第一篇：年產(chǎn)70萬噸焦炭焦化廠蒸氨工段的設(shè)計(jì)[本站推薦]

設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書

1.1設(shè)計(jì)任務(wù)

年產(chǎn)70萬噸焦碳的焦化廠蒸氨工段的設(shè)計(jì)。

1.2設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料

1.2.1 工藝計(jì)算主要依據(jù)

煤氣產(chǎn)率

340Nm3/t干煤 氨產(chǎn)率（揮發(fā)氨）

0.3% 初冷器后煤氣溫度

30℃ 剩余氨水中氨含量

3.5g/l 概述

剩余氨水是煤焦化工業(yè)中焦化廢水的主要來源，其中含有大量的揮發(fā)氨和固定胺鹽，嚴(yán)重影響了生化工段的廢水處理結(jié)果，因此蒸氨工藝是焦化廢水處理工藝的第一環(huán)節(jié)，同時(shí)還在為脫硫工段提供堿源的過程中起重要作用，因此蒸氨系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到生化工段出水指標(biāo)及脫硫工段的脫硫效果。鼓冷工段昌盛的大量剩余氨水與蒸氨塔底廢水換熱后，進(jìn)入到蒸氨塔中開始蒸餾，蒸氨塔底部通入飽和水蒸汽，以提供蒸氨所需熱量及氨氣載體，蒸出的大量氨氣與水蒸氣混合氣體從塔頂分縮器出來后，去往脫硫工段，塔底廢水在與剩余氨水、冷卻水連續(xù)換熱后，去往盛化工段進(jìn)行水處理，同時(shí)在蒸氨過程中，需要在剩余氨水中加入一定量的液體氫氧化鈉，以促進(jìn)剩余氨水中固定銨鹽的分解，保證蒸氨效果。

3蒸氨工段設(shè)備的計(jì)算

3.1 蒸氨塔的計(jì)算 3.1.1 基本數(shù)據(jù)的確定

①原始數(shù)據(jù)：煤氣總量

35000Nm3

進(jìn)料溫度

50℃

分凝器后產(chǎn)品濃度

10%

塔頂溫度

102℃

塔頂壓力

14.7MPa

塔底溫度

105℃

塔底壓力

34.3MPa

回流溫度

90℃

進(jìn)料濃度

3.5 g/h 經(jīng)計(jì)算得 進(jìn)料量F及濃度XF

F = 12.63 t/h 12.63?3.5?10?3?100%?0.35%

XF?12.63

參考《煉焦化學(xué)品回收與加工》附表5，得氨水在水溶液里及液面上蒸汽內(nèi)的含量為Y1 = 3.5%

② 氨分縮器后成品氨氣濃度的確定

XD = 10%,設(shè)在蒸氨塔里的氨回收率99%，則氨為: 99%×12.63×3.5×10?3/1000≈43.75kg/h 或54.51Nm3/h

氨氣混合物 D = 43.75÷10% = 437.5 kg/h 水蒸汽的量 437.5×(1-10%)= 393.75kg/h 或 490.61 Nm3/h

考慮到氨氣中H2S和CO2,設(shè)占氨氣體積的5%，則

54.51?490.61?573.82Nm3/h

1?5%取分縮器后氨氣操作壓力為850mmH2O,則氨氣在氣體混合物中的分壓為:

PS = 850×490.61/573.82= 726.148 mmH2O

③分縮器后回流液含氨濃度的確定

出成品氨的濃度為10% 即XD = 10% 查《煉焦化學(xué)品回收與加工》中附表5得,回流液濃度為XR = 1.2%。則進(jìn)料熱狀況: q = 將1Kmol進(jìn)料變?yōu)轱柡驼羝璧臒崃?原料液的Kmol汽化熱，查

18?2250?(102?50)?18?40186物性手冊(cè)得即:YF?Yq

XF?Xq

?1.097?118?2250

XD-YF10?3.5

∴Rmin=YF-XF ==2.06

3.5?0.5一般取R=(1.1～2)Rmin 現(xiàn)取 R=1.5Rmin=3.09 3.2 物料恒算(1)輸入物料

進(jìn)料量

F = 12.63t/h 含氨量 = 12.63×103×0.35% = 44.19 kg/h 設(shè)蒸氨塔中氨的回收率為99%則：

D=44.19×99%/10%=437.47kg/h 回流量 L = RD = 3.09×437.47= 1351.79 kg/h(2)輸出物料

塔頂蒸汽量

V =(R+1)D = 4.09×437.47= 1789.26kg/h 廢水量

W = F-D+G = 12630– 437.47 +G = 12192.53+ G kg/h(3)熱量恒算—確定直接蒸汽量G ①輸入熱量

進(jìn)料帶入熱量 q1 = 12630×50×1.0074×4.187= 2662698.14 kJ/h 回流帶入熱量 q2=1351.79×90×1.005×4.187= 511941.66kJ/h 直接蒸汽帶入熱量q3 = 2738G kJ/h 式中 G — 蒸氣量

2738—4Kg/cm3（絕壓）時(shí)水蒸氣熱焓，2741 — 表壓為0.3時(shí),水蒸汽熱焓

kJ/Kg Q1= q1+ q2+ q3 = 2662698.14+ 511941.66 + 2738G

= 3174639.8+ 2738G kJ/h ②輸出熱量

塔頂蒸汽帶出熱量

q4 = 2811.7×3.5%×102×2.131 + 2811.7×(1-3.5%)×2678.84

= 7507857.8 kJ/h

式中

2.131—— 氨的比熱

KJ/(Kg·℃)

3.5% —— 含氨量

2678.84—— 102℃時(shí)水的熱焓 kJ/kg

氨解析吸收的熱量 q5 = 2811.695×3.5%×491×4.187

= 20231.16 kJ/h

廢水帶出的熱量

q6 =(12192.53+G)×105×1.0089×4.187

= 5407969.27+443.5G kJ/h

散熱損失

q7 = q3×2% = 2738G×0.02 = 57.46G kJ/h

Q2 = q4 + q5

+ q6+ q7

=7507857.8+20231.16+5407969.27+443.5G +54.76G

=12936058.23+488.26G kJ/h

由 Q1=Q2 得：

3174639.8+ 2738G =12936058.23+488.26G

直接蒸汽量G =4338.91kg/h

1噸氨水所用蒸汽量 g = G/F = 4338.91/12.63 = 343.54kg/t

廢水量 W = 12192.53+ G = 12536.07kg/h = 16531.44 t/h 3.3蒸氨塔設(shè)備的計(jì)算（1）塔板層數(shù)的確定

作全塔的物料平衡：

∵廢水量W = 12192.53+ G = 16531.44kg/h = 16.531 t/h

3.5?12192.53?2%?0.005%∴廢水含氨量XW=1000?16531.44 直接蒸汽加熱時(shí)，提鎦段的操作線方程為

WWXm?1?XW

Ym?GG式中：W—廢水量，16531.44 kg/h

G—直接蒸汽耗量，4338.91kg/h 16531.4416531.44Xm?1?XW?3.81Xm?1?0.000191

4338.914338.91以進(jìn)料含氨量濃度 XF=0.35% 按《煉焦化學(xué)品回收與加工》附表5中數(shù)據(jù)采用逐板計(jì)算法計(jì)算提餾段理論板數(shù).X % 0.35 0.17 0.0811 0.0374 0.0159 0.00536 0.000176

Y %

1.70 0.811

0.374

0.159

0.0536

0.00176 ∴提餾段需理論板數(shù)為5 對(duì)于精餾段由于塔頂氣相濃度不高于和進(jìn)料平衡的氣相濃度,所以只

需要一塊理論板,則全塔理論板數(shù)為6塊.本設(shè)計(jì)采用浮閥塔,總板效率取0.5,則實(shí)際板數(shù)為6/0.5=12塊（2）塔徑的計(jì)算 即Ym?

∵V＜VS

∴用塔底氣體積確定塔徑

.7?3.5%2811.7?(1?3.5%)?273?102101.3?2811

Vs =? ??22.4???1718273101.3?34.3??

=3601.2m3/h

原料汽化熱取水的熱量為 1500kJ/kg 平均溫度(98+50)/2 = 74℃ ρl= 974.8 ㎏/m3

ρV=0.661 ㎏/m3

查《化工原理》（天大版）

附表7

水的比熱為4.2 kJ/(㎏·℃)1500?4.2?(98?50)q = =1.13 1500L? = L+QF = 1351.79+1.13×20890 =24957.49㎏/h V? = V+(q-1)F = 1351.79+0.13×20890 =4067.49㎏/h LhVhPl(Pv)1225842.2/974.8=5676/0.661?(974.80.661)12= 00.119

塔板間距取45㎜，板上液層高度取0.07m則： HT-Hl = 0.38 m查《化工原理》（天大版）下冊(cè)P160，史密斯關(guān)系圖得C20 = 0.0062校正

C = C20×?0.2(20)= 0.062×(0.634520)0.2=0.031

974.8?0.661= 1.19 m/s 0.661

∴Umax=C×

Pl?PvPv=0.031×

通常取 U = 0.6～0.8Umax 現(xiàn)取安全系數(shù) 0.7則U = 0.65×1.19 = 0.774 m/s則D =4Vs3.14U=

4?3601.2= 1.283m圓整取D = 1400 mm 3600?3.14?0.7743.1423.1421.4= 1.538㎡

塔截面面積 AT =4D=4(3)塔高的計(jì)算

1）該塔有效高度 Z=(N-1)×HT=(12-1)×0.45=4.95m

2）塔頂輔助高度取1m

3）塔底輔助高度取1.5m(塔底最后一塊塔板到塔底封頭切線的距離)

4）塔底裙座高度取2 m

5）人孔,人孔的設(shè)計(jì)應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板,但設(shè)置過多會(huì)使制造時(shí)塔體彎曲度難以達(dá)到要求,所以本塔設(shè)置一個(gè)人孔,位置在自上面算起第8塊塔板處,此處塔板間距設(shè)計(jì)為600㎜,另外,塔裙處應(yīng)設(shè)計(jì)兩個(gè)人孔直徑為450㎜.綜上該塔實(shí)際高度 H=4.95+1+1.5+2+(0.6-0.45)=9.6m

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第二篇：焦化廠硫銨、蒸氨工段操作規(guī)程..

焦化廠硫銨工段安全技術(shù)操作規(guī)程

一、工藝流程

1、硫銨工序

由冷鼓送來的煤氣，經(jīng)蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入噴淋式飽和器的上段噴淋室，在此分兩股沿飽和器內(nèi)壁與內(nèi)除器的環(huán)形空間流動(dòng)，并循環(huán)的母液充分接觸，氨被吸收后煤氣合并成一股，沿切線方向進(jìn)入飽和器內(nèi)除酸器，分離煤氣中夾帶的酸霧，后送往粗笨工段。

在飽和器下端結(jié)晶室上部的母液，用循環(huán)泵連續(xù)抽出送至上段噴淋室進(jìn)行噴灑，吸收煤氣中的氨，并循環(huán)攪動(dòng)母液以改善硫銨結(jié)晶過程。

飽和器在生產(chǎn)時(shí)母液中不斷有硫銨結(jié)晶生產(chǎn)，由上段噴淋室內(nèi)的降液管流至下段結(jié)晶室的底部，用結(jié)晶泵將其連同一部分母液送至結(jié)晶沉降，然后排放至離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心分離，濾除母液并用熱水洗滌結(jié)晶，離心濾除的母液與結(jié)晶槽滿流出來的母液一同自流同飽和器下段的母液中。

從飽和器滿流口溢流出的母液，通過插入液封內(nèi)的滿流管流入滿流槽，滿流槽內(nèi)的母液用小母液泵送至飽和器頂部用于二次噴灑洗銨之用。

買來的硫酸、放入硫酸地下槽后，用液下泵打往硫酸貯槽，在通過硫酸泵打往高位槽，然后自流加入滿流槽，當(dāng)硫酸高位槽的液位高時(shí)，可滿流回硫酸貯槽，在定期用泵打往高位槽以作補(bǔ)充之用。

飽和器定期補(bǔ)水，并用水沖洗飽和器，所形成的大量母液即由滿流槽至母液貯槽，用于給飽和器補(bǔ)液用。

帶入母液中的焦油，在飽和器上段噴淋室內(nèi)由滿流口滿流至滿流槽，在飽和器下段結(jié)晶上部由焦油排出口排出至滿流槽，滿流至母液貯槽，定期撈出。

當(dāng)硫酸高位槽的液位高時(shí)，可滿流硫酸貯槽，再定期用泵送回高位槽以作補(bǔ)充。

從離心機(jī)卸出的硫銨產(chǎn)品，由螺旋輸送機(jī)送至沸騰式干燥器，進(jìn)行干燥后進(jìn)入儲(chǔ)料斗，然后稱量，推包，封袋，送入成品庫，干燥冷卻器頂部排出的尾氣，經(jīng)旋風(fēng)分離，再經(jīng)過水浴器過濾洗滌尾氣中夾銨顆粒，由排風(fēng)機(jī)排至大氣。

2、蒸銨工序

從萃取脫酚工段來的剩余氨水首先進(jìn)入氨水貯槽，然后由氨水泵送入換熱器預(yù)熱至約90℃在進(jìn)蒸氨塔頂，氨水在塔內(nèi)逐級(jí)而下與蒸汽反復(fù)接觸使NH3轉(zhuǎn)移到汽相中，最后從塔底排入廢水槽再次分離重油，廢水泵從廢水槽中把溫度較高的廢水送入換熱器與氨水進(jìn)行熱交換，溫度降低后的廢水通過管道送往生化站作進(jìn)一步的處理后排放，或送往熄焦池熄焦。

a、堿液流程

買來的堿液首先存入液堿槽，通過堿液泵打往高位槽，在通過調(diào)節(jié)閥，流量計(jì)自流入氨水泵吸入管道內(nèi)，堿液與氨水在管道和泵中混合反應(yīng)使固定氨轉(zhuǎn)化為游離NH3以便在

母液比重：

≥1.26（控制點(diǎn)）

硫氨質(zhì)量指標(biāo)（質(zhì)控點(diǎn)）：

一級(jí)品

二級(jí)品

含N% ≥21.0

≥20.5

水份% ≤0.3

游離酸%≤0.05

袋計(jì)量準(zhǔn)確每袋

0.5Kg 縫袋時(shí)要疊好袋口，保證不漏。

剩余氨水處理量：

剩余氨水處理加減后PH：

進(jìn)塔剩余氨水預(yù)熱溫度：

蒸汽塔頂壓力：

0.03Mpa。

蒸氨塔底蒸汽流量：

出分凝器的氨水蒸汽溫度：

塔頂氨水冷凝液分析NH3濃度：1.4%(wt%)，蒸氨塔溫度：

105℃。

≤1.0

≤0.2

50Kg±

25m3/g。

9～10。90℃，冬季為85℃

左右。

0.18～

4.5t/h。

98±1℃。

0.7—

100—

＜

塔底溫度：

105—110℃。

換熱后廢水溫度：

＜60℃。本工序處理后廢水NH3—N含量：

＜280mg/l。處理后廢水PH值：

8—9。

三、安全技術(shù)操作規(guī)程

1、飽和器工安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程 a、正常操作

①根據(jù)職責(zé)范圍和操作指示進(jìn)行正常操作，及時(shí)檢查調(diào)整煤氣壓力溫度、母液溫度、母液晶比、母液比重，使之符合規(guī)定，每小時(shí)記錄一次。

②采用連續(xù)加酸制度，飽和器內(nèi)酸度控制在2—6%。③觀察結(jié)晶槽回流和結(jié)晶泵的上量情況。每小時(shí)清理一次回流管口，保證回流量，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶泵不上量時(shí)，及時(shí)通知泵工處理。

