年产25万吨甲醛生产工艺设计毕业设计论文(编辑修改稿)

年产25万吨甲醛生产工艺设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

甲醛在高温下发生深度氧化等副反应；但也不能冷却到过低的温度，以免甲醛聚合，造成聚合物堵塞管道。 由于铁能促进甲醇深度氧化分解，因此反应部分和冷却管采用紫铜或不锈铜。 在 640℃银催化作用下，甲醇发生脱氢、氧化反应。 出氧化器的反应气体进入第一吸收塔（ 10），将大部分甲醛吸收；未被吸收的气体再进入第二吸收塔（ 11）底部，从塔顶加入一定量的冷水进行吸收。 由第二吸收塔塔底采出的稀甲醛溶液经循环泵（ 18）打入第一、第二吸收塔，作为吸收剂的一部分。 自第一吸收塔塔底引出的吸收液经冷却器（ 14）冷却后，由泵（ 17）抽出，一部分返回塔（ 11），另一部分送入冷却器（ 15）冷却后得到产品，即为含 10%甲醇的甲醛水溶液。 甲醇的存在可防止甲醛聚合。 甲醛产率约 86%。 由第二吸收塔排出的尾气可送燃烧或排空。 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 12 第二章 物料衡算 主要工艺指标 表 2— 1 主要工艺指标 计量单位：见表 指标名称 单位 指标 流量 湿空气 Kg/h 配料蒸汽 Kg/h 工艺补水 Kg/h 工艺甲醇 Kg/h 甲醛成品液 Kg/h 温度 蒸发器 ℃ 2247 过热器 ℃ 47120 氧化器触媒层 ℃ 610640 吸收一塔底 ℃ 42 吸收二塔顶 ℃ 25 成品液 ℃ 42 尾气 ℃ 25 蒸汽配料浓度 % 氧醇比 甲醇单耗 t/t 工业甲醇浓度 % 湿空气含水量 % 甲醛、甲醇物料衡算 甲醇氧化制甲醛主反应方程式： 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 13 CH3OH +1/2O2 = HCHO +H2O （式 2－ 1） CH3OH = HCHO + H2 （式 2－ 2） H2 +1/2O2 = H2O （式 2－ 3） 甲醇氧化制甲醛副反应方程式： CH3OH + O2 = CO + 2H2O （式 2－ 4） CH3OH + 2/3O2 = CO2 + 2H2O （式 2－ 5） HCHO +1/2O2 = HCOOH （式 2－ 6） HCOOH = CO + H2O （式 2－ 7） HCHO = CO + H2 （式 2－ 8） HCHO + O2 = CO2 + H2O （式 2－ 9） CH3OH = C + H2O + H2 （式 2－ 10） CH3OH + H2 = CH4 + H2O （式 2－ 11） 2HCHO + H2O = CH3OH + HCOOH （式 2－ 12） 该反应系统的物质数有 10 种，它们是 CH3OH、 HCHO、 HCOOH、 CO、 CO CH H OH2O、 N2，构成这些物质的元素有 4种，因此该系统的独立反应数为 10－ 4＝ 6，可选用反应以下反应作为该系统的独立反应，它们是： CH3OH＋ 1/2O2→ HCHO＋ H2O （式 2－ 13） CH3OH＋ 3/2O2→ CO2＋ 2H2O （式 2－ 14） CH3OH＋ O2→ CO＋ 2H2O （式 2－ 15） CH3OH＋ O2→ HCOOH＋ H2O （式 2－ 16） CH3OH＋ H2→ CH4＋ H2O （式 2－ 17） CH3OH→ HCHO＋ H2 （式 2－ 18） 产品产量及其组成按每小时算，则年产 万吨 37%的甲醛溶液物料衡算如下： 已知年工作时间： 1年以 300 天计（约 7200 小时）；年生产能力： 万吨 /年；水醇比： ；装置所有蒸汽压力 250KPa(表压 )；空气相对湿度为 48%：其中含 O2： 21%； N2：%； H2O： %；甲醛分子量： 30 尾气组成及产品质量见下表： 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 14 表 2— 2 尾气组成及产品质量 尾气及产品组成 Wt% 组分 CO2 CO O2 H2 CH4 N2 H2O HCHO CH3OH HCOOH ∑ 二塔尾气 100 产 品 37 100 产品产量及其组成 25000247。 （ 300 24） =（ t） = 其中： HCHO： 37%== CH3OH： %== HCOOH： %== H2O： － (＋ ＋ )== 表 2— 3 产品组成 计量单位：见表 组分 HCHO CH3OH H2O HCOOH ∑ 含量 /kmolh － 1 含量 /kgh － 1 原料投入量 甲醇投入量： （ ++）247。 （ 1－ 247。 247。 ）＝ kmol 空 气投入量（根据氧醇比求）： 247。 