年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺及反应器设计 (1)

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。

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。

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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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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。

年产5万吨聚甲醛项目项目建议书、企业基本情况河南省淇县华源化工有限公司始建于1973年，隶属于淇县发改委，现有职工850人，其中工程技术人员125人，中级及中级以上职称的科技人员68人。

占地面积15万平方米，固定资产原值1.3亿元，固定资产净值1.05万元。

企业主导产品年生产能力：甲醇7万吨、甲醛2万吨，是中原周边省市醇类、醛类加工生产规模最大的企业之一。

企业重视科技进步和产品质量，以煤为原料生产甲醇工艺在国内属于首创。

目前，现有甲醇生产装置采用了国家“九五” 科技重点推广项目中的6项高科技技术，生产过程中的主要工序全部实现了计算机控制。

生产技术装置属于九十年代国内先进水平。

产品质量长期保持优于GB338 —85标准，主要指标达到联邦AA级标准，“企腾”牌甲醇先后荣获“中国金奖产品博览会金奖”、“上帝信得过产品”省消协“用户满意产品”等荣誉，在用户中视为免检产品。

产品畅销于京、津、沪、江苏、湖北、山东等20多个省市和地区，取得了较好的经济效益，各项经济技术指标在同行业中处于优势地位。

企业先后荣获“省AAA 级信用企业”、“省科技进步先进集体”、“省‘安康杯’优胜企业”、“学邯钢先进单位”、“市科技开发先进单位”、“市五一”劳动奖状、“市质量管理先进单位”、“市安全文明生产先进集体”、“市重合同守信用单位”等荣誉。