④隨時(shí)注意飽和器的阻力情況，如發(fā)現(xiàn)阻力變化超出范圍，找出原因及時(shí)處理。

⑤協(xié)調(diào)本崗位工序的正常操作，將本班情況如實(shí)填寫在交接班記錄上。

b、特殊操作 ①準(zhǔn)備工作

⑴檢查要開的飽和器系統(tǒng)所屬設(shè)備及附屬管線是否良好，各閥門是否靈活好用，有雜物要清楚干凈。

⑴停電時(shí)如晶比過大，適當(dāng)提高飽和器內(nèi)母液酸度，防止堵塞，并與有關(guān)人員聯(lián)系送電。

⑵若停電時(shí)間超過30分鐘不能及時(shí)送電，請(qǐng)示領(lǐng)導(dǎo)同意，打開煤氣交通閥門，各崗位按停工處理。

⑶來電時(shí)各崗位立即按開工順序恢復(fù)生產(chǎn)。⑤停氣操作

通知離心機(jī)工停止放料，根據(jù)時(shí)間長短適當(dāng)加酸、加水和事先把母液溫度提高，來氣時(shí)各崗位恢復(fù)生產(chǎn)。

⑥停水操作

⑴通知離心機(jī)工停止料。

⑵停水時(shí)間超過1小時(shí)，適當(dāng)提高飽和器母液酸度和溫度。

⑶冬季停水，有關(guān)設(shè)備和管道的存水放凈，以防凍壞管道和設(shè)備。

2、泵工安全技術(shù)操作規(guī)程

a、大循環(huán)泵、小循環(huán)泵、結(jié)晶泵的開停工

①檢查泵及時(shí)電機(jī)設(shè)備是否正常，檢查地卻螺栓、連接螺栓是否滑動(dòng)，檢查油箱和軸承是否缺油，盤根是否嚴(yán)密。

②搬動(dòng)靠背輪進(jìn)行盤車，盤車應(yīng)靈活。③啟動(dòng)泵。

④開泵后檢查管道、閥門是否有滴漏，電機(jī)電流是否正常，并注意震動(dòng)、雜間、潤滑及溫度情況。

b、大循環(huán)泵、小循環(huán)泵、結(jié)晶泵的停泵

①飽和器倒換時(shí)飽和器工作批示工作。

②突然停電時(shí)，要按焦止電鈕，關(guān)閉結(jié)晶泵、小母液泵出口閥門。

③停電時(shí)，用水沖洗煤廠結(jié)晶泵循環(huán)泵及管道，以防結(jié)晶堵塞。

④聽從飽和器工安排，提高母液酸度。

3、離心機(jī)工安全技術(shù)操作規(guī)程 a、開機(jī)

①接班后檢查設(shè)備是否正常，篩網(wǎng)是否完好，螺絲是否緊固。檢查旋轉(zhuǎn)體、外殼，檢查噴嘴位置是否正確及管子是暢通，潤滑油不低于窺視鏡子的三分之二，檢查各部分無問題時(shí)再開機(jī)。

②開機(jī)前與干燥工聯(lián)系，開啟熱風(fēng)，使干燥系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)正常。

③開機(jī)時(shí)按順序盤動(dòng)轉(zhuǎn)鼓和油泵，檢查有無異?，F(xiàn)象。④將調(diào)速器般到零位啟動(dòng)油泵注意泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況，將調(diào)速器搬到操作位置，開油冷卻水。

⑤啟動(dòng)主機(jī)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后開始下料，如發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停機(jī)并查明原因，如屬設(shè)備問題，應(yīng)向班長反應(yīng)請(qǐng)維修工檢修。

b、停機(jī)

①關(guān)閉結(jié)晶槽底部閥門，停止進(jìn)料，通知干燥機(jī)工停車。

②關(guān)閉洗滌水閥門，停主機(jī)，待轉(zhuǎn)鼓停止后，鏟除鼓內(nèi)積料。

③清洗前，先開啟主機(jī)上所有水閥門，待結(jié)晶清洗干凈后，關(guān)閉閥門。

④停止主機(jī)，停止油泵，把調(diào)速器搬到零位，關(guān)閉油冷卻水。

⑤通知干燥機(jī)工清掃。c、一般操作

①離心機(jī)工根據(jù)職責(zé)范圍和操作指標(biāo)進(jìn)行正常操作，并及時(shí)檢查調(diào)整。

②下料要均勻，不得裝將稀糊母液或洗水漏灑在下料斗中。

③檢查推料行程是否穩(wěn)定，油壓是否正常，不得超過規(guī)定。

④洗水應(yīng)暢通，每隔半小時(shí)將后腔、中腔洗水開一次。⑤操作中如突然發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象或震動(dòng)時(shí)，應(yīng)停止電鈕并清料，來電后，按開車順序開車。

⑥操作中禁止用鐵鍬、鐵鏟或其它鐵器制動(dòng)或震搗處殼。

4、干燥系統(tǒng)安全技術(shù)操作規(guī)程 a、開工必備條件

①各個(gè)設(shè)備安裝或檢修完畢，且試壓、試運(yùn)轉(zhuǎn)合格，管道設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)完畢。

10⑶氨水貯槽上下二出水閥：關(guān)

②察看配電柜（箱）、電源及通向用電設(shè)備的線路，若有異常應(yīng)報(bào)告電工處理，對(duì)泵作盤車檢查要求其轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、靈活、無雜音，必要時(shí)應(yīng)加注潤滑油，若發(fā)現(xiàn)泵軸承，葉輪或電機(jī)不正常應(yīng)拆檢或替換。

③儀表控制及顯示柜（箱）各部位及線路巡查，有異常情況應(yīng)報(bào)儀表檢修人員處理，④察看輸送物料及蒸氨工序的外部管道，閥門及設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，應(yīng)保證滿足輸送要求。排水管道及溝渠暢通可正常使用。

⑤與硫銨飽和器操作負(fù)責(zé)人員聯(lián)系，確認(rèn)飽和器可正常接納本工序產(chǎn)出的氨水蒸汽。

⑥蒸氨工序所用物料及公用工程供給查驗(yàn)，剩余氨水、液堿、蒸汽、循環(huán)冷卻水自來水要求開車供應(yīng)規(guī)格符合要求，必要時(shí)應(yīng)分析化驗(yàn)：剩余氨水的酸度和氨氮含量，液堿的濃度等。檢查堿液槽內(nèi)液堿存量，若堿液槽液位高度不足1/3，應(yīng)補(bǔ)加。打開堿液槽進(jìn)料閥及輸送液堿的外部管路上的全部閥門。通知液堿庫送料，堿液槽液位升高至約2/3時(shí)，通知堿液庫停送料，并注意必須關(guān)閉堿液槽進(jìn)料閥。

⑦檢查氨水貯槽內(nèi)剩余氨水存量，要求液位超過1/2高度，否則應(yīng)通知冷鼓工段輸送。

b、開車操作

①系統(tǒng)低負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)。將下述閥門開啟：

2排放5分鐘之后，可從中取樣作氧含量爆破試驗(yàn)，達(dá)到要求應(yīng)繼續(xù)吹除，達(dá)到要求后可關(guān)閉放空閥，打開進(jìn)硫銨飽和器（與煤氣混合進(jìn)入）的閥門。開啟分凝器上循環(huán)冷卻水的進(jìn)出水閥門（必要時(shí)可開進(jìn)水旁路閥調(diào)節(jié)進(jìn)水量）。觀察各部位的溫度、壓力、流量指示、察看各設(shè)備、管路、若有漏氣、漏液或其它異常情況應(yīng)停車檢修。

③滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。在上述四個(gè)步驟正常進(jìn)行之后，可開始滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑴調(diào)節(jié)氨水泵出水閥把流量提高至20～25 m3/h（由脫酚后能夠供給的剩余氨水量確定）。同樣調(diào)節(jié)廢水泵出水閥仍保持廢水槽（或蒸氨塔）的液位。

⑵調(diào)節(jié)蒸氨塔底蒸汽進(jìn)料閥使氣量達(dá)到4～4.5t/h。

⑶調(diào)節(jié)分凝器冷卻水進(jìn)水閥維持氨水蒸汽的出料度為98±1℃。

⑷調(diào)整分凝器氨水蒸汽出料閥的開度，使蒸汽塔頂維持在0.018～0.03Mpa（表壓）的微正壓狀態(tài)。

⑸開啟堿液槽出料閥（必要時(shí)可使用出料旁足路閥），開堿液流量計(jì)調(diào)節(jié)閥使流量控制在200～300kg/h.⑹運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，從取樣品分別取樣分析NH3－N或NH3濃度，用PH試紙或酸度計(jì)測PH值。

④正常運(yùn)轉(zhuǎn)的檢查和記錄

蒸氨系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，檢查各部位儀表（溫度、壓力、流量、PH值、液位）指示是否正常，必要時(shí)應(yīng)停車

415①檢查結(jié)晶泵上量及回流情況。②看加酸情況。

③檢查儀器試劑是否完好齊全，測定酸度、比重、晶比。④設(shè)備、管道、閥門有無泄漏。⑤衛(wèi)生情況。d、預(yù)熱器部分

①檢查預(yù)熱器所有蒸汽閥門的開關(guān)情況。②預(yù)熱器前的煤氣溫度。③衛(wèi)生情況。e、飽和器部分

①飽和器前后溫度，清洗熱水蒸汽閥門有無泄漏。②滿流槽液面及回流情況。③設(shè)備及管道有無滴漏現(xiàn)象。④衛(wèi)生情況.2、泵工

a、循環(huán)泵、結(jié)晶泵、小母泵、酸泵。①電機(jī)、軸承溫度及泵的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。②泵及所屬管道閥門有無滴漏。③衛(wèi)生情況.b、備用泵 ①搬動(dòng)靠背輪。

②泵及所屬管道的衛(wèi)生情況。c、飽和器后水封槽

7c、螺旋給料機(jī)風(fēng)積料清理情況。

d、螺旋機(jī)軸承及減速機(jī)溫度及潤滑情況。e、熱風(fēng)器蒸汽閥門和疏水情況。e、水浴器的使用情況。f、縫袋機(jī)。

5、蒸氨工

a、巡回路線→堿液槽→氨水貯槽→氨水泵→廢水換熱器→廢水泵→廢水槽→蒸氨塔→分凝器→控制室

b、巡檢要點(diǎn)①②③④⑤⑥⑦

①控制室：查看上兩班操作記錄，了解上班（前次）操作情況及有關(guān)事項(xiàng)，巡檢完畢或開車穩(wěn)定后返回控制室應(yīng)按要求填寫操作數(shù)據(jù)及其它情況記錄，按照工藝要求調(diào)控參數(shù)。

②堿液槽：查看堿液存量，記錄液位高度，堿液存量不足時(shí)及時(shí)補(bǔ)充。記錄堿液流量，注意設(shè)備、閥門及管線有無滴漏。

③氨水貯槽：查看剩余氨水存量，記錄液位高度，根據(jù)液位變化適當(dāng)調(diào)整氨水出口壓力值，整個(gè)底層操作面的衛(wèi)生情況。

④氨水泵和廢水泵：查看泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況，泵出口壓力表指示，注意泵有無異常振動(dòng)或噪音，泵、閥門及管線有無泄漏。記錄剩余氨水流量及泵出口壓力值。整個(gè)底層操作面的衛(wèi)生情況。

94、修理煤氣設(shè)備時(shí)不許用鐵錘敲打。

5、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中禁止檢修。

6、離心機(jī)工開車須得到飽和器工允許并和干燥機(jī)工聯(lián)系好后，方可開車。

7、工作場所不準(zhǔn)帶易燃品，廢棉紗等應(yīng)放在指定地點(diǎn)。

8、消防工具應(yīng)齊全，指定位置存放，并按時(shí)檢查，保證隨時(shí)可用。

9、各轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備必須有安全罩、電器設(shè)備接地線必須保持完好。

10、禁止電機(jī)及油箱進(jìn)水，不得用濕布擦電機(jī)。

11、禁止往深硫酸中加水及濃稀酸混合。

12、飽和器各煤氣管道及設(shè)備如需動(dòng)火，必須辦理動(dòng)火手續(xù)。

13、生產(chǎn)中使用的液堿不得與人體接觸，處理相關(guān)物料時(shí)應(yīng)戴好防護(hù)用品（眼鏡、手套、雨鞋），誤入眼內(nèi)、口內(nèi)或?yàn)R在皮膚上應(yīng)迅速用清水沖洗，嚴(yán)重者送醫(yī)院救治。

14、檢修蒸氨塔時(shí)，如清除塔板上污垢或進(jìn)塔內(nèi)檢修部件應(yīng)首先用蒸汽吹蒸30分鐘，打開手孔或人孔使塔內(nèi)溫度降低后再作檢修。

15、生產(chǎn)崗位禁止吸煙。

16、上班前不準(zhǔn)飲酒，上班時(shí)要穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品。

第三篇：年產(chǎn)3.5萬噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

化工工藝設(shè)計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì) 年產(chǎn)3.5萬噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì) 年 級(jí) 2013 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)成績 完成日期 2016 年 月 日 《課程設(shè)計(jì)》成績?cè)u(píng)定欄 評(píng)定基元 評(píng)審要素 評(píng)審內(nèi)涵 分值 評(píng)分 簽名欄 設(shè)計(jì)說明，50% 格式規(guī)范 內(nèi)容完整 格式是否規(guī)范 10 評(píng)閱教師簽名 內(nèi)容是否完整 10 工藝計(jì)算 正確、完整和規(guī)范 物料恒算 10 熱量衡算 10 設(shè)備設(shè)計(jì)和選型 10 設(shè)計(jì)圖紙，40% 圖紙規(guī)范 標(biāo)注清晰 方案流程圖 10 評(píng)閱教師簽名 工藝物料流程圖 10 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 20 平時(shí)成績，10% 上課出勤 上課出勤考核 5 指導(dǎo)教師簽名 制圖出勤 制圖出勤考核 5 合計(jì) 100 化工工藝設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目 年產(chǎn) 3.5 萬噸丙烯腈合成工段工藝設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù) 1.生產(chǎn)能力：

35000 噸/年 2.原料：丙烯85%，丙烷15%（摩爾分率）；

液氨100% 3.產(chǎn)品：1.8%（wt）丙烯腈水溶液 4.生產(chǎn)方法：丙烯氨氧化法 5.丙烯腈損失率：3% 6.設(shè)計(jì)裕量：6% 7.年操作日：300天 設(shè) 計(jì) 要 求 1.確定設(shè)計(jì)方案，并畫出流程框圖（要求見4（1））；

2.物料衡算，熱量衡算 3.主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 4.繪圖要求：（1）流程框圖（CAD或者PPT繪，截圖在方案設(shè)計(jì)中）；

（2）方案流程圖（CAD或手繪，A3圖紙）；

（3）工藝物料流程圖（帶物料表，CAD或手繪，A3圖紙）；

（4）制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（CAD或手繪，A3圖紙）；

5.編寫設(shè)計(jì)說明書 工 作 量 1.設(shè)計(jì)計(jì)算：1.5周 2.工藝流程圖與設(shè)計(jì)說明書：1周 3.答辯：0.5周 工 作 計(jì) 劃 第一周：物料衡算、熱量衡算及主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 第二周：畫圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書，第三周：答辯 參 考 資 料 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版(上下冊(cè))，中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編，化學(xué)工業(yè)出版社，2009年 《化學(xué)化工物性參數(shù)手冊(cè)》，青島化工學(xué)院等編，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年 第一部分 概述 1.1 丙烯腈的性質(zhì) 1.1.1 丙烯腈的物理性質(zhì) 丙烯腈是一種非常重要的有機(jī)化工原料，在合成纖維、樹脂、橡膠急膠粘劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。丙烯腈，英文名Acrylonifrile（簡稱為ACN），化學(xué)分子式：CH2=CH-CN；

分子量：53.1。丙烯腈在常溫下是無色或淡黃色液體，劇毒，有特殊氣味；

可溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和乙醇等有機(jī)溶劑；

與水互溶，溶解度見表1-1。丙烯腈在室內(nèi)允許濃度為0.002MG/L，在空中的爆炸極限為3.05~17.5%（體積）。因此，在生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸中，必須有嚴(yán)格的安全防護(hù)措施。

丙烯腈和水、苯、四氯化碳、甲醇、異丙醇等會(huì)成二元共沸混合物，和水的共沸點(diǎn)為 71℃，共沸點(diǎn)中丙烯腈的含量為88%（質(zhì)量），在有苯乙烯存在下，還能形成丙烯腈—苯乙烯—水三元共沸混合物。丙烯腈的主要物理性質(zhì)見表1-2。

