～1.114 甲醛含量%37.0～37.4 36.7～37.436.5～37.4 酸度（以甲酸计）%≤ 0.02 0.04 0.05 色度（铂—钴）号≤ 10 — — 铁含量%≤0.00010.0003（槽装） 0.0005（槽装） 0.0010（桶装）0.0010（桶装）甲醇含量% 由供需双方协商1.5 产品储存产品应存于不锈钢或铝质容器中（铁桶盛装时应采用不使产品变质的防腐涂料）。

储存温度应随产品中甲醇含量和储存时间的多少而异，当醇含量为2％，储存时间为10-12天时，则储存温度以28℃为宜,低于28℃易产生聚甲醛沉淀,必要时应加入阻聚剂。

1.6 产品用途甲醛是重要的基本有机化工原料，用途广泛。

目前，最大的消费市场是制造脲醛和酚醛树脂。

脲醛树脂的最终用途是做各种人造板的粘合剂等。

酚醛树脂主要也用作胶合板的粘和剂，其次是作绝热板、隔音板、玻璃纤维板等。

甲醛还大量用于制造聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶纤维）、季戊四醇、乌洛托品、聚甲醛和精细化学品等产品。

甲醇氧化法生产甲醛生产工艺及环境摘要：本文通过对甲醇氧化法生产甲醛过程中需要使用到的原料和产品进行简单介绍，对甲醛生产工艺流程进行分析，并分析工艺流程中主要污染工序及其对环境产生的影响。

关键词：甲醇氧化法甲醛生产工艺流程环境影响目前我国生产甲醛的主要方法就是利用甲醇氧化法。

本文将以每年生产1.5万吨甲醛的生产厂为例，介绍甲醇氧化法生产甲醛的主要工艺流程和生产过程中对环境造成的一定影响及其产生的主要污染物。

一、原料及产品简介甲醛是一种广泛运用于化工、医药等行业的化工原料。

甲醛最主要是用作生产酚醛、聚甲醛等树脂原料，还能够用于生产维尼纶、乌洛托品等化工产品，甲醛还可以用作消毒剂和防腐剂。

甲醛的分子式为CH2O，机构式为HCHO，其相对分子量为30，是一种最简单的脂肪醛。

甲醛常温下无色并具有强烈刺激性气味，易溶于水，可燃，在空气中易形成爆炸性混合物[1]。

甲醛具有毒性，空气中只要含有1mg/L甲醛就会对眼鼻喉产生强烈刺激。

当接触到液态甲醛时，会引起眼部烧伤和皮肤过敏。

此外，通过细菌和哺乳动物的培养实验证实甲醛可使有机体发生变异。

由于一直无法证明甲醛是否有致癌作用，因此国际标准规定甲醛8h工作环境允许的甲醛浓度为0.75mg/L，15min工作环境允许的甲醛浓度为2mg/L[2]。

生产甲醛的主要原料为甲醇，甲醇的分子式为CH4O，其机构式为CH3OH，其相对分子量为32，是一种易挥发的无色液体。

纯度高的甲醛带酒精气味，纯度低的甲醛散发出刺鼻气味。

甲醇具有毒性，能够与水、苯等有机溶剂进行混合。

甲醇和甲醛一样能够在空气中形成爆炸性混合物，因此规定了一个空气中甲醇许可浓度标准：空气中甲醇许可浓度标准表二、生产工艺及流程在过量空气（甲醇蒸汽的空度控制在安全区间内，即17%）的条件下，甲醇气体与空气混合在催化剂上进行氧化反应，催化剂通常为金属氧化物，常为Fe2O3-MoO3，反应过程中放出大量热量，生成的气态甲醛经过冷却吸收后，形成浓度为37%的甲醛溶液。