二、项目产品方案及建设规模1、产品方案：聚甲醛树酯2、规模：年产聚甲醛树酯5万吨3、质量标准：质量标准按ASTM规格要求。

三、项目产品简介聚甲醛学名聚氧亚甲基，英文名称为Acetalresin,Polyoxymethylene,Polyacetal, 简称为POM，俗称赛钢。

聚甲醛是由三聚甲醛经溶液聚合、本体聚合、辐射聚合或气相聚合后，再用酯化或醚化等方法，使端基封闭，造粒而得。

聚甲醛分为均聚甲醛和共聚甲醛两种，均聚甲醛由无水聚甲醛聚合而得，共聚甲醛是由三聚甲醛与少量二氧戊环的共聚产物。

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。

年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计The Two-tower-distillation Process Design of50Kt/a Methanol目录摘要 ....................................................................................................................... Abstract ................................................................................................................引言 .......................................................................................................................第1章综述...................................................................................................1.1 甲醇的性质和用途 ....................................................................................................1.1.1 甲醇的性质..............................................................................................................1.1.2 甲醇的用途..............................................................................................................1.2 甲醇的发展状况 ........................................................................................................1.2.1 甲醇的生产工艺发展 .............................................................................................1.2.2 甲醇市场状况 .........................................................................................................1.2.3 甲醇的发展方向 .....................................................................................................第2章工艺流程...............................................................................................2.1 甲醇精馏工艺的概况 ................................................................................................2.1.1 精馏原理..................................................................................................................2.1.2 甲醇精馏的任务 .....................................................................................................2.1.3 甲醇精馏工艺流程的选择 .....................................................................................2.1.4 甲醇精馏设备的选择 .............................................................................................2.1.5 甲醇精馏操作压强的选择 .....................................................................................2.1.6 甲醇精馏物料进料热状态的选择 .........................................................................2.1.7 甲醇精馏加热方式的选择 .....................................................................................2.2 甲醇双塔工艺流程说明 ............................................................................................第3章工艺计算...............................................................................................3.1 物料衡算.....................................................................................................................3.1.1 预塔物料衡算 .........................................................................................................3.1.2 主塔物料衡算 .........................................................................................................3.2 热量衡算.....................................................................................................................3.2.1 预塔的热量衡算 .....................................................................................................3.2.2 主塔的热量衡算 .....................................................................................................3.2.3 精馏系统能量结果汇总 .........................................................................................第4章精馏塔和接管的设计...........................................................................4.1 设计任务和条件： ....................................................................................................4.2 设计方案的确定 ........................................................................................................4.3 塔板数的确定 ............................................................................................................4.3.1 各点的甲醇摩尔分数 .............................................................................................4.3.2 处理能力..................................................................................................................4.3.4 最小回流比..............................................................................................................4.3.5 理论板数..................................................................................................................4.3.6 进料位置..................................................................................................................4.3.7 全塔效率的估算 .....................................................................................................4.3.8 实际板数..................................................................................................................4.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据 ........................................................................4.4.1 操作压力及温度 .....................................................................................................4.4.2 平均摩尔质量的计算 .............................................................................................4.4.3 平均密度及体积流量的计算 .................................................................................4.4.4 平均粘度的计算 .....................................................................................................4.4.5 平均表面张力的计算 .............................................................................................4.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ....................................................................................4.5.1 塔径计算..................................................................................................................4.5.2 塔总体高度计算 .....................................................................................................4.5.3 塔体壁厚计算 .........................................................................................................4.6 塔板主要工艺尺寸的计算 ........................................................................................4.6.1 溢流装置的计算 .....................................................................................................4.6.2 塔板布置及浮阀数目与排列 .................................................................................4.7 塔板流体力学验算 ....................................................................................................4.7.1 汽相通过浮阀塔的压降 .........................................................................................4.7.2 淹塔..........................................................................................................................4.7.3 雾沫夹带..................................................................................................................4.8 塔板负荷性能图 ........................................................................................................4.8.1 雾沫夹带线..............................................................................................................4.8.3 液相负荷上限线 .....................................................................................................4.8.4 漏液线......................................................................................................................4.8.5 液相负荷下限线 .....................................................................................................4.9 接管计算.....................................................................................................................4.9.1 进料管......................................................................................................................4.9.2 回流管......................................................................................................................4.9.3 塔底出料管..............................................................................................................4.9.4 塔顶蒸汽出料管 .....................................................................................................4.9.5 塔底蒸汽进气管 .....................................................................................................4.9.6 浮阀塔设计计算结果总表 .....................................................................................结论 .......................................................................................................................致谢 ......................................................................................... 错误！未定义书签参考文献 ...............................................................................................................附录 (48)年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计摘要：甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味，分子式为CH3OH。