表 1-1 丙烯腈與水的相互溶解度 溫度/℃ 水在丙烯腈中的溶解度（質(zhì)量）/% 丙烯腈在水中的溶解度（質(zhì)量）/% 0 2.10 7.15 10 2.55 7.17 20 3.08 7.30 30 3.82 7.51 40 4.85 7.90 50 6.15 8.41 60 7.65 9.10 70 9.21 9.90 80 10.95 11.10 表 1-2 丙烯腈的主要物理性質(zhì) 性質(zhì) 指標(biāo) 性質(zhì) 指標(biāo) 性質(zhì) 指標(biāo) 沸點(diǎn)(101.3KPa)78.5℃ 燃點(diǎn)/℃ 481 蒸汽壓/KPa 熔點(diǎn)/℃ —82.0 比熱容/J.kg-1.K-1 20.92±0.03 8.7℃時(shí) 6.67 相對(duì)密度(d426)0.0806 蒸發(fā)潛熱(0~77℃)32.6kJ/mol 45.5℃時(shí) 33.33 粘度(25℃)0.34 生成熱(25℃)151kJ/mol 77.3℃時(shí) 101.32 折射率(nD25)1.3888 燃燒熱 1761kJ/mol 臨界溫度 246℃ 閃點(diǎn)/℃ 0 聚合熱(25℃)72 kJ/mol 臨界壓力 3.42MPa 1.1.2 丙烯腈的化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 丙烯腈分子中含有雙鍵及氰基（-CN），其化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡梢园l(fā)生加成、聚合、水解、醇解、腈基及氫乙基化等反應(yīng)。

聚合反應(yīng)和加成反應(yīng)都發(fā)生在丙烯腈的 C=C 雙鍵上，純丙烯腈在光的作用下能自行聚合，所以在丙烯腈成品及丙烯腈生產(chǎn)過程中，通常要加少量阻聚劑，如對(duì)苯酚甲基醚（阻聚劑MEHQ）、對(duì)苯二酚、氯化亞銅和胺類化合物等。除自聚外，丙烯腈還能與苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、氯乙烯、丙烯酰胺等中的一種或幾種發(fā)生共聚反應(yīng)，由此可制得合成纖維、塑料、涂料和粘合劑等。丙烯腈經(jīng)電解加氫偶聯(lián)反應(yīng)可以制得已二腈。氰基反應(yīng)包括水合反應(yīng)、水解反應(yīng)、醇解反應(yīng)等，丙烯腈和水在銅催化劑存在下，可以水合制取丙烯酰胺。

氰乙基化反應(yīng)是丙烯腈與醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反應(yīng)；

丙烯腈和醇反應(yīng)可制取烷氧基丙胺，烷氧基丙胺是液體染料的分散劑、抗靜電劑、纖維處理劑、表面活性劑、醫(yī)藥等的原料。丙烯腈與氨反應(yīng)可制得1，3 丙二胺，該產(chǎn)物可用作紡織溶劑、聚氨酯溶劑和催化劑。

丙烯腈主要用來生產(chǎn) ABS 樹脂，丙烯酰胺、丙烯酸纖維、己二睛和苯乙烯-己二睛樹脂等，目前國內(nèi)供不應(yīng)求，每年需大量進(jìn)口來滿足市場需求，2000 年進(jìn)口量超過150kt。

1.2丙烯腈的生產(chǎn)狀況 1.2.1世界丙烯腈生產(chǎn)與消費(fèi)概況 全世界丙烯腈的生產(chǎn)主要集中在美國、西歐和日本等國家和地區(qū)。全世界1999年丙烯腈總生產(chǎn)能力為，523.3萬t(見表1-3)。美國、日、西歐丙烯腈生產(chǎn)能力合計(jì)為357萬t，占世界總能力的66.9％。1999年世界丙烯腈需求量為480萬t，產(chǎn)量470萬t。

預(yù)計(jì)到2000年，世界丙烯腈總生產(chǎn)能力將達(dá)到585萬t，產(chǎn)量及消費(fèi)量將達(dá)到507萬t。其中用于腈綸的消費(fèi)量為275萬t，用于ABS、AS為126萬t，其它106萬t(見表1-4)。今年臺(tái)塑公司4月和年末各有10萬t/a裝置投產(chǎn)、美國Solutia公司8月25萬t/a裝置建成，還會(huì)增加45萬t生產(chǎn)能力。2000年是日本旭化成、三菱化學(xué)和韓國東西石油化學(xué)、泰光產(chǎn)業(yè)等公司的定期檢修年，這會(huì)緩和對(duì)新增能力投產(chǎn)的沖擊。

表1-3 1999年世界丙烯腈生產(chǎn)能力(萬t/a)國家和地區(qū) 生產(chǎn)能力 國家和地區(qū) 生產(chǎn)能力 美國 164.2 土耳其 9.0 德國 44 巴西 9.0 意大利 19 南非 7.5 荷蘭 18.5 印度 3.0 西班牙 11.5 羅馬尼亞 8.0 英國 28.0 保加利亞 4.5 墨西哥 16.5 日本 71.8 韓國 37 俄羅斯 24 中國(總計(jì))38.8 中國臺(tái)灣省 18.0 合計(jì) 532.3 表1-4 世界丙烯腈消費(fèi)結(jié)構(gòu)(萬t)年份 1995 1996 1997 1998 2000 生產(chǎn)能力 463 508 533 545 585 產(chǎn)量 415 437 451 469 507 消費(fèi)量 415 437 451 469 507 腈綸 231 244 251 260 275 ABS/AS 100 107 110 115 126 其它 84 86 90 94 106 開工率(％)90 86 85 86 87 1.2.2國內(nèi)生產(chǎn)概況 我國內(nèi)烯腈生產(chǎn)起步于1968年。八十年代開始，我國丙烯腈工業(yè)發(fā)展很快，從國外引進(jìn)技術(shù)目前正在運(yùn)行的生產(chǎn)裝置有9套(包括中國臺(tái)灣省), 總生產(chǎn)能力為58.8萬t，加上采用國內(nèi)技術(shù)的生產(chǎn)裝置，總生產(chǎn)能力為59.3萬t。正在計(jì)劃建設(shè)的生產(chǎn)裝置有上海石化公司25萬t／a，金陵石化公司6.6萬t／a。另外，有不少裝置也準(zhǔn)備將其生產(chǎn)能力擴(kuò)大。到2000年，我國丙烯腈總生產(chǎn)能力可達(dá)80多萬t，其中中國大陸丙烯腈生產(chǎn)能力可達(dá)42萬～45萬t/a，臺(tái)灣省丙烯脂生產(chǎn)能力為38萬t/a。

這樣，我國2000年丙烯腈總生產(chǎn)能力將居世界第二位，而僅次于美國。我國丙烯腈生產(chǎn)能力。見表1-5。

表1-5 我國丙烯腈生產(chǎn)能力(萬t/a)生產(chǎn)廠家 生產(chǎn)能力 采用技術(shù) 備 注 上海石化股份有限公司 5 BP技術(shù) 實(shí)際可達(dá)到7 大慶石化總廠化工一廠 6 BP技術(shù) 大慶油田聚合物廠 6 BP技術(shù) 齊魯石化公司丙烯腈廠 4 BP技術(shù) 齊魯石化公司齊勝化工廠 0.5 國內(nèi)技術(shù) 蘭化公司石化廠 3.2 BP技術(shù) 撫順石化公司腈綸廠 5 BP技術(shù) 計(jì)劃擴(kuò)展7 吉化公司化肥廠 6.6 BP技術(shù) 安慶石化公司腈綸廠 5 BP技術(shù) 臺(tái)灣CPDC公司 18 BP技術(shù) 合計(jì) 59.3 1.3我國丙烯腈發(fā)展方向 1.4丙烯氨氧化的原理 1.4.1化學(xué)反應(yīng) 在工業(yè)生產(chǎn)條件下,丙烯氨氧化反應(yīng)是一個(gè)非均相催化氧化反應(yīng): 與此同時(shí),在催化劑表面還發(fā)生如下一系列主要的副反應(yīng)。（1）生成乙腈(ACN)：

（2）生成氫氰酸(HCN)。（3）生成丙烯醛。(4)生成二氧化碳。 上述副反應(yīng)中,生成乙腈和氫氰酸的反應(yīng)是主要的。CO2、CO和H2O可以由丙烯直接氧化得到,也可以由丙烯腈、乙腈等再次氧化得到。除上述副反應(yīng)外,還有生成微量丙酮、丙腈、丙烯酸和乙酸等副反應(yīng)。

1.4.2 催化劑 丙烯氨氧化所采用的催化劑主要有兩類,即Mo系和Sb系催化劑。

（1）Mo系催化劑工業(yè)上最早使用的是P-Mo-Bi-O(C-A)催化劑,其代表組成為PBi9Mo12O52?；钚越M分為MoO3和Bi2O3.Bi的作用是奪取丙烯中的氫,Mo的作用是往丙烯中引入氧或氨。因而是一個(gè)雙功能催化劑。P是助催化劑,起提高催化劑選擇性的作用。這種催化劑要求的反應(yīng)溫度較高(460～490℃),丙烯腈收率60%左右。由于在原料氣中需配入大量水蒸氣,約為丙烯量的3倍(mol),在反應(yīng)溫度下Mo和Bi因揮發(fā)損失嚴(yán)重,催化劑容易失活,而且不易再生,壽命較短,只在工業(yè)裝置上使用了不足10年就被C-21、C-41等代替。

（2）Sb系催化劑Sb系催化劑在60年代中期用于工業(yè)生產(chǎn),有Sb-U-O、Sb-Sn-O和Sb-Fe-O等。初期使用的Sb-U-O催化劑活性很好,丙烯轉(zhuǎn)化率和丙烯腈收率都較高,但由于具有放射性,廢催化劑處理困難,使用幾年后已不采用。Sb-Fe-O催化劑由日本化學(xué)公司開發(fā)成功,即牌號(hào)為NB-733A和NB-733B催化劑。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,催化劑中Fe/Sb比為1∶1(mol),X光衍射測試表明,催化劑的主體是FeSbO4,還有少量的Sb2O4。工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明,丙烯腈收率達(dá)75%左右,副產(chǎn)乙腈生成量甚少,價(jià)格也比較便宜,添加V、Mo、W等可改善該催化劑的耐還原性。

1.4.3 反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué) 丙烯氨氧化生成丙烯腈的反應(yīng)機(jī)理,目前主要有兩種觀點(diǎn)。

可簡單地用下式表示。

第二部分 生產(chǎn)方案選擇 第三部分 工藝流程設(shè)計(jì) 3.1 丙烯腈工藝流程示意圖 3.2小時(shí)生產(chǎn)能力 按年工作日300天，丙烯腈損失率3%，設(shè)計(jì)裕量為6%，年產(chǎn)量為3.5萬噸計(jì)算，則每天每小時(shí)產(chǎn)量：

第四部分 物料衡算和熱量衡算 4.1反應(yīng)器的物料衡算和熱量衡算 4.1.1計(jì)算依據(jù)（1）丙烯腈產(chǎn)量 5307.36kg/h，即F=100.03kmol/h（2）原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)）丙烯（C3H6）85%，丙烷（C3H8）15%（3）進(jìn)反應(yīng)器的原料配比（摩爾分?jǐn)?shù)）為 C3H6:NH3:O2:H2O=1:1.05:23:3 反應(yīng)后各產(chǎn)物的單程收率為：

物質(zhì) 丙烯腈（AN）氰化氫（HCN）乙腈（CAN）丙烯醛（ACL）CO2 摩爾收率 0.6 0.065 0.07 0.007 0.12（4）操作壓力 進(jìn)口：0.203MPa，出口：0.162MPa（5）反應(yīng)器進(jìn)口氣體溫度110℃，反應(yīng)溫度470℃，出口氣體溫度360℃ 4.1.2 物料衡算（1）反應(yīng)器進(jìn)口原料氣中各組分的流量 C3H6: C3H8：

NH3：

O2：

H2O：

N2：

（2）反應(yīng)器出口混合氣中各組分的流量 丙烯腈：5307.36kg/h F=100.03kmol/h 乙腈 ：

丙烯醛：

CO2：

HCN：

C3H8：

N2：

O2：

C3H6：

NH3：

H2O：

（3）：反應(yīng)器物料平衡表 流量和組成 組分 反應(yīng)器進(jìn)口 反應(yīng)器出口 kmol/h kg/h %(mol)%(wt)kmol/h kg/h %(mol)%(wt)C3H6 166.72 7002.10 6.18 9.60 23.02 966.98 0.83 1.32 C3H8 29.42 1294.53 1.09 1.78 29.42 1294.53 1.06 1.78 NH3 175.06 2975.95 6.49 4.08 25.01 425.17 0.90 0.58 O2 383.46 12270.59 14.22 16.82 92.20 2950.40 3.31 4.05 N2 1442.54 40391.12 53.48 55.38 1442.54 40391.12 51.79 55.37 H2O 500.16 9002.88 18.54 12.34 961.48 17306.64 34.52 23.73 丙烯腈（AN）0 0 0 0 100.03 5307.36 3.59 7.28 乙腈（ACN）0 0 0 0 17.51 717.77 0.63 0.98 氰化氫（HCN）0 0 0 0 32.51 877.78 1.17 1.20 丙烯醛（ACL）0 0 0 0 1.17 65.53 0.04 0.09 CO2 0 0 0 0 60.02 2640.84 2.16 3.62 合計(jì) 2697.36 72937.17 100 100 2784.91 72944.12 100 100 4.1.3 熱量衡算 查閱相關(guān)資料獲得各物質(zhì)各物質(zhì)0～110℃、0～360℃、0～470℃的平均定壓比熱容 物質(zhì) C3H6 H2O AN HCN ACN ACL 0~110℃ 1.841 2.05 2.301 0.941 1.046 1.883 0~360℃ 2.678 3.013 2.636 1.004 1.088 2.008 1.874 1.640 1.933 1.966 1.130 0~470℃ 2.929 3.347 2.939 1.046 1.109 2.092 2.029 1.724 2.10 2.172 1.213（1）濃相段熱衡算求濃相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量 110℃，反應(yīng)器入口混合氣 470℃，濃相段出口混合氣 25℃，反應(yīng)器入口混合氣 25℃，濃相段出口混合氣 假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：

各物質(zhì)25~t℃平均比熱容用0~t℃的平均比熱容代替，誤差不大 因此: 若熱損失取 的5%，則需有濃相段換熱裝置取出的熱量（即換熱裝置的熱負(fù)荷）為：

濃相段換熱裝置產(chǎn)生0.405MPa 的飽和蒸汽（飽和溫度143℃）143℃飽和蒸汽焓：

143℃飽和水焓：

所以：

（2）稀相段熱衡算求稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷及產(chǎn)生蒸汽量 以0℃氣體為衡算基準(zhǔn) 進(jìn)入稀相段的氣體帶入熱為：

離開稀相段的氣體帶出熱為：

熱損失取4%，則稀相段換熱裝置的熱負(fù)荷為：

稀相段換熱裝置產(chǎn)生0.405 的飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽量為：

4.2空氣飽和塔的物料衡算和熱量衡算 4.2.1計(jì)算依據(jù)(1)入塔空氣壓力0.263MPa，出塔空氣壓力0.243MPa(2)空壓機(jī)入口空氣溫度30℃，相對(duì)溫度80％，空壓機(jī)出口氣體溫度170℃(3)飽和塔氣、液比為152.4(體積比)，飽和度0.81(4)塔頂噴淋液為乙腈解吸塔釜液，溫度105℃，組成如下: 組分 AN ACN 氰醇 ACL 水 合計(jì) %（Wt）0.005 0.008 0.0005 0.0002 99.986 100(5)塔頂出口濕空氣的成分和量按反應(yīng)器入口氣體的要求為: O2：383.46kmol/h，即12270.59kg/h N2：1442.54 kmol/h，即40391.12 kg/h H2O：500.16kmol/h，即9002.88 kg/h 4.2.2物料衡算（1）進(jìn)塔空氣量 查得30℃，相對(duì)濕度80%時(shí)空氣溫含量為0.022kg水氣/kg干空氣．因此，進(jìn)塔空氣帶入的水蒸氣量為：

（2）進(jìn)塔熱水量 氣、液比為152.4，故進(jìn)塔噴淋液量為：

塔頂噴淋液105℃的密度為，因此進(jìn)塔水的質(zhì)量流量為：

（3）出塔濕空氣量 出塔氣體中的 O2、N2、H2O的量與反應(yīng)器入口氣體相同，因而：

O2：383.46kmol/h，即12270.59kg/h N2：1442.54 kmol/h，即40391.12 kg/h H2O：500.16kmol/h，即9002.88 kg/h（4）出塔液量 4.2.3熱量衡算（1）空氣飽和塔出口氣體溫度 空氣飽和塔出口氣體中，蒸汽的摩爾分?jǐn)?shù)為：