21%== O2： 21%== N2： %== H2O： %＝ = 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 15 尾气中各组分含量的计算 尾气总量： %247。 %= 其中： CO2： %== CO： %== CH4： %== O2： %== H2： %== N2： %== 由以上数据及下列反应式可求的甲醇消耗量： 式 2－ 13 甲醇消耗量 h－ 1 式 2－ 14 甲醇消耗量 h－ 1 式 2－ 15 甲醇消耗量 h－ 1 式 2－ 16 甲醇消耗量 h－ 1 式 2－ 17 甲醇消耗量 h－ 1 式 2－ 18 甲醇消耗量 h－ 1 根据氧的衡算，由式 2－ 13 和上列有关反应式得甲醛量为： 由式 2－ 17与式 2－ 18 得甲醛量为： ＋ = 总甲醛量为： ＋ = 所以实际甲醛产量为： kmol= 预计产品总量（含 37%的甲醛水溶液）： 247。 37%= 预计计划生产量为： 2500 900247。 7200= 预计产品与设计计划量要求基本一一致。 校核 甲醇耗量（由上列反应得）： 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 16 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ = 产品带走甲醇： 总消耗甲醇量： ＋ == 技术单耗： 247。 =实际单耗： 247。 247。 %=水量衡算（由上计算知）： 原料中甲醇带入的水： 247。 %－ == 空气带入的水： = 产品带出的水： = 反应生成的水： ＋ 2 ＋ 2 ＋ ＋ == 水醇比 ，应加入的配料水蒸气为： － (+)== 吸收塔加水量＝总产品中带出水－（原料中带入水＋过程中带入水） － (＋ ＋ ＋ )== 转化率、选择性、收率及吸收系统的计算： 甲醇总转化率 =1－产品带走甲醇 /总甲醇消耗量 = 1－ 247。 =% 甲醛选择性 =(生成甲醛总量247。 甲醇总耗量） 100% = (247。 ） 100%=% 甲醛收率 =（甲醇总转 化率甲醛选择性） 100% = 100%=% 设 一塔吸收甲醛率为： 86% 则 一塔吸收甲醛量为： 86%== 二塔吸收甲醛量为： － =6kmol= 该二塔循环液中机器权浓度为 14%，在二塔全部被吸收。 则二塔循环液入一塔量为： 247。 14%= 甲醇量： = 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 17 水量： － － == 主要设备物料衡算 蒸发器物料衡算： 其中进料量在物料衡算中求得，出料水为工业甲醇水和湿空气中水相加： ＋ =。 其中出料量与进料量相同。 表 2— 4 蒸发器物料衡算 计量单位：见表 物料 输入 物料 输出 名称 kmol kg 名称 kmol kg 原料甲醇 原料气 CH3OH CH3OH H2O H2O 空气 O2 O2 N2 N2 H2O 合计 过热器物料衡算 出料中 H2O 量为配料蒸气与原料气水量相加。 表 2— 5 过热器物料衡 算 计量单位：见表 物料 输入 物料 输出 名称 kmol kg 名称 kmol kg 原料气 三元气 CH3OH CH3OH H2O H2O O2 O2 N2 N2 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 18 配料蒸汽 合计 氧化器物料衡算： 进料量如表 2— 5，出量料计算：甲醛量 =产品中甲醛量＋尾气中甲醛量 甲醇量 =产品中甲醇量＋尾气中甲醇量 水量 =进料中水量＋反应生成的水量 表 2— 6 氧化器物料衡算 计量单位：见表 物料 输入 物料 输出 名称 kmol kg 名称 kmol kg 三元气 CH3OH CH2O H2O CH3OH O2 HCOOH N2 H2O CO2 CO CH4 H2 O2 N2 合计 吸收一塔物料衡算 进料的转化气量已在表 2— 5 求得，来自二塔液相各组分量已在物料衡算中求得，出料中的成品量已在物料衡算中求出。 塔顶气相各组分量 =对应进料量－对应一塔吸收量。 表 2— 7 吸收一塔物料衡算 计量单位：见表 物料 输入 物料 输出 中国矿业大学银川学院毕业设计（论文） 19 名称 kmol kg 名称 kmol kg CH2O 成品 CH3OH CH2O HCOOH CH3OH H2O HCOOH CO2 H2O CO 塔顶气体 CH4 CH2O H2 CH3OH O2 H2O N2 CO2 来自二塔液 CO CH2O 6 CH4 CH3OH H2 H2O O2 N2 合计 吸收二塔物料衡算： 进料的进塔气相量在表 2— 6 中求得，塔顶加水量已在物料衡算中求得。 出料的尾气在物料衡算中已求出，二塔液相采出量与表 2— 6中相同 表 2— 8 吸收二塔物料衡算 计量单位：见表 物料 输入 物料 输出 名称 kmol kg 名称 kmol kg 进料气相 尾气。