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。

年产5万吨甲醛生产用固定床反应器设计 Yibin University化学反应工程课程设计题目50×104ty甲醛生产用固定床反应器设计专业学生姓名学号年级指导教师职称博士后副教授化学与化工学院二〇一三年六月目录50×104ty甲醛生产用固定床反应器设计 1Fixed-bed Reactor Design of 50×104ty Formaldehyde 1 1 概述211 银法制甲醛生产工艺 212 铁钼催化氧化法 22 原料辅助原料产品的主要技术规格 421 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标 422 原辅料规格及消耗配比 423 产品质量标准 53 反应工段工艺简介 64 反应工段工艺计算741 催化反应过程的物料衡算7411 计算用原始数据7412 化学反应742 合成甲醛过程的热量衡算9421 各物质比热容的计算9422 各物质焓值的计算105．反应器工艺尺寸计算1251 反应器型式的确定1252 合成甲醛反应器几何尺寸的确定12521 设计依据12523 列管根数的确定15524 列管式固定床反应器壳体内径的确定15 6 设计体会18参考文献1950×104ty甲醛生产用固定床反应器设计摘要选用铁钼法以甲醇空气和水蒸气为原料经预热反应换热后得甲醛产品设计5万吨工业级甲醛根据反应特征采用等温固定床列管式反应器物料衡算确定了反应器的工艺参数类型及特征尺寸容器内径1500 mm列管根数为1805根三角形排列管长6000mm关键词甲醛设计反应器Fixed-bed Reac tor Design of 50×104ty FormaldehydeAbstract Industrial grade formaldehyde of 50 000 ton per year was designed via iron molybdenum process methanol air and water vapor as raw material by preheating the reaction and heat transfer According to the reaction characteristics isothermal packed-bed reactor tube was chose and at same time according to material balance process parameters type and feature size determine The reactor diameter is 1 500 mm the number of tubes is 1805 equilateral triangle arranged and the length of tube is 6000mmKey words Formaldehyde Methanol Design Fixed-bed reactor1 概述甲醛是最简单的醛结构简式为HCHO通常把它归为饱和一元醛但它又相当于二元醛甲醛是一种无色具有刺激性且易溶于水的气体易溶于水醇和醚甲醛在常温下是气态通常以水溶液形式出现它有凝固蛋白质的作用其35～40的水溶液通称为福尔马林常作为浸渍标本的溶液甲醛是一种重要的有机原料为较高毒性的物质在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位甲醛属用途广泛生产工艺简单原料供应充足的大众化工产品是甲醇下游产品种中的主干甲醛除可直接用作消毒杀菌防腐剂外合成树脂表面活性剂塑料橡胶皮革造纸染料制药农药照相胶片炸药建筑材料以及消毒熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛人造板工业发达对甲醛的需求量甚大甲醛的用途非常广泛可以说甲醛是化学工业中的多面手甲醛的生产方法有多种目前工艺比较成熟的有甲醇空气氧化法其中包括甲醇过量法和空气过量法甲缩醛氧化法其中利用甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两类不同的工艺[1]其一是采用银催化剂的甲醇过量法也称银催化法简称银法其二是采用铁钼氧化物催化剂的空气过量法也称铁钼催化法简称铁钼法11 银法制甲醛生产工艺银法制甲醛是早期生产甲醛的主要方法是在过量甲醇甲醇蒸汽浓度控制在爆炸区上限37％以上条件下甲醇汽空气和水汽混合物在金属型催化剂上进行脱氢-氧化反应通常采用Ag催化剂故称为Ag该方法是用银作催化剂最好使用电解银催化剂甲醛的收率可达87甲醇与空气的混合物为原料在固定床反应器中进行催化氧化反应生成甲醛反应温度在550～700℃之间甲醇空气在蒸发器汽化后再加入一定量的水蒸汽形成三元混合气经过过热和过滤后在电解银催化剂作用下生成甲醛甲醛反应气经过急冷段和冷却段回收部分热量后用脱盐水吸收得到37～40的甲醛产品12 