根據(jù)分壓定律，蒸汽的實(shí)際分壓為：

飽和度為0.81，．所以飽和蒸汽分壓應(yīng)為：

查飽和蒸汽表得到對(duì)應(yīng)的飽和溫度為90℃，因此，須控制出塔氣體溫度為90℃．才能保證工藝要求的蒸汽量（2）入塔熱水溫度 入塔水來自精制工段乙腈解吸塔塔釜，105℃（3）由熱衡算求出塔熱水溫度t 熱衡算基準(zhǔn)：0℃氣態(tài)空氣，0℃液態(tài)水 ①170℃進(jìn)塔空氣帶入的熱量Q1：

170℃蒸汽焓值為2773.3kJ/kg，干空氣在0~l70℃的平均比熱容 ②出塔濕空氣帶出熱量Q2 90℃蒸汽焓2660kJ/kg，空氣比熱容取 ③105℃入塔噴淋液帶入熱量Q3 ④求出塔熱水溫度t 出塔熱水帶出熱量: 熱損失按5%者，則 熱平衡方程Q1+Q3=Q2+Q4+Q損 即12201335.11+70600063.93=28706172.92+639560.93t+4140069.95 解得t=78.11℃ 故，出塔熱水溫度為78.11℃ 4.3氨中和塔物料衡算和熱量衡算 4.3.1計(jì)算依據(jù)（1）入塔氣體流量和組成與反應(yīng)器出口氣體相同（2）在中和塔內(nèi)全部氨被硫酸吸收，生成硫酸銨（3）新鮮硫酸吸收劑的含量為93％(wt)（4）塔底出口液體(即循環(huán)液)的組成如下 組分 水 AN ACN HCN 硫酸 硫酸銨 合計(jì) %（wt）68.53 0.03 0.02 0.016 0.5 30.90 100（5）進(jìn)塔氣溫度l80℃，出塔氣溫度76℃，新鮮硫酸吸收劑溫度30℃（6）塔頂壓力0.122MPa，塔底壓力0.142MPa 圖2 氨中和塔局部流程 1—氨中和塔；

2—循環(huán)冷卻器 4.3.2物料衡算（1）排出的廢液量及其組成 進(jìn)塔氣中含有 425.17kg/h的氨，在塔內(nèi)被硫酸吸收生成硫酸銨 氨和硫酸反應(yīng)的方程式： 的生成量，即需要連續(xù)排出的的流量為：

塔底排出液中,(NH4)2SO4的含量為30.9%（wt），因此，排放的廢液量為: 排放的廢液中．各組分的量: H2O：

AN：

CAN：

HCN：

H2SO4：

(NH4)2SO4：

（2）需補(bǔ)充的新鮮吸收劑（93%的H2SO4）的量為：

（3）出塔氣體中各組分的量 C3H6：966.98kg/h=23.02kmol/h C3H8: 1294.53kg/h=29.42kmol/h O2：2950.40kg/h=92.20kmol/h N2：40391.12kg/h=1442.54kmol/h AN：5307.36-0.12=5307.24kg/h=100.02kmol/h ACN：717.77-0.08=717.69kg/h=17.50kmol/h ACL：65.53kg/h=1.17kmol/h HCN：877.78-0.06=877.72kg/h=32.51kmol/h CO2：2640.84kg/h=60.02kmol/h H2O：17306.64+1346.45×0.07-3660.83=13740.06kg/h=763.34kmol/h 4.3.3熱量衡算（1）出塔氣體溫度 塔頂氣體中實(shí)際蒸汽分壓為：

PH2O=yH2OP=0.298×0.122=0.0364MPa 設(shè)飽和度為0.98，則與出塔氣體溫度平衡的飽和蒸汽分壓為：

入塔噴淋液的硫酸銨含量為：

已知硫酸銨上方的飽和蒸汽壓如表 含 量 溫 度 40 45 50 70 0.02796 0.02756 0.02716 80 0.04252 0.0419 0.04129 90 0.0629 0.06199 0.06109 根據(jù)入塔噴淋液的硫酸銨含量和PH2O的值，內(nèi)插得到出：

塔氣的溫度為76.7℃（2）入塔噴淋液溫度 入塔噴淋液溫度比氣體出口溫度低6.7℃，故為70℃（3）塔釜排出液溫度 yH2O=0.3452 入塔氣水蒸汽分壓：PH2O=yH2OP=0.3452×0.142=0.049MPa 在釜液(NH4)2SO4含量()下溶液上方的飽和蒸汽分壓等于0.049MPa時(shí)的釜液溫度即為釜液的飽和溫度，用內(nèi)插法從表中得到，飽和溫度為83.53℃，設(shè)塔釜液溫度比飽和溫度低2.53℃ 即81℃。又查硫酸銨的溶解度數(shù)據(jù)得知，80℃時(shí)．每100g水能溶解95.3g硫酸銨，而釜液的硫酸銨含量為()，所以釜液溫度控制81℃不會(huì)有硫酸銨結(jié)晶析出。

（4）熱衡算求循環(huán)冷卻器的熱負(fù)荷和冷卻水用量 作圖3.3的虛線方框列熱平衡方程得 圖3 氨中和塔的熱量衡算 1—氨中和塔；

2—循環(huán)冷卻器 Q1+Q3+Q4+Q5+Q6+Q8=Q2+Q7+Q9 ①入塔氣體帶入熱 入塔氣體帶入熱量Q1=2.53×106kJ/h ②出塔氣體帶出熱 各組分在0～76.7℃的平均比熱容的值如下 組分 C3H6 C3H8 02 N2 H2O AN HCN ACN ACL CO2 1.715 1.966 0.9414 1.046 1.883 1.347 1.393 1.406 1.343 0.921 Q2=(966.98×1.715+1294.53×1.966+2950.4×0.9414+40391.12×1.046+13740.06×1.883+1.347×5307.24+1.393×877.72+1.406×717.69+1.343×65.53+0.921×2640.84)×(76.7-0)=87003.38×76.7 =6673159kJ/h ③蒸汽在塔內(nèi)冷凝放熱 蒸汽在塔內(nèi)的冷凝量=進(jìn)塔氣體帶入蒸汽-出口氣帶出蒸汽 =17306.64-13740.06 =3566.58kg/h 蒸汽的冷凝熱為2246.6kJ/kg Q3=3566.58×2246.6=8012678.63kJ/h ④有機(jī)物冷凝放熱 AN的冷凝量1.60kg/h，其冷凝熱為 615kJ/kg ACN的冷凝量1.07kg/h，其冷凝熱為 728kJ/kg HCN的冷凝量0.85kg/h，其冷凝熱為878.6kJ/kg Q4=1.6×615+1.07×728+0.85×878.6=2509.77kg/h ⑤氨中和放熱 每生成1mol硫酸銨放熱273.8kJ ⑥硫酸稀釋放熱 硫酸的稀釋熱為749kJ/kg Q6=0.93×1346.45×749=937896.68kJ/h ⑦塔釜排放的廢液帶出熱量 塔釜排放的廢液中，H2O與的(NH4)2SO4的摩爾比為，查氮肥設(shè)計(jì)手冊(cè)得此組成的硫酸銨水溶液比熱容為 Q7=5341.94×3.347×(80-0)=1430357.85kJ/h ⑧新鮮吸收劑帶入熱 的比熱容為 Q8=1346.45×1.603×(30-0)=64750.78kJ/h ⑨循環(huán)冷卻器熱負(fù)荷 因操作溫度不高，忽略熱損失 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入熱平衡方程有：

解得：

⑩循環(huán)冷卻器的冷卻水用量 設(shè)循環(huán)冷卻器循環(huán)水上水溫度32℃，排水溫度36℃ 則冷卻水量為：

（5）循環(huán)液量 循環(huán)液流量受入塔噴淋液溫度的限制，70℃循環(huán)液的比熱容為，循環(huán)液與新鮮吸收液混合后的噴淋液比熱容為 設(shè)循環(huán)液流量為m kg/h，循環(huán)冷卻器出口循環(huán)液溫度t℃ 對(duì)新鮮暖收劑與循環(huán)液匯合處(附圖中A點(diǎn))列熱平衡方程得：

m×3.368t+9267=(m+192.7)×3.364×70(1)對(duì)循環(huán)冷卻器列熱平衡得: m×3.347×81－m×3.368t=6868188.01(2)聯(lián)解式(1)(2)得：m=193942.26kg/h 4.4換熱器物料衡算和熱量衡算 換熱器 AN溶液去精制 AN溶液來自水吸收塔 氣體來自氨中和塔 氣液混合物去水吸收塔 4.4.1計(jì)算依據(jù) 進(jìn)口氣體76.7℃，組成和流量與氨中和塔出口氣相同 出口氣體溫度40℃，操作壓力115.5kPa 4.4.2物料衡算 進(jìn)口氣組成及流量如下 組分 流量 C3H6 23.02kmol/h C3H8 29.42kmol/h O2 92.20kmol/h N2 1442.54kmol/h AN 100.02kmol/h ACN 17.50kmol/h ACL 1.17kmol/h HCN 32.51kmol/h CO2 60.02kmol/h H2O 763.34kmol/h 合計(jì) 2561.74kmol/h 出口氣體溫度40℃，40℃飽和蒸汽壓力為 設(shè)出口氣體中含有x kmol/h的蒸汽，根據(jù)分壓定律有：

解得 x=122.67kmol/h=2208kg/h 故，蒸汽的冷凝量為13740.06-2208=11532.06kg/h 因此得到換熱器氣體方(殼方)的物料平衡如下：

組分 流 量 Kmol/h C3H6 C3H8 H2O O2 N2 AN ACN HCN ACL CO2 冷凝水 合計(jì) 23.0 29.4 122.7 92.2 1442.5 100 17.50 32.51 1.17 60.0 640.7 2561.7 4.4.3熱量衡算（1）換熱器入口氣體帶入熱（等于氨中和塔出口氣體帶出熱）Q1=6673159kJ/h（2）蒸汽冷凝放出熱 40℃水汽化熱為2401.1kJ／kg Q2=11532.06×2401.1=27689629.27kJ/h（3）冷凝液帶出熱 Q3=11532.06×4.184×(40-0)=1930005.56kJ/h（4）出口氣體帶出熱 出口氣體各組分在0～40℃的平均摩爾熱容為：

組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 61.92 72.38 29.46 29.29 36.75 63.35 52.09 62.76 65.61 38.66 Q4=（23.0×61.92+29.4×72.38 +36.75×122.7+92.2×29.46+1442.5×29.29+63.35×100+17.50×52.09+32.51×62.76+1.17×65.61 +60.0×38.66）×(40-0)=2588466.41kJ/h（5）熱衡算求換熱器熱負(fù)荷平衡方程：Q1+Q2=Q3+Q4+Q5 代入數(shù)據(jù)求得：Q5=29844316.3kJ/h 4.5水吸收塔物料衡算和熱量衡算 4.5.1計(jì)算依據(jù) 水吸收塔的局部流程（1）入塔氣流量和組成與換熱器出口相同（2）入塔器溫度40℃，壓力112Kpa；

出塔氣溫度10℃，壓力101Kpa（3）入塔吸收液溫度5℃（4）出塔AN溶液中含AN 1.8%（wt）4.5.2物料衡算（1）進(jìn)塔物料（包括氣體和凝水）的組成和流量與換熱器出口相同 進(jìn)口氣量=23×42+29.4×44+122.7×18+92.2×32+1442.5×28+100×53+17.5×41+32.51×27+1.17×56+60×44=57409.39kg/h（2）出塔氣的組成和量 出塔干氣含有：C3H6 23kmol/h =966kg/h C3H8 29.4kmol/h=1293.6kg/h O2 92.2kmol/h=2950.4kg/h N2 1442.5kmol/h=40390kg/h CO2 6.7kmol/h=294.8kg/h 10℃水的飽和蒸汽壓，總壓P=101325pa 出塔器中干氣總量=23+29.4+92.2+1442.5+ 6.7=1593.8kmol/h 出塔氣中含有蒸汽的量按分壓定律求得，計(jì)算如下：

出塔氣總量為：966+1293.6+2950.4+40390+294.8=45894.8kg/h（3）塔頂加入的吸收水量 ①出塔AN溶液總量 出塔AN溶液中，AN為1.8%（wt），AN的量為5307.36kg/h，因此，出塔AN溶液總量為5307.36/0.018=294853.33kg/h ②塔頂加入的吸收水量 作水吸收塔的總質(zhì)量衡算得：

入塔吸收液量=塔底AN溶液量+出塔氣體總量－入塔氣量－凝水量 =294853.33+45894.8－57409.39－11532.06 =271806.68kg/h（4）塔底AN溶液的組成和量 AN、ACN、HCN、ACL全部被水吸收，因?yàn)樗譇N溶液中的AN、CAN、HCN、ACL的量與進(jìn)塔氣、液混合物相同，AN溶液中的水量按全塔水平衡求出 AN溶液中的水量=塔頂加入水+進(jìn)塔氣液混合物中的水-出塔氣帶出的水 =271806.68+763.34×18-351.95 =285194.85kg/h（5）水吸收塔平衡如下: 入塔氣 組分 C3H6 C3H8 H2O O2 N2 AN ACN HCN ACL CO2 合計(jì) 流 量Kmol/h 23.0 29.4 122.7 92.2 1442.5 100 17.50 32.51 1.17 60.0 1921 含量 0.052 0.0091 0.0169 0.0006 1 出塔氣 流量 23.0 29.4 18.82 92.2 1442.5 0 0 0 0 60.0 1666（6）檢驗(yàn)前面AN、ACN、ACL、HCN全部溶于水的假設(shè)的正確性 因系統(tǒng)壓力小于1Mpa，氣相可視為理想氣體，AN、ACN、ACL、HCN的量相對(duì)于水很小，故溶液為稀溶液．系統(tǒng)服從亨利定律和分壓定律。壓力和含量的關(guān)系為：

或 塔底排出液的溫度為15℃(見后面的熱衡算)查得15℃時(shí)ACN、HCN、ACL和AN的亨利系數(shù)E值為：

AN E=810kPa ACL E=444.4kPa ACN E=405.3kPa HCN E=1824kPa ①AN 塔底ＰAN=0.052×112=5.82kPa 從以上計(jì)算可看出，溶液未飽和 ②ACL ＰACL=0.0006×112=0.0672kPa，溶液未達(dá)飽和 ③ACN ＰACN=0.0091×112=1.0192kPa，溶液未達(dá)飽和 ④HCN　 ＰHCN=0.0169×112=1.8928kPa 從計(jì)算結(jié)果可知，在吸收塔的下部，對(duì)HCN的吸收推動(dòng)力為負(fù)值，但若吸收塔足夠高，仍可使塔頂出口氣體中HCN的含量達(dá)到要求 4.5.3 熱量衡算（1）入塔氣帶入熱 各組分在0～40℃的平均摩爾熱容如下：

組分 C3H6 C3H8 O2 N2 H2O AN ACN HCN ACL CO2 61.92 72.38 29.46 29.29 36.75 63.35 52.09 62.76 65.61 38.66 Q1=（23.0×61.92+29.4×72.38 +36.75×122.7+92.2×29.46+1442.5×29.29+63.35×100+17.50×52.09+32.51×62.76+1.17×65.61 +60.0×38.66）×(40-0)=2588466.41 kJ/h（2）入塔冷凝水帶入熱 Q2=11532.06×4.184×(40-0)=1930005.56kJ/h（3）出塔氣帶出熱 Q3=(23.0×61.92+29.4×72.38 +36.75×18.82+92.2×29.46+1442.5×29.29+60.0×38.66)(10-0)=515304kJ/h（4）吸收水帶入熱 Q4=271806.68×4.184×(5-0)=5686195.75kJ/h（5）出塔AN溶液帶出熱 溶液中各組分的液體摩爾熱容如下：

