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1、第47页共47页本科毕业设计目录1产品方案选择与生产规模21.1设计背景21.2甲醛性质、用途、生产状况21.3甲醛生产工艺21.4甲醛生产技术的要求62物料衡算82.1设计条件82.2物料流程简图82.3甲醛、甲醇物料衡算93能量衡算173.1甲醇再沸器、蒸发器173.2空气加热器183.3混合气加热器193.4氧化反应器热量热量衡算193.5吸收塔热量衡算234设备工艺计算254.1反应器类型的确定254.2氧化器设计254.3设备一览表334.4主要工艺管道计算及选型345节能方案和安全控制技术改进375.1甲醛生产工艺的能量分析375.2甲醛生产中能耗消耗部位
2、375.3能量利用措施385.4自控仪表及火灾报警安全措施386技术经济初步评估406.1产品甲醛及原料市场分析406.2经济效益初步梳算42第47页共47页本科毕业设计结论44参考文献45附图1PFD图--原料净化工段47附图2PFD图--氧化反应工段48附图3PFD图--吸收工段49附图4首页图50附图5甲醛工艺流程图-净化工段51附图6甲醛工艺流程图-反应工段52附图7甲醛工艺流程图-吸收工段53附图8甲醛装置一览表54附图9甲醛装置图57附图10管道轴测图61附图11车间三维图62第47页共47页本科毕业设计1产品方案选择与生产规模1.1设计背景甲醛是是重要的
3、化工原料,主要用于消毒防腐,有机合成、农药、橡胶和涂料等行业,且其衍生产品多种多样,市场需求量巨大.而由其自身性质决定甲醛不适合长途运输,一般为地域性消费,大至我国,小到我市,甲醛都有着很大的消费,我国甲醛生产单套能力小,生产能力不强,达不到市场需求,单石家庄而言,大如石家庄鑫丰科技有限公司生产能力尚不足20kt/a,生产能力急需提高.此次设计100kt/a甲醛生产即为缓解石家庄甲醛需求量,同时推广大生产能力装置,更具经济效益.1.2甲醛性质、用途、生产状况甲醛常温常压下是无色、有强烈刺激性气味的气体.在任意比例下能与水混溶.商品通常是以水溶液的形式,通常所见的福尔马
4、林即为35～40%的甲醛水溶液,主要用作用作浸制生物标本,农业上用其稀溶液（0.1%～0.5%）进行浸种来消毒.液体久贮易混浊,形成三聚甲醛沉淀.甲醛广泛应用于化工、医药、染料和农业等行业中.其重大用途是生产脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等树脂的原料,也用于生产维尼纶、1,4—丁二醇、季戊四醇、乌洛托品和异戊二烯等化工产品和一些消毒防腐剂.随着甲醛合成工业的不断发展,甲醛的应用会更加广泛.我国是甲醛生产和消费大国,位居全球首位,全国甲醛厂家624余家,但总生产能力只有约28700kt/a,生产能力偏小,且有的地区装置还常年处于停工的状态,开工率仅有六成左右,但是下游树脂
5、市场正在快速增长.未来全球需要新增甲醛产能才能满足市场的需求[1][2].1.3甲醛生产工艺第47页共47页本科毕业设计甲醛水溶液从经济角度考虑不便于长距离运输,所以一般在其主消费市场附近设厂,进出口贸易和长途运输极少.甲醛工业生产历史较为长远,发展较为成熟,工艺种类也繁多,到目前工业生产主要有以下工艺：银催化剂法、铁钼催化剂法、甲缩醛氧化法、二甲醚氧化法、低碳烷烃直接氧化法[3].工业生产中90％以上的产品甲醛是由甲醇氧化制得,仅有是少量直接从烃类氧化和二甲醚氧化来制取,目前甲醇直接脱氢制甲醛技术尚不成熟,无法进行工业生产.以甲醇为原料生产甲醛的方法,按其所用催化剂
6、和生产工艺的不同,主要可分为银法和铁钼法两种不同的工艺路线[4].1.3.1银法生产工艺银法生产工艺是在过量甲醇下,使用甲醇、空气和水蒸气三元混合气在银催化剂上进行脱氢氧化反应生成甲醛.反应温度一般在为600～700℃,视催化剂情况而定.由于此种方法甲醇浓度需要控制在爆炸浓度上限以避免生产过程中发生爆炸危险,故甲醇需要过量,其浓度在37％以上,也被成为甲醇过量法.银法单就催化剂使用银而言又可分为浮石载银和电解银两种方法.其工艺大致一致,但催化剂结构差别使两种工艺反应条件略有差别.电解银的反应温度相对浮石银要低,但浮石银的制备工序颇为繁杂,活性差,且劳动强度大,银耗相对
7、电解银较高,银回收率低等缺点；而电解银制备和再生容易,转化率和选择性较高.虽然电解银对毒物更加敏感,但现在工艺去除毒物以达到要求.故工业上现用电解银法比较普遍.银法有工艺简单,投资省,调节能力强,产品中甲酸含量少等优点,相对铁钼法工艺甲醇转化率低,单耗较高,催化剂寿命短,对甲醇纯度要求高,成品中甲醇含量高,由于产品中水较多,适合生产低浓度甲醛[5].1.3.2铁钼法生产工艺铁铁钼法生产工艺是在过量空气下,使用甲醇气与空气混合为混合器,后经净化和预热,而后在320～380℃温度下在催化剂上进行氧化反应制取甲醛,此种方法的催化剂以铁～钼系最为常见,所以称