铁钼催化氧化法我国采用铁钼法生产甲醛虽在60年代已经开始使用但技术进展缓慢由于催化剂性能和工艺控制问题生产水平较低直到90年代引进国外成套设备技术后才改变了我国铁钼法甲醛生产水平不如银法的状况铁钼氧化物催化剂属甲醇单纯氧化制甲醛工艺在空气过量的情况下进行以体积计为94左右甲醛几乎全部被氧化其触媒是一种铁和钼氧化物的混合物以片状球型或者颗粒形式装入管式氧化器列管中开车时由管间的导热油循环加热到260℃氧化反应发生后由导热油拆热装置运行相当稳定性能重现性非常好抗氧化性优良能在较低的温度下300～380℃进行反应从而减少副反应的产生具有较高的选择性可不通过精馏直接获得低醇的55左右的高浓度甲醛由于催化剂装填在列管内能够很好地把握床层的均匀度不会出现裂缝翻身等现象固催化剂的寿命长达一年以上2 原料辅助原料产品的主要技术规格21 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标表1 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标对比项目银法铁钼法投资比 100 115～130 甲醇单耗kgt 445～470 420～437 项目银法铁钼法能耗节余美元t 62 119 生产成本比10 10 反应温度37 7 甲醇质量分数600～700 280～350 催化剂寿命月3～6 12～18 甲醛质量分数37～40 55～60 产品醇含量4～8 05～15 产品酸含量100～200 200～300 收率86～90 95～98 组分电解银或载体银Fe-Mo 对毒物敏感大小失活原因烧结或中毒Mo升华综上可知我组选择铁钼催化法生产甲醛22 原辅料规格及消耗配比表2 原辅料规格及消耗配比原辅料规格配比摩尔比原料甲醇99 36 原料空气100 1 催化剂和985 2～3之间23 产品质量标准表3 铁钼法生产甲醛的产品组成外观无色透明液体无机械杂质无游离水甲醛含量甲醇含量酸含量㎎㎏37～55005～15200～3003 反应工段工艺本设计所采用的生产工艺流程[3]如下将含量约为84％的甲醇在甲醇预热器中预热到沸点然后再通过蒸发器在其沸点下将甲醇从液态变为气态然后和经空气预热气预热的空气混合其中空气中所含氧气的含量约为10％再经过一个预热器将混合气体升温到进入反应器进行反应最终获得纯度为37的产品甲醛图1 反应工段工艺流程图4 反应工段工艺计算本工艺[4]是在压力为1个大气压温度为350 ℃下在铁钼催化剂上进行的等温气固相催化反应41 催化反应过程的物料衡算411 计算用原始数据此处所选的原始数据均为年产5万吨甲醛的中间试验数据进入反应器时甲醇含量约为84氧气含量约为10体积分数进料空气和甲醇的摩尔比为36表4 原料气的组成摩尔比CH3OH O2 H2O N2 10 8 52 29 412 化学反应主反应[5]平行反应表5 反应中涉及到的物质的相对分子质量CH3OH O2 HCHO N2 H2 CO H2O 32 32 3003 28 2 28 18 413 物料衡算过程催化合成甲醛过程是一个连续流动反应在定态下其物料衡算基本公式本工艺计算[6]以生产5万吨甲醛按300天计工业级别的甲醛质量分数为37则每小时生产工业级别的甲醛的量为其物质的量为并以其为基准4141 反应器进口物料的计算根据表3表5中各组分的数据计算可得纯甲醇的物质的量空气的物质的量氧气的物质的量氮气的物质的量水蒸气的物质的量表6原料气的组成及含量物质摩尔分数物质的量kmolh10 9006 8 6809 52 4460129 25290 4142 反应器出口物料的计算未反应的甲醇的物质的量[7]生成甲醛的物质的量水蒸气的物质的量未反应的氧气的物质的量氮气的物质的量二氧化碳的物质的量一氧化碳的物质的量甲烷的物质的量氢气的物质的量甲酸的物质的量表7 反应器出口主要气体的组成及含量物质摩尔分数物质的量kmolh0004 36 009 8556059 53229 003 2479028 25290 001 901 42 合成甲醛过程的热量衡算热量衡算[8]过程以常压下的气体为计算基准反应气体于常压下进入反应器在催化剂作用下进行恒温反应反应器出口气体以离开反应器总的热量衡算式为421 各物质比热容的计算每个组分的热容与温度的函数式即CpabTcT2表8 各物质平均温度为的物性物质2817 6297 -07494 2733800 2732 6226 -09502 2733800 2916 1449 -2022 27338001840 10156 -2868 2731000Cp28176297×10-3T－07494×10-6T2Cp27326226×10-3T－09502×10-6T2Cp29161449×10-3T－2022×10-6T2Cp184010156×10-3T－2868×10-6T2把T3352731560815K带入上述公式得Cp28176297×10-3×60815 －07494×10-6 5731523172同理可计算其他物质的比热容[9]其结果如下表表9 各物质在平均温度为的物质 3172 3075 3722 6956 422 各物质焓值的计算计算焓时的参考态350℃101325Kpa各物质均为气态故反应器出口各物质的焓为零又甲醇的消耗量为由得即为了维持反应器内温度为350℃应每小时从反应器移走的热量43 导热油用量的确定列管式固定床反应器的壳程走导热油移走反应放出的热量使导热油从200 ℃升温到320 ℃表10 导热油的物性数据名称平均分子量密度比热容汽化热导热系数导热油 252 1005 240 272 0458 由得导热油用量5．