組分 75.3 121.1 107.3 71.55 123.8 Q5=（15844.16×75.3+100×121.1+17.5×107.3+32.51×71.55+1.17×123.8）×t =1209523.81t（6）水冷凝放熱 水冷凝量=2208.6－351.95=1856.65kg/h 水的冷凝熱為2256kJ/kg，故Q6=4188602.4kJ/h（7）AN、ACN、ACL、HCN等氣體的溶解放熱 溶解熱=冷凝放熱+液-液互溶放熱=冷凝熱 AN、ACN、ACL、HCN的冷凝熱數(shù)據(jù)如下：

組分 AN ACN ACL HCN 610.9 765.7 493.7 937.2 Q7=610.9×5307.24+765.7× 717.69+493.7×65.53+937.2×877.72 =4646679.5kJ/h（8）熱衡算求出塔液溫度t 熱平衡方程 ：Q1+Q2+Q4+Q6+Q7=Q3+Q5 代人數(shù)據(jù)得 2588466.41+1930005.56+5686195.75+4188602.4+4646679.5=515304+1209523.81t 解得 t=15.32℃ 4.6空氣水飽和塔釜液槽 4.6.1計(jì)算依據(jù) 空氣飽和塔液體進(jìn)、出口流量和出口液體的溫度由空氣飽和塔物料和熱衡算確定；

去水吸收塔的液體流量由水吸收塔物料衡算的確定，見本文相關(guān)部分計(jì)算；

排污量按乙腈解吸塔來的塔釜液量的15%考慮；

乙腈解吸塔塔釜液量和去萃取解吸塔的液體量由精制系統(tǒng)的物料衡算確定。

4.6.2物料衡算 （1）進(jìn)料 ①乙腈解吸塔釜液入槽量=-160703.05= ②空氣飽和塔塔底液入槽量=152858.73-= ③入槽軟水量xkg/h（2）出料 ①去水吸收塔液體量 ②去萃取解吸塔液體量 作釜液槽的總質(zhì)量平衡得 解得 4.6.3熱量衡算（1）入槽乙腈解吸塔釜液帶入熱

第四篇：管式爐蒸氨在寧鋼焦化廠的應(yīng)用

寶鋼技術(shù)2010年第4期

管式爐法無蒸汽蒸氨新工藝在寧鋼的實(shí)踐

王玉萍,曹友寶，盧元儉

(寧波鋼鐵有限公司焦化廠 浙江 寧波15807)摘要: 寧波鋼鐵五豐塘焦化廠應(yīng)用了一種新的節(jié)能環(huán)保技術(shù),即管式爐法無蒸汽蒸氨生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)利用煤氣在管式爐中加熱蒸氨廢水。再回到蒸氨塔內(nèi)進(jìn)行閃蒸,產(chǎn)生蒸汽,實(shí)現(xiàn)蒸氨過程。通過此方法可以不再使用直接蒸汽,避免了蒸汽蒸餾中廢水的增加。項(xiàng)目投產(chǎn)后,各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定,產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)合格,年減少污水約10萬t,年經(jīng)濟(jì)效益647萬元。

前 言

焦化廠的污水主要包括剩余氨水、粗苯分離水、煤氣水封冷凝水、部分地面收集水和直接蒸汽冷凝水等,其中80%以上為配煤所含水分和煉焦時(shí)生成的剩余氨水。該水中含有多種化合物(如酚、氨、硫化物、氰化物、油類及機(jī)械雜質(zhì)等),其成分復(fù)雜,處理難度大,處理設(shè)備易腐蝕。傳統(tǒng)的焦化廠多采用直接蒸汽餾法處理含多種廢水的剩余氨水,工藝相對(duì)落后,蒸氨效率低、能耗高、操作環(huán)境差,且每處理1t廢水需要使用約300kg蒸汽,會(huì)多產(chǎn)生約300kg廢水。在生產(chǎn)過程中通入的是蒸汽,排出的是冷凝下來的廢水,能源使用很不合理。因此,研究開發(fā)新蒸氨工藝技術(shù),提高焦化行業(yè)化產(chǎn)生產(chǎn)水平,實(shí)現(xiàn)高效、低耗、清潔節(jié)能生產(chǎn)意義重大。目前在用的蒸氨工藝主要有:蒸汽法蒸氨和無蒸汽法蒸氨,其中無蒸汽法蒸氨又以濟(jì)鋼焦化廠為代表的導(dǎo)熱油法蒸氨和目前寧鋼使用的管式爐法蒸氨工藝為主。

1、蒸氨工藝簡介 1.1蒸汽法蒸氨工藝

冷鼓工段送來的剩余氨水經(jīng)過廢水換熱器與廢水換熱后,進(jìn)入蒸氨塔上部；從塔底向塔內(nèi)送入蒸汽作為熱源和塔內(nèi)的氣相介質(zhì),使剩余氨水在塔內(nèi)蒸餾進(jìn)行氨的分離；塔頂設(shè)分縮器實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)回流,提高塔頂氨氣質(zhì)量。

工藝流程見圖1。

1.2導(dǎo)熱油法無蒸汽蒸氨工藝

冷鼓送來的剩余氨水,經(jīng)過煙道氣換熱、廢水換熱器換熱后,進(jìn)入蒸氨塔上部。塔底的部分廢水進(jìn)入再沸器,在再沸器內(nèi)與導(dǎo)熱油進(jìn)行換熱,用導(dǎo)熱油加熱后的水蒸汽返回蒸氨塔底作為熱源,其余廢水進(jìn)入廢水槽送出。導(dǎo)熱油的生產(chǎn)工藝為:經(jīng)過濾器濾除雜質(zhì)后,新導(dǎo)熱油經(jīng)補(bǔ)油泵、膨脹槽、導(dǎo)熱油循環(huán)泵送到加熱油爐,在加熱油爐內(nèi)被加溫后送至蒸氨再沸器,溫度降低后由回油總管經(jīng)脫除雜質(zhì)及輕組分后回導(dǎo)熱油循環(huán)泵而完成一個(gè)循環(huán)過程。該流程不使用直接蒸汽,利用導(dǎo)熱油加熱廢水產(chǎn)生的蒸汽蒸餾,節(jié)省蒸汽,減少廢水產(chǎn)生,導(dǎo)熱油閉路循環(huán),供熱穩(wěn)定,基本實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。工藝流程見圖2。

1.3管式爐法無蒸汽蒸氨工藝

冷鼓工段送來的剩余氨水經(jīng)過廢水換熱器與廢水換熱后,進(jìn)入蒸氨塔上部。塔底設(shè)蒸氨廢水循環(huán)泵將塔底的蒸氨廢水送入管式爐內(nèi),在管式爐內(nèi)加熱后的廢水進(jìn)入塔底的閃蒸水槽,進(jìn)行一次閃蒸,形成蒸汽作為塔的熱源。液相循環(huán)使用,多余的作為處理后廢水外排。工藝流程見圖3。

2、寧鋼管式爐法蒸氨工藝特點(diǎn)：

(1)以煤氣代替蒸汽加熱實(shí)現(xiàn)無直接蒸汽蒸氨。管式爐法工藝首先以焦?fàn)t煤氣為燃料,加熱蒸氨廢水,提高廢水溫度,以廢水在蒸氨塔內(nèi)閃蒸形成蒸汽,從而避免工藝過程廢水的產(chǎn)生,提高焦化廠清潔生產(chǎn)的水平,并解決了蒸氨能耗高、生產(chǎn)不穩(wěn)定、廢水量大和環(huán)境污染問題。

(2)利用煤氣直接加熱蒸氨廢水,簡化能源使用流程,使能源利用率得以提高。相比傳統(tǒng)的蒸汽法蒸氨和導(dǎo)熱油法蒸氨,管式爐法利用能源更直接,能源利用流程更簡化,利用率更高。

(3)利用帶蒸發(fā)水槽的蒸氨塔。為確保加熱后的過熱水能夠順利地在塔內(nèi)形成蒸汽,在塔底設(shè)置了蒸發(fā)水槽,增大了蒸發(fā)面積,確保了蒸發(fā)過程中形成足夠的蒸汽。(4)管式爐進(jìn)液采用高進(jìn)低出的設(shè)計(jì)思路。隨著廢水在爐管內(nèi)的加熱,廢水的氣化率會(huì)增加。為減少因廢水氣化造成對(duì)爐管的腐蝕,采用上進(jìn)下出,利用位差增加熱水的壓力,減小廢水在爐管內(nèi)的氣化率。

3、管式爐法蒸氨與傳統(tǒng)蒸氨工藝相比的優(yōu)缺點(diǎn)：

(1)環(huán)保效益:由于管式爐利用煤氣加熱蒸氨廢水在塔內(nèi)閃蒸形成蒸汽,避免了蒸汽直接蒸氨時(shí)蒸汽冷凝廢水的產(chǎn)生。采用無蒸汽蒸氨后每小時(shí)可為寧鋼焦化廠減少污水產(chǎn)生量11.4,t年降低污水產(chǎn)生量約10萬t。

(2)直接經(jīng)濟(jì)效益:寧鋼焦化廠蒸氨處理量按38t/h,蒸汽價(jià)格按120元/,t年生產(chǎn)時(shí)間按8760h計(jì),每年可減少蒸汽使用量99864,t節(jié)省蒸汽消耗1198.4萬元,減少蒸氨廢水99864,t降低廢水處理及外排水費(fèi)用149.8萬元(按照廢水處理綜合費(fèi)用為15元t進(jìn)行計(jì)算)。

(3)運(yùn)行成本費(fèi)用:年消耗煤氣費(fèi)用約665.76萬元(按照950m3/h的煤氣耗量,焦?fàn)t煤氣單價(jià)按照0.8元/m3進(jìn)行計(jì)算),增加電耗約35.3萬元(90kW循環(huán)水泵,按照0.7的利用系數(shù),電費(fèi)按照0.64元/kWh)。因此,110萬t管式爐蒸氨工藝年總經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到了647萬元。如果按照設(shè)計(jì)的220萬t焦炭規(guī)模,管式爐的能力發(fā)揮得更好,其煤氣消耗將會(huì)進(jìn)一步降低。

(4)管式爐法與導(dǎo)熱油法相比,都是利用煤氣加熱介質(zhì),管式爐法蒸氨節(jié)省了利用導(dǎo)熱油作為二次換熱的介質(zhì),降低了多次換熱過程中的損失,使用更直接,流程更簡單,操作難度更低。(5)操作穩(wěn)定性:傳統(tǒng)的蒸汽法蒸氨,因?yàn)檎羝芫W(wǎng)泄漏或檢修等諸多原因,蒸氨被迫進(jìn)行停工,造成操作強(qiáng)度加大,同時(shí)因?yàn)檎舭钡臋z修也給后續(xù)的酚氰帶來生產(chǎn)的不均衡。利用煤氣加熱蒸氨廢水后,穩(wěn)定性大大加強(qiáng),異常停工的次數(shù)大大減少。

4、結(jié)論：蒸氨新工藝比傳統(tǒng)工藝少耗蒸汽量11.4t/h,少產(chǎn)生污水11.4t/h；年可節(jié)約蒸汽99864,t少產(chǎn)生污水99864t/a；降低能源消耗費(fèi)用35%以上,節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤4021,t節(jié)省了處理費(fèi)用；污水處理站節(jié)省的處理能力用于處理其他工序污水,節(jié)省了工程造價(jià)；減輕了環(huán)境污染,職工操作環(huán)境得到改善，初步測算增加效益為647萬元/a。對(duì)于目前推行低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代,管式爐法蒸氨工藝節(jié)能效果顯著,非常值得推廣。

第五篇：年產(chǎn)25萬噸甲醛生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

年產(chǎn)25萬噸甲醛生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

摘要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)25萬噸37%甲醛水溶液的生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用銀催化法工藝，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)工藝流程進(jìn)行了選擇與論證，對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行了物料與能量的衡算，對(duì)主要設(shè)備和管道進(jìn)行了設(shè)計(jì)及選型，同時(shí)對(duì)本裝置的安全生產(chǎn)與“三廢”治理作了相關(guān)討論并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的初步核算。

本設(shè)計(jì)配有設(shè)計(jì)說明書一本，附圖4張。說明書包括1：總論；2：工藝流程的選擇及論證；3：年產(chǎn)25萬噸37%甲醛水溶液工藝計(jì)算；4：非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的計(jì)算及定性設(shè)備的選型；5：工藝管道計(jì)算；6：安全以及“三廢”治理；7：技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步核算。圖紙包括：1 帶控制點(diǎn)的工藝管道及工藝流程圖；2 氧化器裝配圖；3 裝置平面圖；4 裝置立面圖。

關(guān)鍵詞 甲醛 甲醇 氧化 工藝 電解銀

The manufacturing process of Formaldehyde 250000 tons per year

Abstract:The design is primary for the manufacturing process of formaldehyde 250000 tons per year,and adopts Ag as catalyst According to the design,the craft production way of formaldehyde was selected and the technology was investiged.The main equipments and pipes were designed or selected.At the sane time,safely producing and dealing with”three waste “were argued and technology economic was originally estimated.The design consists of an instruction book and a series of diagram.The instruction book includes:1.Introduction.2.Choice and demonstration of the technological process.3.250000 tons per year 37% formaldehyde crafts for production were designde.4.It is not a selecting type of the equipment of calculation and finalizing the design of the standard device.5.Thecraft pipeline calculating.6.Security and abatement of”three waste”.7.Economic initial estimate of technoligy.The diagram include:1.The pipeline of the device and process flow sheet with controlled piot.2.Assemblage chart of the oxidator.3.Plane figure of the device.4.The blueprints of factory.Key words:formaldehyde;Methanol;Oxidation;Technology;Electrolysis Silver

目錄

前言 5 1 緒論 6 1.1 我國甲醛工業(yè)的發(fā)展過程 6 1.1.1 起步階段 6 1.1.2 發(fā)展階段 6 1.1.3 快速增長階段 6 1.2 我國甲醛工業(yè)的現(xiàn)狀 7 1.2.1 生產(chǎn)工藝 7 1.2.2 生產(chǎn)能力和產(chǎn)量 7 1.2.3 技術(shù)指標(biāo) 7 1.3 影響我國甲醛價(jià)格的主要因素 9 1.3.1 生產(chǎn)成本 9 1.3.2 下游需求狀況 9 1.3.3 地區(qū)差異 9 1.4 產(chǎn)品說明 9 1.4.1 產(chǎn)品名稱 9 1.4.2 產(chǎn)品性質(zhì) 9 1.5 產(chǎn)品用途 11 1.6 原材料說明 11 1.7 甲醛工業(yè)的發(fā)展趨勢 12 1.7.1 改進(jìn)催化劑的性能 12 1.7.2 高濃度甲醛工藝發(fā)展趨勢 12 1.7.3 設(shè)備集約化 12 1.7.4 規(guī)模大型化 12 1.7.5 產(chǎn)品簡介 12 1.8 甲醛的主要技術(shù)指標(biāo) 13 2 合成方法及生產(chǎn)技術(shù)比較 13 2.1 甲醛的合成方法 13 2.1.1 銀催化劑法 13 2.1.2 鐵鉬催化劑法 13 2.1.3 甲縮醛氧化法 13 2.1.4 二甲醚氧化法 14 2.1.5 低碳烷烴直接氧化法 14 2.2 生產(chǎn)工藝比較 14 2.2.1 工藝技術(shù)比較 15 2.2.2 銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點(diǎn)的比較2.3 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較 15 3 工藝流程介紹 16 3.1 流程說明 16 3.2 生產(chǎn)工藝影響因素 17 3.2.1 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài) 17 3.2.2 催化劑的性能和狀態(tài) 17 3.2.3 反應(yīng)溫度 18 3.2.4 氧醇比 18 3.2.5 水醇比 18 3.2.6 停留時(shí)間和空間速度 18 3.2.7反應(yīng)壓力 19 3.2.8 原料混合氣的純度 19 3.3 主要工藝指標(biāo) 19 安全與“三廢”處理 21 4.1工藝物料特性及防護(hù)措施 21 4.2 三廢處理 21 4.2.1 廢氣處理 21 4.2.2 廢水處理 22 4.2.3噪聲防治 22

結(jié)束語 23 主要參考文獻(xiàn) 24

前言

甲醛是重要的有機(jī)化工基礎(chǔ)原料，是甲醇最重要的衍生物產(chǎn)品之一，甲醛的用途十分廣泛，主要用于生產(chǎn)脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生產(chǎn)醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)藥和染料以及消毒劑、殺菌劑、防腐劑等。目前甲酴的生產(chǎn)均采用甲醇為原料，銀催化劑，經(jīng)空氣氧化得到，其濃度為37%左右，其余為水，含甲醛40%、甲醛80%的水溶液叫做福爾馬林，是常用的殺菌劑和防腐劑。