1五万吨/年甲醇制甲醛物料平衡及其单吨消耗年产5万吨甲醛装置，年生产日按330天计1-3单吨消耗及产汽量本物料平衡据国内某大型厂实际查定数据测算，其演算过程示意见附件1;附件1, 5万吨甲醛物料与能量平衡演算过程示意:加甲醇量加空气量CH3OH H2O O2 N2 H2O2804.437 9.850006 2814.2875kg/h 798.6491 2934.465 69.97688 3803.0912Nm3/h87.70491 0.547189 88.2521kmol/h 35.65398 131.0029 3.123968 169.7809kmol/h以出口反算2807.2086 9.859739 2817.0684kg/h87.7252693 0.547763 88.273kmol/h物料表燃烧热0 0.849 0 42 1.13 0.052344 1.78062 0 0 0 燃烧热0 283 280 565 727 890.31密度 1.964 1.25 1.429 0.089 1081 790 0.714 990 1.25 1.23 分子量44 28 32 2 30 32 16 18 28 46 组份CO2 CO O2 H2 HCHO CH3OH CH4 H2O N2 HCOOH尾气(V/V)0.0310 0.0030 0.004 0.15 0.002 0.000072 0.002 0.04963 0.758298 05.3555 0.5183 0.6910 25.9139 0.3455 0.0124 0.3455 8.5740 131.0029 0.0000产品(M/M) 0.3743 0.012 0.6136 0.0001加蒸汽量H202533.3151kg/h140.7397kmol/h45.81201.0000172.75911.0000生成蒸汽kg/h78.76684 2.367424215.207632 0.0137242绝对压力温度蒸汽比容蒸汽密度液体焓蒸汽焓汽化热反应生成蒸汽kPa m3/kg kg/m3kJ/kg kJ/kg kJ/kg kg/h 350 138.8 0.524 1.9074 583.76 2736.1 2152.3400 143.4 0.463 2.1618 603.61 2742.1 2138.5 -2555.58272363.005 75.75758 0 3873.73737 0.6313131 6313.1313kg/h 反应需甲醇尾气甲醇量产品甲醇量生甲醇量生甲醇单耗甲醇转化率甲醛选择性甲醛收率CH30H+1/202 HCH0+H20 CH30（反）CH30H（尾）CH30（H 产）kg/tCH30H2731.0530 0.398037 75.7575758 2807.2086kg/h 2817.068 0.446224 0.972871 0.926967 0.901819 CH30H+3/202 C02+2H20 反应选择性CH30H+02R1 R2 R3 R4 R5 R6 CH30H+H20.619283 0.307684 0.062751 0.006073 0.004048 0.000161 1.00 CH30H+02投料氧醇比水醇比甲醇空气水配料浓度配料后甲M/M0.4064 1.64617856 1 1.93537 1.646179 醇/ 配料0.5192174后水。

甲醇氧化制甲醛原理及工艺流程The manuscript was revised on the evening of 2021甲醇氧化制甲醛原理及工艺流程1.反应原理制备甲醛的工艺主要有甲醇空气氧化法、烃类直接氧化法和二甲醚催化氧化法、以液化石油气为原料非催化氧化法。

采用甲醇空气氧化法生产甲醛，主要有两种不同的工艺，其一是以电解银，浮石银为催化剂的银法工艺，使用这种方法时，甲醇在原料混合气中的操作浓度高于爆炸区上限(36 %) ，即在甲醇过量的情况下操作，由于反应氧化不足，反应温度较高，有脱氢反应同时发生，所以又称之为氧化—脱氢工艺。

其二是以Fe2O3 - MoO 作为催化剂的铁法工艺，此法是在空气—甲醇混合气中甲醇浓度低于爆炸区的下限(小于 %) ,即在含有过量空气的情况下操作,由于空气过剩,甲醇几乎全部被氧化,所以又称此法为纯粹的氧化工艺。

国内普遍采用的“银催化法”。

银催化氧化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、HCOOH、HCOOCH3等，在产品甲醛中含有少量未反应的甲醇。

主反应：CH3OH+1/2O2=CH2O+H2O + KJ/molCH3OH =CH2O+H2 KJ/molH2+1/2 O2= H2O + KJ/mol副反应：CH3OH+O2=CO+2H2O + KJ/molCH3OH+3/2O2=CO2+2 H2O + KJ/molCH3OH+1/2O2=HCOOH + KJ/molHCOOH=CO+H2O KJ/mol2 工艺流程甲醛生产工艺由以下工序组成：配制原料混合气，氧化反应，吸收，尾气燃烧及余热回收。