反应器工艺尺寸计算51 反应器型式的确定选择并确定工业反应器的型式和结构一要掌握工业反应器的要求根据反应工程的理论对反应过程作出合理的反应器类型选择二要熟悉和掌握各种反应器的类型及其基本传递特征固定床反应器是用来进行气固催化反应的典型设备按操作及床层温度分布的不同可分为绝热式等温式和非绝热非等温三种类型常用的固定床反应器下部设有多孔板板上放置固体催化剂颗粒气体自反应器顶部通入流经催化剂床层反应后自反应器底部引出催化剂颗粒保持静止状态故称固定床反应器当用于反应器热效应较小的场合时反应器传热问题易于解决其反应器直径较大设备为简单的筒体式合成甲醛的反应器有很多类型但是由于合成甲醛的反应是一个放热反应反应热效应大为使反应始终处于较高的速度进行必须及时移走反应热量因此按照不同的移热方法反应器可分为等温固定床列管式和绝热冷激型多段式两大类由于等温固定床列管式反应器温度便于控制目前采用较多所以工艺采用等温固定床列管式反应器这种反应器的优点是采用管束式合成塔这种合成塔的温度几乎是恒定的反应温度恒定的好处一是有效抑制了副反应二是催化剂的使用寿命长52 合成甲醛反应器几何尺寸的确定在工程上要确定反应器的几何尺寸首先得确定一定生产能力下所需的催化剂容积再根据工程实验所提供的反应器资料最后确定出反应器的几何尺寸521 设计依据生产规模50000 ta 37年生产时间7200 h即300 d甲醛生产能力Wp522 催化剂容积的计算5221 催化剂用量的计算合成甲醛的反应是一个气固相催化反应催化剂的用量需要根据反应工程上通过单位催化剂列物料衡算的动力学方程才能得出合成甲醛的动力学方程为其中M甲醇O氧气W水式中各物质摩尔分数的计算合成甲醛的反应在转化率为96时到达平衡达平衡时总的物质的量为则各物质的摩尔数分别表示为求解动力学方程由定义有查得令即则两边同时积分得其中用辛普森数值积分法求解定积分数值积分法[10]为其中实用于奇数个数据点n为偶数f的角标代表选取数据点的编号且点与点之间等间距表11 与的关系0 012 024 036 048 060 072 084 0964167531968499615133920123448694432258则3417因此催化剂所需质量反应采用的催化剂为铁钼催化剂铁钼比在2128间最佳为25催化剂成圆环状粒度为50mm×20mm×35mm堆密度为比表面积为54故反应所需的体积523 列管根数的确定根据中间试验的结果列管规格为Φ25×2 5mm 管长为l6 m解方程得n1805 根524 列管式固定床反应器壳体内径的确定由公式[11]式中D壳体内径 mmt管中心距 mm横过管束中心线的管束b 一般取 mm管子采用正三角形排列故带入公式得标准化后D1500 mm核算过程管长和壳径应相适应一般取LD为46对该反应器因此所设计的反应器符合实际情况53 等温固定床列管式反应器的设计计算结果表12 等温固定床列管式反应器的设计计算结果序号项目数据 123456789101112 列管式反应器入口温度列管式反应器出口温度反应压力原料甲醇的量原料空气的量原料水蒸气的量催化剂床层高度塔径催化剂用量列管根数列管规格管子排列方式165℃350℃1大气压9006kmolh32422kmolh8557025kmolh6m15m307735kg1805根Φ25×25mm 三角形排列参考文献[1] 周万德．甲醛生产操作技术[M]．北京化学工业出版社2009．[2] 姚守信．中国甲醛市场发展趋势分析及投资前景预测报告[J]市场研究报告20091134-142[3] 李方玉朱春英．铁钼催化法甲醛生产装置简介[J]．化肥工业2005410[4] 黄仲九房鼎业．化学工艺学[M]．北京高等教育出版社2001[5] 谭柳．甲醛生产工艺[J]化工专业文献19931190-193[6] 葛婉华陈鸣德．化工计算[M]．北京化学工业出版社2009[7] 李绍芬主编．反应工程第二版[M]．北京化学工业出版社2008[8] 时军沈复郑红．化工热力学[M]．北京化学工业出版社2000[9] 天津大学物理化学教研室编第四版[M]．高等教育出版社2007[10] 肖成基林亚兰．数据处理[M]．北京石油化学工业出版社2001[11] 夏清陈常贵等．化工原理[M]．天津天津大学出版社20052 18 1甲醇空气预热器吸收塔冷却器废热锅炉反应器预热器加热器蒸发器产品。

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。

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。