甲醛是脂肪族中的最簡單的醛，化學(xué)性質(zhì)十分活潑。甲醛最早由俄國化學(xué)家A.M.Butlerov于1895年通過亞甲基二乙酯水解制得。1868年，A.M.Hoffmann使用鉑催化劑，用空氣氧化甲醇合成了甲醛，并且確定了它的化學(xué)特性。1886年Loews使用銅催化劑和1910年Blank使用銀催化劑使甲醛實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。1910年，由于酚醛樹脂的開發(fā)成功，使甲醛工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。

隨著甲醛工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大和甲醛產(chǎn)品的深入研究，其生產(chǎn)工藝的日漸完善，對(duì)甲醛生產(chǎn)設(shè)備的要求也在不斷提高。工業(yè)甲醛生產(chǎn)典型的有機(jī)合成工藝，在我國已有近五十年的歷史。我國的甲醛生產(chǎn)技術(shù)無論在裝置技術(shù)、催化劑的改進(jìn)、還是余熱利用方面都已有了長足的進(jìn)步，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已過到國際上同類生產(chǎn)工藝先進(jìn)水平。

從我國甲醛的生產(chǎn)現(xiàn)狀看，結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，此設(shè)計(jì)采用的是銀催化劑氧化生產(chǎn)甲醛的生產(chǎn)工藝流程。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，對(duì)年產(chǎn)3萬噸甲醛裝置進(jìn)行了完整的物料衡算與熱量衡算，對(duì)工藝過程中的主要設(shè)備進(jìn)行了較為詳細(xì)的工藝計(jì)算，同時(shí)也對(duì)裝置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行了初步估計(jì)。

由于本人能力有限，加上時(shí)間較為倉促，在整個(gè)設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)老師和同行批評(píng)指正。緒論

1.1 我國甲醛工業(yè)的發(fā)展過程 1.1.1 起步階段

20世紀(jì)50-60年代，以浮石銀作催化劑的銀法生產(chǎn)甲醛是我國甲醛工業(yè)的起步階段。我國第一套甲醛生產(chǎn)裝置是1956年9月由前蘇聯(lián)專家設(shè)計(jì)指導(dǎo)在上海溶劑廠興建，設(shè)計(jì)能力僅為0.3萬噸/年，采用浮石銀作催化劑。1957年-1959年吉林化肥廠等三家企業(yè)相繼建立了甲醛生產(chǎn)裝置，上海溶液劑廠也將0.3萬噸/年的裝置擴(kuò)大到1萬噸/年。但到50年代末，我國工業(yè)甲醛的生產(chǎn)量仍然還不足4萬噸（37%CH2O），產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)烏洛托品等。

1965年-1969年，由于合成纖維和木材加工工業(yè)的發(fā)展，甲醛需求量增加，北京維尼綸廠、蘇州助劑廠等一批采用浮石銀作催化劑的甲醛生產(chǎn)裝置先后投產(chǎn)，到60年代末生產(chǎn)廠達(dá)到10家，總生產(chǎn)能力擴(kuò)大到10萬噸/年。60年代后期由于開發(fā)聚甲醛樹脂等對(duì)濃甲醛的需要，又自行開發(fā)了“鐵鉬氧化物”催化劑，吉林石井溝聯(lián)合化工廠、安陽塑料廠先后采用“鐵鉬氧化物” 催化劑生產(chǎn)甲醛，但由于催化劑性能不佳和工藝落后以及安全性差等原因未能長期生產(chǎn)。1.1.2 發(fā)展階段

上世界70-80年代的以電解銀催化劑為主體的銀法生產(chǎn)甲醛是我國甲醛工業(yè)日趨成熟的發(fā)展階段。

20世紀(jì)70年代以后，我國甲醛工業(yè)無論在產(chǎn)能、生產(chǎn)技術(shù)還是在設(shè)備、節(jié)能和自動(dòng)控制等方面都有了較大的改進(jìn)和提高。隨著反應(yīng)熱和尾氣的燃燒熱的利用，使甲醛生產(chǎn)裝置由原來的“耗汽型”變成為“不耗汽型”或“外供蒸汽型”裝置，至70年代末我國甲醛工業(yè)的產(chǎn)量接近40萬噸/年。

20世紀(jì)80年代以后，由于木材加工業(yè)和甲醛下游產(chǎn)品發(fā)展的需要，我國甲醛工業(yè)又有了較大的發(fā)展，至80年代末生產(chǎn)甲醛廠家達(dá)51家，總生產(chǎn)能力超過80萬噸/年。1.1.3 快速增長階段

20世紀(jì)90年代至今的銀法生產(chǎn)甲醛和鐵鉬法生產(chǎn)甲醛同時(shí)發(fā)展是我國甲醛工業(yè)快速增長階段。20世紀(jì)90年代，特別是90年代中后期，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，木材加工業(yè)、建材業(yè)、塑料工業(yè)的社會(huì)需求量的大幅度增加和小氮肥廠的轉(zhuǎn)產(chǎn)等因素，我國甲醛工業(yè)進(jìn)入快速增長時(shí)期，1990年-1999年的10年中，總生產(chǎn)能力翻了近3倍。在這一階段國內(nèi)多家企業(yè)從國外引進(jìn)以鐵鉬氧化物作催化劑的鐵鉬催化法的甲醛生產(chǎn)裝置，逐漸使我國鐵鉬催化法甲醛裝置達(dá)到了國際同類裝置的先進(jìn)水平。與此同時(shí)，我國銀催化法的甲醛裝置也有了快速的發(fā)展。反應(yīng)器等關(guān)鍵設(shè)備不斷地得到改進(jìn)，銀催化劑的制備和應(yīng)用也有了新的提高，原料甲醇單耗有了進(jìn)一步的下降，生產(chǎn)控制技術(shù)也有了長足的進(jìn)步，原料甲醛單耗又有了進(jìn)一步的下降，裝置規(guī)模趨向大型化，國內(nèi)最大、世界第二的年產(chǎn)16萬噸/年單套甲醛裝置于2000在河北凱躍化工集團(tuán)有限公司建成投產(chǎn)。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國甲醛工業(yè)仍保持持續(xù)發(fā)展的勢頭，2002年總生產(chǎn)能力已超過700萬噸。迄今，總生產(chǎn)能力已超過840萬噸/年（以37%HCHO計(jì)）。1.2 我國甲醛工業(yè)的現(xiàn)狀 1.2.1 生產(chǎn)工藝

以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛的工藝按催化劑的不同，分為銀法和鐵鉬法兩種不同的生產(chǎn)工藝。銀法甲醛生產(chǎn)工藝中又有生產(chǎn)37%甲醛的傳統(tǒng)銀法和生產(chǎn)濃甲醛的廢氣循環(huán)法、尾氣循環(huán)法及以本征控制技術(shù)為核心的大型甲醛生產(chǎn)新工藝等。在甲醇、水、空氣所組成的原料混合氣的配制工藝中又有濃甲醇蒸發(fā)后配制水蒸汽和甲醇、水配制后蒸發(fā)兩種工藝；而吸收部分則有單塔吸收、雙塔吸收和多塔吸收以及并流吸收等多種流程。此外，在裝置的余熱利用上又有多種形式的工藝流程，使裝置的能量得到充分的合理利用。1.2.2 生產(chǎn)能力和產(chǎn)量

我國工業(yè)甲醛的生產(chǎn)能力近十年內(nèi)有很大的增長，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有甲醛生產(chǎn)裝置約380套，裝置總能力超過720萬噸，已居世界首位。目前我國銀法裝置的生產(chǎn)能力仍占絕大部分。鐵鉬法裝置僅有10套，合計(jì)生產(chǎn)能力僅占國內(nèi)生產(chǎn)能力的5%左右。從總體看，我國工業(yè)甲醛的單套裝置能力較為偏小，平均僅為2萬噸/套，最小的只有0.5萬噸/套。其中，鐵鉬法中最大為8萬噸/套，最小為1.5萬噸/套；銀法中最大為16萬噸，最小為0.5萬噸/套。由于我國甲醛工業(yè)總體發(fā)展較快，而下游衍生產(chǎn)品的發(fā)展和市場容量的擴(kuò)大相對(duì)較慢，致使總體開工率卻不高，現(xiàn)已從早期的80%左右降到50%左右，有的裝置還常年處于停工狀態(tài)。從表1—1中可以看出，我國甲醛生產(chǎn)廠家現(xiàn)主要集中在山東、廣東、河北、江蘇等地區(qū)。其中華北地區(qū)（包括山東、河北、天津、北京、山西五省市）的生產(chǎn)能力約占全國總生產(chǎn)能力的1/3，而西北地區(qū)的生產(chǎn)能力很小，還不到全國的1%。目前山東省是全國最大的甲醛生產(chǎn)地區(qū)，生產(chǎn)能力約117萬噸/年；其次是河北地區(qū)（包括天津市和北京市），生產(chǎn)能力約89.5萬噸/年；江蘇省排名第三，生產(chǎn)能力約88萬噸/年；第四位是廣東省，生產(chǎn)能力約86萬噸/年。

1.2.3 技術(shù)指標(biāo)

（1）產(chǎn)品規(guī)格

多年來，我國生產(chǎn)的工業(yè)甲醛都是單一的37%（wt）濃度的水溶液，使用中存在濃度低、運(yùn)輸費(fèi)用高和影響某些下游產(chǎn)品的加工性能及廢水處理等問題。近年來，隨著甲醛下游產(chǎn)品的發(fā)展和“鐵鉬法”生產(chǎn)甲醛技術(shù)的引進(jìn)，甲醛產(chǎn)品的規(guī)格品種已開始向多種化工方向發(fā)展，現(xiàn)根據(jù)需要，可生產(chǎn)除37%（wt）濃度以外的37%-55%（wt）濃度的多種甲醛產(chǎn)品供應(yīng)市場。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量

由于歷史的原因，目前我國工業(yè)甲醛執(zhí)行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)仍是以37%（wt）濃度的產(chǎn)品，我國工業(yè)甲醛（37%）的質(zhì)量大部分都達(dá)到優(yōu)極品標(biāo)準(zhǔn)，有的還根據(jù)用戶和自身的要求，嚴(yán)格控制酸度和甲醇含量等標(biāo)準(zhǔn)。但企業(yè)間仍存在一定的差異，少數(shù)企業(yè)優(yōu)極品率低，質(zhì)量波 動(dòng)較大。

1.3 影響我國甲醛價(jià)格的主要因素

近些年來我國甲醛行業(yè)發(fā)展很快，每年產(chǎn)銷量增長速度都在10%以上，2004年我國甲醛產(chǎn)銷量已突破了480萬噸大關(guān)。脲醛樹脂是甲醛行業(yè)最主要的下游產(chǎn)品，約占甲醛總消費(fèi)量的60%以上，市場前景可觀。近幾年，我國甲醛市場的價(jià)格變化比較大，總體來看，呈現(xiàn)一種上升走勢。2001年為800元/噸，2002年為850元/噸，2003年上漲幅度很大，達(dá)到了1200元，2004年為1250元/噸。影響甲醛價(jià)格主要有以下三個(gè)因素：

1.3.1 生產(chǎn)成本。構(gòu)成甲醛生產(chǎn)成本的有原料（甲醇）、電、水、催化劑、設(shè)備維護(hù)、人工及管理費(fèi)用等，其中原料甲醇是最主要的生產(chǎn)成本，約占甲醛生產(chǎn)總成本的90%左右。這幾年甲醛價(jià)格在不斷上漲，其中一個(gè)重要原因就是甲醇價(jià)格的上漲。2001年的甲醇價(jià)格為1200元/噸，2002年不到1300元/噸，2003年2100元/噸，2004年為2200元/噸?？梢钥闯觯兹﹥r(jià)格與甲醇價(jià)格基本上呈現(xiàn)一種線性關(guān)系。

1.3.2 下游需求狀況。甲醛下游產(chǎn)品的需求量增長較快，拉動(dòng)了甲醛產(chǎn)量的增大，但由于下游產(chǎn)品的價(jià)格相對(duì)較穩(wěn)定，上升幅度小，在一定程度上制約了甲醛價(jià)格的提高。

1.3.3 地區(qū)差異。甲醛單位價(jià)值不太高，不適宜于長途運(yùn)輸，否則運(yùn)費(fèi)太貴，不合算，所以甲醛基本上是就地產(chǎn)銷的產(chǎn)品，呈現(xiàn)明顯的地域特征，各地區(qū)之間的價(jià)格差異比較大。目前來看，河北、山東等地的甲醛價(jià)格比較低，出廠價(jià)在1100~1200無左右的水平，而福建、廣西、四川、重慶等地，甲醛價(jià)格相對(duì)較高，出廠價(jià)在1350~1500元左右的水平。1.4 產(chǎn)品說明

1.4.1 產(chǎn)品名稱：甲醛 化學(xué)分子式：HCHO 分子量：30.03 1.4.2 產(chǎn)品性質(zhì) A.物理性質(zhì)

甲醛又稱蟻醛，是無色有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，對(duì)空氣的比重為1.06，略重于空氣，易溶于水、醇和醚，甲醛在常溫下是氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)。其30%~40%的水溶液為福爾馬林液，此溶液沸點(diǎn)為19℃。故在室溫時(shí)極易揮發(fā)，隨著溫度的上升揮發(fā)速度加快。甲醛易聚合成多聚甲醛，其受熱易發(fā)生解聚作用，并在室溫下可緩慢釋放甲醛。

表1-2 甲醛的物理性質(zhì) 計(jì)量單位:見表 項(xiàng)目

數(shù)值

密度(g/cm3)

-80℃

0.9151-20℃

0.8153 沸點(diǎn)(101.3kPa)/℃

-19 熔點(diǎn)℃

-118 汽化熱(19℃)/(kj/mol)23 生成熱(25℃)/(kj/mol)-116 標(biāo)準(zhǔn)自由能(25℃)/(kj/mol)-109.7 比熱容J/(mol.k)35.2 熵J/(mol.k)218.6 燃燒熱(kj/mol)561～569 臨界溫度℃

137.2～141.2 臨界壓力Mpa 6.81～6.66 空氣中爆炸極限% 7.0～73 著火點(diǎn)℃

430

B.化學(xué)性質(zhì)

甲醛分子中含有醛基，具有典型的醛類的化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)又含有羰基碳原子鍵合的較為活潑的α-H，使甲醛的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，能參加與多種化學(xué)反應(yīng)。在此只介紹幾種重要的化學(xué)反應(yīng)。

（1）加成反應(yīng)

1）在有機(jī)溶劑中，甲醛與烯烴在酸催化下發(fā)生加成反應(yīng)，通過這種反應(yīng)，可由單制備雙烯烴，并增加一個(gè)碳原子，例如甲醛與異丁烯反應(yīng)得到異戊二烯。

2）在乙炔酮、乙炔銀和乙炔汞催化劑存在下，單取代乙炔化合物與甲醛加成生成炔屬醇（Reppe反應(yīng)）。對(duì)乙炔來說，加上2mol甲醛，生成2-丁炔-1，4-二醇，2-丁炔-1，4-二醇進(jìn)一步加氫生成重要的化學(xué)1，4-丁二醇。

3）在堿性溶液中，甲醛和氰化氫反應(yīng)生成氰基甲醇。

（2）縮合反應(yīng)

甲醇除自身外，能各多種醛、醇、酚、胺等化合物發(fā)生縮合反應(yīng)?？s合反應(yīng)是甲醛最重要的化學(xué)反應(yīng)。

1）甲醛能發(fā)生自縮合反應(yīng)，生成三聚甲醛或多聚甲醛。60%濃甲醛溶液在室溫下長期放置就能自動(dòng)聚合成三分子的環(huán)狀聚合物。

2）在NaOH溶液中，甲醛自身縮合生成羥基乙醛。HOCH3CHO它能進(jìn)一步快速與甲醛縮合生成碳水化合物，俗稱Formose反應(yīng)。

3）甲醛聚糖反應(yīng)是已知的唯一一步合成碳水化合物的方法，它在生成物多元醇和甲醛生物工程利用中具有潛在的重要意義。在RhCl(Ph3P)和叔胺催化體系的作用下，在120℃3~12Mpa的條件下甲醛與合成氣反應(yīng)生成販丙糖、戊糖和己糖。