图1 简单工艺流程图原料工序本工序的任务是负责原料甲醇和空气的稳定输送，保证生产的连续性和安全性蒸发工序本工序的任务是负责甲醇的蒸发和原料气的制备，即制备能满足工艺要求的甲醇蒸汽、空气、水蒸汽三元混合原料气（生产高浓度甲醛时用尾气取代部分水蒸汽），在这里液态甲醇用蒸发方式转为气态，同时通入一定量的空气以供应反应所需要的氧气，为维持反应温度还混入一定量的水蒸汽（或尾气）以导走多余的反应热。

年产15万吨甲醇工艺设计With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tonsof Methanol Process Design年产15万吨甲醇工艺设计摘要：甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。

近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用[1]，甲醇的需求大幅度上升。

为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此15万t/a 的甲醇项目。

设计的主要内容是进行物料衡算、热量衡算和主要设备的计算。

本设计采用低压下利用Lurgi工艺合成甲醇;三塔精馏工艺精制甲醇，并对常压精馏塔进行工艺设计，设计出塔径为1600mm、填料层高度为17800mm、塔高为25640mm的填料精馏塔;此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。

关键词: 工艺流程；甲醇合成；气体精馏With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tons ofMethanol Process DesignAbstract: Methanol is a kind of very important organic raw materials, also a kind of fuel and the basis of chemicals products. Methanol occupies an important position in national economy. With the development of methanol affiliate products, especially the application of methanol fuel [1], the demand of methanol is rising sparkly. In order to meet the need of economic development of methanol, we carry out the project of 150 thousand t/a methanol. The main content of design are material balance, energy balance and the design of main equipment. The Lurgri technique is used for synthesizing methanol; Methanol is refined by three towers distillation process, and this process choose to design the atmospheric distillation tower, which packing column height is 17800mm, the diameter of tower is 1600 mm, the total height is 25640mm; In addition to strictly control the “three waters” emissions, this process make full use of water heat, reduce the energy consumption and safeguard personnel safety and hygiene.Key word: technological process; methanol synthesis; the methanol distillation引言甲醇是当代中国煤制化学品中最具代表性的产品，产能大、使用范围广、后续产品多、大规模生产技术成熟，无疑是煤化工产业最重要的产品。

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。

年产15万吨甲醇合成工段工艺设计Process Design of 150 kt/a Methanol Synthesis Section目录摘要 ........................................................................................................... (I)Abstract..................................................................................................................... I I 引言 (1)第1章概述 (2)1.1甲醇的概述 (2)1.1.1理化性质 (2)1.1.2制法 (2)1.1.3用途 (2)1.1.4健康危害 (3)1.1.5市场分析 (3)1.2焦炉煤气 (3)1.2.1概述 (3)1.2.2构成 (4)1.2.3特点 (4)1.3甲醇的生产方法 (4)1.4焦炉煤气制甲醇的发展前景 (5)第2章甲醇的合成 (6)2.1甲醇合成的基本原理 (6)2.2.1温度 (7)2.2.2压力 (8)2.2.3原料气组成 (8)2.2.4空间速率 (9)2.3甲醇合成的工艺流程 (9)2.4甲醇合成反应器 (10)2.4.1工艺对甲醇合成反应器的要求 (10)2.4.2合成反应器的结构和材质 (11)2.4.3反应器的材质 (13)第3章物料衡算 (14)3.1物料衡算 (14)3.2能量衡算 (16)第4章甲醇合成塔的工艺计算 (23)4.1传热面积及催化剂用量 (23)4.1.1传热面积 (23)4.1.2催化剂用量 (23)4.2换热管的选用及排列 (23)4.2.1管子的选用 (23)4.2.2管子的排列 (23)4.3壳体和封头的计算 (23)4.3.1壳体直径 (23)4.3.2壳体厚度 (23)4.3.3封头的确定 (24)4.4管子拉脱力的计算 (24)4.5管板、折流板的确定 (25)4.5.1管板 (25)4.5.2折流板 (25)4.6支座的设计 (25)结论 (27)致谢 ........................................................................................ 错误!未定义书签。

甲醛生产工艺流程具体工艺流程如下:原料甲醇由甲醇计量槽经甲醇泵输送至甲醇高位槽，保持一定流量经过滤后进入甲醇蒸发器，同时由罗茨鼓风机将经过滤后的空气送入甲醇蒸发器底部。