4）在堿性催化劑作用下，甲醛和酚首先發(fā)生加成反應(yīng)。生成多羥基苯酚，生成多羥基苯酚受熱后，可進(jìn)一步縮合脫水，生成酚醛樹脂。

5）甲醛很容易和氨及胺發(fā)生縮合反應(yīng)，生成鏈狀或環(huán)狀化合物。甲醛和氨在20~30℃條件下縮合生成六亞甲基四胺，俗稱烏洛托品。

（3）分解反應(yīng)

純的、干燥的甲醛氣體能在80~100℃的條件下穩(wěn)定存在，在300℃以下時(shí)，中醛發(fā)生緩慢分解為CO和H2，400℃時(shí)分解速度加快，達(dá)到每分鐘0.44%的分解速度。

300℃

HCHO→CO＋H2

（4）氧化還原反應(yīng)

甲醛極易氧化成甲酸、進(jìn)而氧化為CO2和H2O O2 O2

HCHO→HCOOH→CO2＋H2O

（5）羰基化反應(yīng)

在鈷或銠催劑作用下，于110℃ 和13-15Mpa條件下，甲醛與合成氣（H2/CO=1-3）

能進(jìn)行羥基化反應(yīng)生成乙醇醛，進(jìn)一步加氫可以生成乙二醇，該反應(yīng)也稱甲醛氫甲?；磻?yīng)。

CH2O＋CO＋H2→HOCH2CHO

在羰基銠催化劑和鹵化物促進(jìn)劑的作用下，甲醛與合成氣能進(jìn)行同系化反應(yīng)生成乙醛，進(jìn)一步加氫生成乙醇。1.5 產(chǎn)品用途

甲醛屬于用途廣泛、生產(chǎn)工藝簡單、原料供應(yīng)充足的大眾化工產(chǎn)品，是甲醇下游產(chǎn)品中的主干，世界年產(chǎn)量在2500萬噸左右，30%左右的甲醇都用來生產(chǎn)甲醛。但甲醛是一種濃度較低的水溶液，從經(jīng)濟(jì)角度考慮不便于長距離運(yùn)輸，所以一般都在主消費(fèi)市場附近設(shè)廠，進(jìn)出口貿(mào)易也極少。甲醛除可直接用作消毒、殺菌、防腐劑外，主要用于有機(jī)合成、合成材料、涂料、橡膠、農(nóng)藥等行業(yè)，其衍生產(chǎn)品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛樹酯、脲醛樹酯、氨基樹酯及烏洛托產(chǎn)品。1.6 原材料說明 原材料名稱：甲醇 A.物理性質(zhì)

甲醇是最簡單的飽和脂肪酸，分子式CH3OH，相對(duì)分子質(zhì)量32.04，常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易揮發(fā)、可燃、略帶醇香味的有毒液體。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等許多有機(jī)液體無限互溶，但不能與脂肪烴類化合物相互溶，甲醇蒸氣和空氣能形成爆炸性混合物，爆炸極限為6.0%~36.5%（體積）。B.化學(xué)性質(zhì)

甲醇是最簡單的飽和脂肪醇，具有脂肪醇的化學(xué)性質(zhì)，即可進(jìn)行氧化，酯化、羰基化、胺化、脫水等反應(yīng)；甲醇裂解生CO和H2，是制備CO和H2的重要化學(xué)方法。在此只介紹幾種重要的化學(xué)反應(yīng)。

（1）氧化反應(yīng)

甲醇在電解銀催化劑下可被空氣氧化成甲醛，是重要的工業(yè)制備甲醛的方法；

（2）酯化反應(yīng)

甲醇可與多種無機(jī)酸和有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)。甲醇和硫酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成硫酸氫甲酯，硫酸氫甲酯經(jīng)加熱減壓蒸餾生成重要的甲基化試劑硫酸二甲酯；

（3）羰基化反應(yīng)

甲醇和光氣發(fā)生羰基化反應(yīng)生成氯甲酸甲酯，進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸二甲酯；

（4）裂解反應(yīng)

在銅催化劑上，甲醇可裂解成CO和H2。1.7 甲醛工業(yè)的發(fā)展趨勢 1.7.1 改進(jìn)催化劑的性能

研制開發(fā)新型催化劑是加快甲醛工業(yè)大發(fā)展最有效的方法之一，現(xiàn)在各國都在加快催化劑的開發(fā)。

1.7.2 高濃度甲醛工藝發(fā)展趨勢

國外在聚甲醛、MDI和炔屬化學(xué)品（如1，4-丁二醇）的發(fā)展最快，處增長率在5%以上。這些產(chǎn)品均需高濃度甲醛，從而刺激了以鐵鉬法為主的高濃度甲醛工藝的快速發(fā)展。由甲醇催化脫氫制備無水甲醛，產(chǎn)物甲醛和氫氣很容易分離，避免了甲醛水溶液的濃縮蒸發(fā)，能耗可大幅度降低，成為最具有工業(yè)前途的無水甲醛制備方法。制備高濃度甲醛溶液的另一方法是甲縮醛氧化法。1.7.3 設(shè)備集約化

為了防止甲醛濃度氧化，達(dá)到最佳動(dòng)態(tài)平衡控制，國外開發(fā)了許多因素程序控制法。如：以蒸汽壓力來調(diào)節(jié)氧醇比、混合氣溫度和反應(yīng)狀態(tài)，從而達(dá)到低甲醇消耗額的目的。1.7.4 規(guī)模大型化

甲醛已成為大宗化工產(chǎn)品，其需求量不斷增加?，F(xiàn)在國外興建的甲醛生產(chǎn)裝置，起碼規(guī)模3.5~6萬噸/年。1.7.5 產(chǎn)品簡介 表1—3 產(chǎn)品簡介 產(chǎn)品名稱

甲醛

CA登記號(hào)

50-00-0 標(biāo)準(zhǔn)

GB9009-1988 英文名

Formaldehyde 別名

福爾馬林

分子式

HCHO 分子量

30.03 熔點(diǎn)

-92℃

沸點(diǎn)

-19.5℃

相對(duì)密度

0.815(-20℃)

溶解度

易溶于水 乙醇 乙醚 丙酮 1.8 甲醛的主要技術(shù)指標(biāo)

表1—4 甲醛的主要技術(shù)指標(biāo) 計(jì)量單位：見表 項(xiàng)目 優(yōu)等品 一等品 二等品 色度(鉑-鈷),≤ 10 —— —— 甲醛含量，%≤ 37.0-37.4 36.7-37.4 36.5-37.4 甲醇含量，%≤ 12 12 12 酸度，%≤ 0.02 0.04 0.05 鐵含量，10-6≤ 1(槽裝）3(槽裝）5(槽裝）

5(槽裝）10(槽裝）10(槽裝）灰分，%≤ 0.005 0.005 0.005 2 合成方法及生產(chǎn)技術(shù)比較 2.1 甲醛的合成方法

目前，國內(nèi)外由甲甲醇生產(chǎn)甲醛主要有以下幾種方法： 2.1.1 銀催化劑法

用銀鋪成薄層的銀粒為催化劑，控制甲醇過量，反應(yīng)溫度在600-700℃之間。銀法工藝路線心德國BASF公司為代表。2.1.2 鐵鉬催化劑法：

用FeO、MO做催化劑，還經(jīng)常加入鉻和鈷的氧化物做助催化劑，甲醇與過量的空氣混合，經(jīng)凈化，預(yù)熱，在320-380℃溫度下反應(yīng)生成甲醛。鐵鉬催化劑法工藝路線以瑞典PERSTORP公司為典型。2.1.3 甲縮醛氧化法：

甲縮醛氧化法制取高濃度甲醛由三步進(jìn)程完成：甲縮醛的合成、甲縮醛氧化和過濃度甲醛吸收與處理。甲縮醛氧化法是制備高濃度甲醛溶液的另一種方法。日本旭化成公司于20世紀(jì)80年代開發(fā)成功的這一生產(chǎn)方法，是將甲醛和甲醇在陽離子交換樹脂的催化作用下，采用反應(yīng)精餾的方法先合成甲縮醛，然后將甲縮醛在鐵鉬氧化催化劑的作用下，用空氣氧化生產(chǎn)甲醛。2.1.4 二甲醚氧化法：

將二甲醚氣體與空氣混合，預(yù)熱后通過多管式固定床反應(yīng)器，管內(nèi)裝有金屬氧化物催化劑，管外用液體導(dǎo)熱法移走反應(yīng)熱量。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與鐵鉬法相同。反應(yīng)壓力為常壓，溫度450-500℃，空速為1000-4000m/h，催化劑為金屬氧化鎢，也有氧化鉍-氧化鉬催化劑的專利發(fā)表。反應(yīng)氣體速冷后進(jìn)入二段吸收系統(tǒng)，用離子交換法脫去甲酸，制得37-44%（wt%）的甲醛水溶液。2.1.5 低碳烷烴直接氧化法：

用低碳烴，例如天然氣或瓦斯氣體中甲烷及丙烷，丁烷等在No催化劑作用下，直接用

空氣氧化而得到甲醛。其反應(yīng)式如下：

CH4＋O2=HCHO＋H2 2.2 生產(chǎn)工藝比較

目前，工業(yè)上幾乎所有的甲醛生產(chǎn)方法都是用銀催化劑法、鐵鉬催化劑法。2.2.1 工藝技術(shù)比較

銀法是以甲醇為原料以一定配比的甲醇和空氣、水蒸氣經(jīng)過過熱器，過濾器進(jìn)入氧化器，在催化床層使甲醇脫氫成甲醛。甲醛氣體和水蒸氣經(jīng)冷卻，冷凝由吸收塔吸收，制成37%的甲醛溶液成品。在銀法過程中也能做到適當(dāng)?shù)臐舛?。鐵鉬法用二元?dú)馍a(chǎn)，銀法用三元?dú)馍a(chǎn)，兩法所用催化劑不同。鐵鉬法所進(jìn)行的反應(yīng)為完全氧化反應(yīng)，而銀法是氧化脫氫反應(yīng)。故銀法選擇是甲醇與空氣混合的爆炸上限操作（混合比37%以上，醇過量），為保持脫氫反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)溫度為650℃左右。反應(yīng)熱量靠加入水蒸氣等帶走。鐵鉬法選擇的是下限操作（混合比7%以下，氧過量），即與過量的空氣中的氧氣反應(yīng)。反應(yīng)溫度控制在430℃左右，而反應(yīng)的熱量靠惰性氣體帶走，所以在反應(yīng)過程中需引入尾氣塔，由于吸收系統(tǒng)中加水少，從而能制取高濃度甲醛。但由于采用了尾氣循環(huán)和足夠量的空氣，增加了動(dòng)力的消耗，且由于氣體量的加大而使裝置能力相對(duì)減小了約25%。根據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，美國鐵鉬法、銀法生產(chǎn)裝置各占50%，而國內(nèi)銀法占95%以上。甲醇

→蒸發(fā)器→過熱器→三元過濾器→氧化器→吸收一塔→吸收二塔 空氣

圖2—1 電解銀法制甲醛工藝流程圖 說明

（1）用兩種方法生產(chǎn)的甲醛作為商品，鐵鉬法也有它的局限性，因?yàn)闈饧兹┰诔叵氯菀拙酆希邼饧兹┰谫A存和運(yùn)輸上很難處理。在制膠工業(yè)中客戶一般不喜歡用鐵鉬法制取的低醇含量的甲醛。如作為有些需要脫水的下游產(chǎn)品的原料，則有它的可取之處。

（2）鐵鉬法一次性投資費(fèi)用大，投資回收期長。與銀法相比其投資風(fēng)險(xiǎn)大，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，近幾年銀法甲醛工藝也已有了很大的進(jìn)步（如單耗、能耗等），單耗已接近鐵鉬法水平。

（3）銀法工藝上用的電解銀催化劑，其制法簡單，成本較低，并可重復(fù)使用。鐵鉬法由供應(yīng)商提供，價(jià)格昂貴且受到一定的制約。

（4）用兩種工藝路線生產(chǎn)甲醛，銀法的運(yùn)行成本在設(shè)備折舊費(fèi)、能耗、催化劑消耗費(fèi)用以及副產(chǎn)蒸汽等方面都優(yōu)于鐵鉬法；鐵鉬法在單耗，甲醛濃度上也有它的明顯優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2 銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點(diǎn)的比較：

表2—1 電解銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點(diǎn) 計(jì)量單位：見表 項(xiàng)目 銀催化劑法 鐵鉬催化劑法 反應(yīng)溫度（℃）600～720 320～380 反應(yīng)器 絕熱式 管式絕熱流化床 催化劑壽命 3～6 12～18 收率（%）89～91 91～94 甲醇單耗(Kg/t)470～480 420～470 甲醛濃度（%）37～55 37～55 產(chǎn)品中甲醇含量（%）4～8 0.5～1.5 產(chǎn)品中甲酸量（104）100～200 200～300 甲醛中混合氣體中濃度（%）＞37 ＜7 投資 相對(duì)低 相對(duì)高

催化劑失活原因 原料中鐵、硫引起中毒 M升華 對(duì)毒物敏感程度 敏感 不敏感 2.3 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較

表2—2 國內(nèi)外甲醛裝置能耗比較 單位：m3/t、t/t、kwh/t 項(xiàng)目 國外

國內(nèi)

銀法 鐵鉬法 銀法 鐵鉬法

先進(jìn) 一般 先進(jìn) 一般 先進(jìn) 一般 先進(jìn) 一般 冷卻水 20-30 30-50 20 28-42 15-20 35-45 20 30-40 蒸汽 －0.2-0.5 －0.3-0.1 －0.6 －0.3-0.5 －0.3-0.5 －0.3-0 －0.6 －0.3-0.5 電 20 25-30 70 85-90 18-20 30-40 80 85-98 注：以生產(chǎn)1噸37%的甲醛消耗量統(tǒng)計(jì)

通過以上分析，我們認(rèn)為銀法甲醛生產(chǎn)線具有投資小，能耗低，能生產(chǎn)高濃度甲醛，物耗又接近鐵鉬法水平等優(yōu)點(diǎn)，因此，將它推廣為首選的甲醛生產(chǎn)路線，應(yīng)比較適合中國的國情。工藝流程介紹 3.1 流程說明

熱水 蒸汽 工藝補(bǔ)水 尾氣 甲醇

→蒸發(fā)器→過熱器→三元過濾器→氧化器→吸收一塔→吸收二塔 空氣 冷卻水 甲醛產(chǎn)品

圖3—1 電解銀法制甲醛工藝流程圖

原料氣的供給：

原料甲醇用泵連續(xù)從甲醇貯槽送至高位槽，一部分甲醇流回甲醇貯槽，另一部分自高位槽能過甲醇過濾器過濾羰基鐵等到雜質(zhì)后，控制一定的流量進(jìn)入蒸發(fā)器；同時(shí)，空氣經(jīng)空氣過濾器過濾灰塵等到雜質(zhì)后由羅茨鼓風(fēng)機(jī)在蒸發(fā)器底部送入，并通過空氣放空來控制一定的量。

空氣經(jīng)過濾器由鼓風(fēng)機(jī)鼓入蒸發(fā)器?？諝夤呐萁?jīng)過0.8~1m的45℃甲醇液，被甲醇蒸發(fā)所飽和，蒸發(fā)器頂部裝有阻霧設(shè)施，分離夾帶的甲醇液滴。按照配料要求補(bǔ)加水蒸氣。

用熱水或蒸氣調(diào)節(jié)蒸發(fā)器溫度后，控制在45~52℃（依據(jù)氧醇比和平衡濃度來定）。甲醇在蒸發(fā)器中經(jīng)空氣鼓泡蒸發(fā)后，形成均勻混合的二元?dú)怏w，再通過噴嘴加入不定期定量的水蒸氣（即配料蒸氣）以調(diào)節(jié)水醇比，形成配比的二元反應(yīng)氣。

甲醇-水蒸氣-空氣經(jīng)過過熱器加熱到120℃，以保證反應(yīng)混合氣中甲醇全部氣化。因?yàn)榧状家旱芜M(jìn)入反應(yīng)區(qū)，會(huì)劇烈蒸發(fā)，使催化劑床層翻動(dòng)，造成床層厚度不均，發(fā)生短路，而且甲醇蒸發(fā)吸熱，會(huì)降低反應(yīng)溫度，甚至發(fā)生熄火不反應(yīng)。