甲醇经加热*后气化及空气夹带，与空气形成二元混合气；再和通入一定流量的蒸汽相混合，形成三元混合气，三元混合气经过热器过热后，逐进入阻火过滤器，再次过滤后三元混合气进入氧化器，在氧化室加热元件的高温与电解银催化剂的作用下，发生氧化脱氢反应。

反应气体快速经过氧化器急冷段并在急冷段的冷却下，进入1#吸收塔循环吸收，循环液部分采出即为成品甲醛溶液(浓度37%左右)，并送入甲醛计量槽及甲醛成品槽。

经1#吸收塔循环吸收后的尾气进入2#吸收塔，以脱盐水作为吸收剂，经2#吸收塔循环吸收后的尾气*，经尾气液封槽，最终进入尾气处理装置作为燃料燃烧，燃烧后的尾气直接进入大气，达到零污染排放。

尾气处理装置所副产蒸汽可并网外供。

氧化器总的来讲, 不论什么样的工艺路线, 先进的也好不那麽先进的也罢, 只要是以甲醇为原料，总是离不开甲醇的输送、蒸发、原料气( 空气、配料、甲醇气) 的净化, 过滤阻火, 转化反应, 冷却吸收，产品贮运等环节。

各环节手段不同以及不同的组合方式形成不同的工艺路线。

下面先按操作单元的异同作一介绍.首先来看原料的计量 , 它是统计单耗高低的一个手段 , 因不同厂家统计方法的不同可以表现出相当悬殊的单耗差别 . 一般的计量用计量罐 , 靠事先标示好的刻度，计量出甲醇、甲醛的重量。

实际上它得到的是体积数 , 受气温和介质含量影响较大 , 冬夏的单耗就可能有很大不同 . 有些厂家有各种各样的流量计好一些的还带有压力、温度补偿 , 可靠性也就高一些。

计量好的甲醇进系统有两种方法。

一种用泵将甲醇打入高位槽 , 然后依靠位差压入蒸发系统。

另一种用泵直接进料 , 前一种易受系统压力影响 , 也有一定的挥发损失 , 后一种需要上料泵不停运转 , 如泵出现故障 , 则处理要及时果断，防止断料造成的蒸发器低液位引发安全事故 .在蒸发器中甲醇受热蒸发 , 其热源有水蒸气、热水、热甲醛溶液等 . 水蒸气来自系统自产或外管网 , 一般为低压蒸气。

目录摘要 (1)Abstract (1)1. 产物甲醛概述 (2)1.1 甲醛的性质及用途 (2)1.1.1甲醛的理化性质 (2)1.1.2甲醛的应用及相关问题 (3)1.2甲醛的生产 (3)1.2.1 我国的生产情况 (3)1.2.2 世界的生产情况 (4)2. 甲醛的生产工艺介绍 (4)2.1 甲醛的生产方法 (4)2.1.1 甲醇过量法（银催化法） (5)2.1.2 空气过量法（铁钼催化法） (6)2.2 生产工艺影响因素 (6)2.3化学反应器的分类 (7)2.3.1 按聚集状态分类 (8)2.3.2 按反应器形状分类 (8)2.3.3 按操作方式分类 (8)2.3.4 按流动状态分类 (8)2.3.5 按换热方式分类 (9)3.工艺流程简述 (9)3.1 工艺流程框图 (9)3.2 银催化法对催化剂的选择 (9)3.3 生产方法的选定 (10)4. 工艺计算 (10)4.1 设计任务 (10)4.2 物料衡算 (10)4.2.1 化学反应 (10)4.2.2 反应器进出口物料衡算表 (11)4.3 能量衡算 (11)4.3.1 反应热 (11)4.3.2 冷凝热 (12)4.3.3 转化气带出的热量 (12)5. 反应器工艺尺寸计算 (13)5.1催化剂床层高度及直径计算 (14)5.2 反应床层阻力降计算 (14)5.3 反应器冷却段工艺计算 (15)5.3.1 混合气体的性质 (16)5.3.2 反应器急冷段 (17)5.3.2.1计算管数及管长 (17)5.3.2.2 传热系数K 的校核 (18)5.3.2.3 计算管程压力降 (19)5.3.3 反应器壳体直径的确定 (19)5.3.4 反应器封头的选择 (20)5.3.5 反应器总高度的确定 (20)结束语 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)年产5万吨甲醛工艺设计---氧化反应器的设计摘要：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5万吨甲醛的生产工艺。

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

ABSTRACT: (1)1. 概述 (2)1.1性状及用途 (2)1.2甲醛的生产工艺 (2)1.2.1尾气循环法 (2)1.2.2 甲缩醛氧化法法 (3)1.2.3 银催化法 (3)1.2.4 其他方法 (3)1.3我国甲醛工业的发展及需求状况 (3)1.3.1 甲醛工业的发展 (3)1.3.2 我国甲醛需求状况 (5)2. 原料、辅助原料及产品的主要技术规格 (5)3. 工艺介绍 (6)4. 换热器及设计方案简介 (7)4.1换热器 (7)4.2设计方案简介 (8)4.3换热器类型选择 (10)4.4流径的选择 (10)4.5流速的选择 (11)4.6材料的选择 (11)4.7管程结构 (11)5. 换热器方案确定及工艺计算 (12)5.1确定物性数据..... (13)5.2计算热负荷和冷却用水量 (14)5.3计算流体的平均传热温差 (14)5.4估算传热面积...... .. (15)5.5选择冷凝器类型规格 (15)5.6核算压强降 (16)5.6.1 管程压强降 (17)5.6.2 壳程压强降 (17)5.7核算总传热系数 (17)5.7.1 管程对流传热系数 (18)5.7.2 壳程对流传热系数.............................................................. 错误！未定义书签。

5.8污垢热阻 (19)5.9总传热系数 (19)6. 换热器主要结构尺寸和设计计算结果 (19)结束语 (20)参考文献 (21)谢辞 (22)设计体会和总结 (23)附图 (24)年产5万吨甲醛的工艺设计-一吸塔换热器的设计摘要：甲醛是重要的化工产品，本文主要承担换热器的设计，根据物料衡算及热量衡算结果，确定了换热器的工艺参数、类型及特征尺寸，类型及特征尺寸：公称直径400mm、公称面积32.5m2、管数94、管长4.5m；采用管板式换热器，并对换热器进行了流体力学和热力学的核算.结果表明所设计的换热器符合要求。

甲醇氧化制甲醛原理及工艺流程1.反应原理制备甲醛的工艺主要有甲醇空气氧化法、烃类直接氧化法和二甲醚催化氧化法、以液化石油气为原料非催化氧化法。

采用甲醇空气氧化法生产甲醛，主要有两种不同的工艺，其一是以电解银，浮石银为催化剂的银法工艺，使用这种方法时，甲醇在原料混合气中的操作浓度高于爆炸区上限(36 %) ，即在甲醇过量的情况下操作，由于反应氧化不足，反应温度较高，有脱氢反应同时发生，所以又称之为氧化—脱氢工艺。

其二是以Fe2O3 - MoO 作为催化剂的铁法工艺，此法是在空气—甲醇混合气中甲醇浓度低于爆炸区的下限(小于 %) ,即在含有过量空气的情况下操作,由于空气过剩,甲醇几乎全部被氧化,所以又称此法为纯粹的氧化工艺。

国内普遍采用的“银催化法”。

银催化氧化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、HCOOH、HCOOCH3等，在产品甲醛中含有少量未反应的甲醇。

主反应：CH3OH+1/2O2=CH2O+H2O + KJ/molCH3OH =CH2O+H2 KJ/molH2+1/2 O2= H2O + KJ/mol副反应：CH3OH+O2=CO+2H2O + KJ/molCH3OH+3/2O2=CO2+2 H2O + KJ/molCH3OH+1/2O2=HCOOH + KJ/molHCOOH=CO+H2O KJ/mol2 工艺流程甲醛生产工艺由以下工序组成：配制原料混合气，氧化反应，吸收，尾气燃烧及余热回收。

图1 简单工艺流程图原料工序本工序的任务是负责原料甲醇和空气的稳定输送，保证生产的连续性和安全性蒸发工序本工序的任务是负责甲醇的蒸发和原料气的制备，即制备能满足工艺要求的甲醇蒸汽、空气、水蒸汽三元混合原料气（生产高浓度甲醛时用尾气取代部分水蒸汽），在这里液态甲醇用蒸发方式转为气态，同时通入一定量的空气以供应反应所需要的氧气，为维持反应温度还混入一定量的水蒸汽（或尾气）以导走多余的反应热。