過熱的反應(yīng)混合氣進(jìn)入阻火器，阻火器起安全隔離作用，當(dāng)反應(yīng)器中發(fā)生燃燒反應(yīng)時(shí)，不會(huì)涉及到前部的蒸發(fā)器。再進(jìn)入過濾器以除去五羰基鐵等含鐵雜質(zhì)。最后于120℃左右進(jìn)入氧化反應(yīng)器。

原料所轉(zhuǎn)化為甲醛：

在氧化器的的氧化室中，三元反應(yīng)氣在電解銀觸媒的作用下發(fā)生氧化和脫氫反應(yīng)生成甲醛，反應(yīng)溫度控制在650℃絕大部分甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛，同時(shí)會(huì)有一些副反應(yīng)發(fā)生。為控制副反應(yīng)的發(fā)生并防止甲醇的分解，轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)廢熱鍋爐被聚冷到230℃以下，再經(jīng)冷卻段冷卻到80~100℃，然后進(jìn)入第一吸收塔。

反應(yīng)氣體的吸收：

吸收采用雙塔循環(huán)，二塔用軟水作吸收劑，一塔用二塔來的甲醛溶液的稀溶液（二補(bǔ)一）作吸收劑。具體流程：

自氧化器出來的甲醛從一塔底進(jìn)入，向塔頂流動(dòng)；二塔來的稀甲醛溶液（二補(bǔ)一）從塔頂加入，一塔循環(huán)液從塔頂和塔中部加入，向下流動(dòng)，氣流逆向流動(dòng)；在此運(yùn)行過程中大部分甲醛被吸收，并放出大量的熱；為控制一定的一塔循環(huán)溫度以保證吸收效果，一塔出來的循環(huán)液經(jīng)泵送入塔頂和塔中部前，必須經(jīng)一塔第一冷卻器和一塔第二冷卻器冷卻后，才能送入形成自塔循環(huán)。未補(bǔ)吸收的氣體由塔頂引出，進(jìn)入第二吸收塔的底部，由塔頂引出尾氣鍋爐或支真空系統(tǒng)。

吸收用水由泵經(jīng)冷卻器打到第二吸收塔頂，在二塔內(nèi)吸收甲醛后，用泵經(jīng)第二冷卻口頭冷卻后，打到第一吸收塔頂，在一塔內(nèi)進(jìn)一步吸收甲醛后，由一塔底引出冷卻器流入甲醛貯槽。

產(chǎn)品含甲醛36.7%~37.4%，甲醇6%左右，密度1.1Kg/L。

鐵會(huì)促使甲醛分解，為了避免鐵接觸，反應(yīng)器以后的設(shè)備、管路采用鋁或不銹鋼制成。

3.2 生產(chǎn)工藝影響因素

影響甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛反應(yīng)過程的主要因素有：反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)、催化劑的性能狀態(tài)、反應(yīng)溫度、氧醇比、停留時(shí)間和空間速度、反應(yīng)壓力及原料混合氣的純度，先分析如下： 3.2.1 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)

反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)將直接關(guān)系到甲醇轉(zhuǎn)化成甲醛的主反應(yīng)能否順利進(jìn)行和減少與防止副反應(yīng)的發(fā)生等問題。設(shè)計(jì)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮諸如能否氣固兩相間很好接觸，橫否保持良好的催化層狀態(tài)，反應(yīng)物在反應(yīng)器中的流動(dòng)是否有死角，反應(yīng)氣的速度分布和反應(yīng)在床層中的阻力是否能均勻，以及反應(yīng)后的氣體能否迅速離開高溫區(qū)以快速冷卻等問題。3.2.2 催化劑的性能和狀態(tài)

催化劑在化工生產(chǎn)中被廣泛使用，其活性的高低，直接決定著轉(zhuǎn)化的效果的好壞。一般對(duì)催化劑的性能要求是要有較高的催化活性，良好的選擇性，較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，較好的熱穩(wěn)定性和具有一定的抗毒能力。要想有效的發(fā)揮催化劑的性能，設(shè)計(jì)中必須考慮催化劑的鋪裝方法，考慮床層的嚴(yán)密、平整和均勻性，以使氣體能均勻的流經(jīng)催化劑床層，特別在床層的邊緣，熱電偶插入等部位要避免和防止溝道旁路，否則這些部位易發(fā)生局部反應(yīng)過熱，引起床層燒結(jié)和破裂。3.2.3 反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度的高低會(huì)影響物料的反應(yīng)程度。溫度過高，物料會(huì)劇烈氧化，生成一些副產(chǎn)品，降低甲醛含量；溫度過低，甲醛不能被氧化，達(dá)不到生產(chǎn)目的。

對(duì)吸熱反應(yīng)的甲醇脫氫反應(yīng)來說，升溫是有利的。醇脫氫反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大。自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為481.6℃，實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)溫度應(yīng)高于這一溫度。3.2.4 氧醇比

氧醇比是甲醛生產(chǎn)中氧氣和甲醇的摩爾比值。氧醇比過高，氧氣過量，甲醇會(huì)被深度氧化而降低甲醇的轉(zhuǎn)化率；氧醇比過低，甲醇過量，浪費(fèi)原料。

氧醇比是一個(gè)非常重要的參數(shù)，它關(guān)系到甲醛生產(chǎn)反應(yīng)過程中的轉(zhuǎn)化率，選擇性和安全性等問題，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

V氧氣：V甲醇=（0.21×P空氣）/P甲醇

式中：V氧氣——三元混合氣中氧氣的濃度，%；

V甲醇——三元混合氣中甲醇的濃度，%；

P空氣——三元混合氣中空氣的分壓，%；

P甲醇——三元混合氣中甲醇的分壓，%；

影響氧醇比的重要因素有三：

（1）甲醇 蒸發(fā)器上部空間的總壓力（若甲醇蒸發(fā)器液層上面的總壓力升高，則氧醇比增大）；

（2）蒸發(fā)器溫度（升高蒸發(fā)器溫度會(huì)使氧醇比降低）；

（3）蒸發(fā)器中甲醇濃度（甲醇濃度降低會(huì)使氧醇比降低）。3.2.5 水醇比

增加反應(yīng)器的水醇比，既有利于控制反應(yīng)的溫度，又能使反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行，還可以提高進(jìn)料中氧的濃度而不發(fā)生過熱，從而能改善轉(zhuǎn)化率和提高收率。但是，提高水醇比要受到產(chǎn)品濃度和塔吸收效率的限制。如果水醇比過大，又要維持二塔有一定的加水量，勢必造成產(chǎn)品的濃度下降；而要保持產(chǎn)品的濃度，又勢必會(huì)減少二塔的加水量，使二塔的吸收效率下降。因此，水醇比必須控制得當(dāng)。

3.2.6 停留時(shí)間和空間速度

停留時(shí)間也稱接觸時(shí)間，是指原料混合氣通過催化床層所需要的時(shí)間，其單位用秒表示。停留時(shí)間和空間速度呈倒數(shù)關(guān)系。

可表示為：停留時(shí)間=HF/V

H——催化劑的填裝高度：

F——反應(yīng)器橫斷面積：

V——?dú)饬魉俣萂3/S。

停留時(shí)間過長，原料氣會(huì)被劇烈氧化，降低轉(zhuǎn)化率：停留時(shí)間過短，會(huì)有很多原料氣未被氧化。一般銀法的時(shí)間取0.02~0.05s,即空速3600~7200h。時(shí)間越長則副反應(yīng)越強(qiáng)烈。3.2.7反應(yīng)壓力

由于甲醇氧化和甲醇脫氫這兩個(gè)反應(yīng)都是反應(yīng)后增加體積的反應(yīng)，因此，降低壓力將使反應(yīng)向著生產(chǎn)甲醛的方向移動(dòng)，所以減壓對(duì)主反應(yīng)有利。但在實(shí)際生產(chǎn)中由于減壓將增加設(shè)備投資和能耗，并帶來上些其它不穩(wěn)定的因素，故現(xiàn)在甲醛的生產(chǎn)已由早期的負(fù)壓操作改為常壓操作。3.2.8 原料混合氣的純度

原料混合氣的純度將影響催化劑的活性與壽命。另外，在催化劑的表面如覆蓋了氧化鐵，還會(huì)加快甲醇燃燒等副反應(yīng)。因此，原料混合氣的純度也是影響反應(yīng)的重要因素，生產(chǎn)中應(yīng)盡可能使原料氣得以凈化。3.3 主要工藝指標(biāo)

表3—1 主要工藝指標(biāo) 計(jì)量單位：見表 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo) 流量

濕空氣 Kg/h 3234.760 配料蒸汽 Kg/h 1294.019 工藝補(bǔ)水 Kg/h 530.064 工藝甲醇 Kg/h 1892.005 甲醛成品液 Kg/h 4167.000 一塔循環(huán)量 m3/h 1351.219 二塔循環(huán)量 m3/h 1174.973 壓力(絕)一塔底 mmHg 795 一塔頂 mmHg 785 二塔頂 mmHg 775 氧化器 Mpa 800 蒸汽分配缸 Mpa 0.28±0.02 汽包 Mpa 0.282 蒸發(fā)室 Mpa 12月21日 溫度

蒸發(fā)器 ℃ 42-50 過熱器 ℃ 100-120 氧化器觸媒層 ℃ 610-660 氣體出一塔 ℃ ≤55 吸收一塔底 ℃ ≤60

續(xù)表3—1 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo) 吸收二塔頂 ℃ ≤35 吸收二塔底 ℃ ≤35 蒸發(fā)器加熱熱水進(jìn)口 ℃ 85 蒸發(fā)器加熱熱水出口 ℃ 55 氧化器廢熱鍋爐出口 ℃ 150 氧化器水冷段氣體出口 ℃ 100 成品液 ℃ 42 尾氣 ℃ 32 液位

一塔 % 25-35 二塔 % 25-35 蒸發(fā)器 % 60-80 汽包 % 45 含量

成品液甲醛 質(zhì)量% 37.2 成品液甲醇 質(zhì)量% 1.2 尾氣中甲醛含量 體積% 0.2 尾氣中水含量 體積% 5.7328 尾氣中二氧化碳含量 體積% 3.3 尾氣中一氧化碳含量 體積% 0.3 尾氣中氧氣含量 體積% 0.42 尾氣中氫氣含量 體積% 15 尾氣中氮?dú)夂?體積% 74.84 尾氣中甲烷含量 體積% 0.2 尾氣中甲醇含量 體積% 0.0072 蒸汽配料濃度 % 氧醇比

0.37-0.42 甲醇單耗 Kg 57.5 工業(yè)甲醇濃度 % 98 濕空氣含水量 % 1.9 4 安全與“三廢”處理

4.1工藝物料特性及防護(hù)措施

甲醛是易燃易爆的液體，沸點(diǎn)64.45℃，自燃點(diǎn)400℃。在空氣中爆炸范圍6~36.5%，有毒，車間空氣中最大允許濃度50mg/m3，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮放火、防爆、毒等

（1）建筑物的耐火等級(jí)為一級(jí)；

（2）應(yīng)將甲醛、甲醛泵安裝在通風(fēng)良好的場所；

（3）廠房各層均應(yīng)布有放毒工具箱及一定數(shù)量的防毒面具；（4）廠房各層均應(yīng)布有必要的消防器材；（5）本裝置電氣設(shè)備屬Ⅱ級(jí)防爆；

（6）設(shè)備、導(dǎo)管各容器安裝可靠的接地設(shè)備，采用環(huán)行接地網(wǎng)；（7）槽應(yīng)有靜電措施，包括良好的接地與導(dǎo)流管；（8）車間內(nèi)應(yīng)有利于消防車環(huán)行的通道；

（9）開四點(diǎn)火時(shí)，氧醇比保持在0.24~0.26，既必須在爆炸范圍外點(diǎn)火；（10）所有設(shè)備、管道應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行試壓試漏。

甲醛有毒，吸入其蒸汽后會(huì)引起眼部灼痛、咽痛、頭痛、惡心、嘔吐等，還會(huì)造成鼻

炎、支氣管、結(jié)膜炎和肺氣腫。甲醛直接接觸會(huì)造成皮膚灼傷。

本品用內(nèi)色橡膠或內(nèi)涂瀝青防銹漆的鐵桶盛裝。第桶凈重200kg，也可用槽四裝運(yùn)，應(yīng)貯存在通風(fēng)干燥處，遠(yuǎn)離火種熱源，不與堿類、氰化物同運(yùn)，不存貯過久，貯所溫度以21-25℃為宜。4.2 三廢處理

甲醛工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)污染環(huán)境的主要污染源有廢氣、廢水和噪聲。甲醛生產(chǎn)中，工業(yè)“三廢”的治理方法如下： 4.2.1 廢氣處理

在甲醛生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢氣，采用燃燒法。因?yàn)榧兹┪矚馊紵蠹认宋矚鈱?duì)大氣的污染，又可產(chǎn)生蒸汽。這些蒸汽既可供甲醛裝置使用，也可供外界使用。從而達(dá)到節(jié)約能源，化害為利的目的。對(duì)于甲醛槽中的蒸汽的控制，采用冷凝法，既用冷水噴灑甲醛貯槽，使貯槽的溫度下降。另外在甲醛貯槽頂部加呼吸閥，亦可減少甲醛蒸發(fā)量。

甲醛生產(chǎn)車間在生活區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度見表7—1。4.2.2 廢水處理

甲醛行業(yè)中的工業(yè)廢水處理：

（1）在生產(chǎn)中盡量減少跑，冒、滴、漏。甲醛循環(huán)泵容量漏甲醛循環(huán)液，一般采用內(nèi)冷式機(jī)械密封泵，以減少泄露。車間廢水一般要經(jīng)過處理濾池進(jìn)行處理。多余的料液集中送入吸收塔作吸收液使用。

（2）甲醛生產(chǎn)中形成的中控分析殘液可集中起來處理，多余的樣液集中送入吸收塔作吸收液使用。

（3）設(shè)備清洗應(yīng)首先用水進(jìn)行循環(huán)清洗，洗液可用作甲醛的吸收液。不能用作吸收液的廢液將其送入污水處理站處理，以免直接排污造成污染。

（4）甲醛蒸發(fā)器底部和殘液放出后可集中進(jìn)行蒸餾，回收其甲醛。這種回收甲醛既可作為配料甲醛阻聚劑和溶劑。如果殘液數(shù)量少可進(jìn)行燃燒處理，以消除環(huán)境污染。

（5）對(duì)于一般設(shè)備出垢產(chǎn)生的殘液可先用堿中和，然后排入污水池進(jìn)行處理。

表7—1 有害物質(zhì)濃度 計(jì)量單位：見表 物料名稱 車間 居住區(qū)

一次 日平均 甲醇 50 3.0 1.0 甲醛 3 0.05 —— 乙醛 —— 0.01 —— 一氧化碳 30 3.0 1.0 氨 30 0.2 —— 二氧化碳 5 0.15 —— 飄塵 10 0.5 0.15 4.2.3噪聲防治

對(duì)于甲醛生產(chǎn)系統(tǒng)來說，噪聲的主要來源是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，它發(fā)出的聲響可達(dá)100分貝以上，減少羅茨鼓風(fēng)機(jī)的噪聲，一般采用的方法包括單獨(dú)設(shè)立一個(gè)隔音房間；在鼓風(fēng)機(jī)的墻壁上加吸音器材和隔疸門窗，在鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口管道上加消音器；選用低速轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)。有的工廠將風(fēng)的轉(zhuǎn)速由1450轉(zhuǎn)/分改為570轉(zhuǎn)/分，這些措施都可以減少羅茨 鼓風(fēng)機(jī)發(fā)出的噪聲，起到降低環(huán)境噪聲的污染，保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生的目的。

致謝語

隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題到查找資料，再到動(dòng)手制作，足足花了好2個(gè)多月的時(shí)間。經(jīng)過這些日子的努力畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種全面地結(jié)合，是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己看著人家做就會(huì)了，但是既不是這樣，只有通過自己親自做一做，才能做到真正的明白，才能知道自己的不足在哪。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。

在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。此外，還得出一個(gè)結(jié)論，知識(shí)必須通過應(yīng)用才能得到最大的效用。有些東西以為會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是自己知道的是模凌兩可，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師袁芹對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。

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