本科毕业设计论文21Word文件下载.docx

本科毕业设计论文21Word文件下载.docx

《本科毕业设计论文21Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科毕业设计论文21Word文件下载.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

甲醛；

甲醇；

氧化；

浮石银

Abstract

Thedesignofthe96.5%annualoutput25,000tonsofmethanolasarawmaterialaqueoussolutionofformaldehyde37%preliminarydesignoftheproductionprocess.Onthenatureandstageofdevelopmentofformaldehydeandotherrelatedinformationgivesabriefexposition.Accordingtothedesignrequirementsoftheformaldehydeproductionprocessfortheselectionanddemonstrationoftheformaldehydeproductionprocessthematerialandenergybalance,themainequipmentandpipelinesinthedesignandselection,whilesilvercatalystforformaldehydeinpumiceproductionprocessprocess,safetyandthethreewastestreatmentwererelatedtodiscussionsandpresentations.Alsoinformaldehydeproductionprocesshasmadeimprovementsinthefirsttwoestablishedafterthecoldabsorber,recyclingforenergyrecovery.

ThedesignaccordingtothestatusquoofChinaindustrialdevelopmentofformaldehydeandformaldehydeproductionofmaturetechnologychosentoHohhotgeography,climateandotherconditionsoffactories,pumicesilvercatalysttoproducemethanol,formaldehydeoxidationprocess.Highconcentrationsofmethanolasarawmaterialinordertoenhancemethanolconversionandformaldehydeselectivity,yieldandsoon.Thedesignforthepreliminarydesign.

Keywords:

formaldehyde;

methanol;

oxidation;

pumicestonesilver

引言

目前世界90%以上的甲醛是从甲醇氧化而得，也有从烃类直接氧化和二甲醚氧化来制取。

八十年代日本旭化成开发成功以稀甲醛和醇为原料的甲醛缩二甲醇法，可以生产高浓度无醇甲醛溶液，和自己开发的聚甲醛装置相配套，目前还在不断发展完善之中。

目前正在研究开发“甲醇脱氢法”和甲烷直接氧化法新工艺。

以甲醇为原料生产甲醛的方法，按其所利用催化剂和生产工艺不同，可分为两种不同的工艺路线。

其一是在过量甲醇（甲醇蒸汽浓度控制在爆炸上限，37%以上）条件下，甲醇气、蒸汽和水汽混合物在金属型催化剂上进行脱氢氧化反应，通常采用结晶Ag催化剂，故称为“银法”，也称“甲醇过量法”其二是过量空气（甲醇蒸汽浓度控制在爆炸区下限，7%以下）条件下，甲醇气直接与空气混合在金属氧化物型催化剂上进行氧化反应，催化剂以Fe2O3-MoO3系最为常见，故称“铁钼法”，也称“空气过量法”。

银法和铁钼法均在不断地发展中。

银法是经典的生产方法，德国于1888年首先工业化，接着美国在1901年，日本在1912年相继投入生产。

铁钼法甲醛生产工艺，在三十年代初期开始发展，1952年工业化，随着1959年聚甲醛工程塑料的兴起而飞快地发展起来，其原因在于铁钼法可直接生产低醇高浓度甲醛作为聚甲醛的原料。

因此，当时世界上新建的甲醛工厂，大都采用铁钼法工艺。

在铁钼法得到迅速发展的同时，银法也在不断加以改进和提高。

电解银分子筛载银催化剂的相继出现而所谓WGR尾气循环工艺的诞生，都使得银法工艺有了新的发展。

最近所采用的银法工艺，同铁钼法一样，也可以直接生产低醇甲醛，且甲醛浓度也可达50%左右。

虽然各主要工业发达国家都同时兼有银法和铁钼法两种生产工艺，但侧重面不尽相同。

总的说来，美国等欧美西方国家，由于聚甲醛工程塑料发达，采用铁钼法生产的厂家较多。

据报道，美国铁钼法生产的甲醛曾一度占总产量的80%以上。

在近十年中，美国新建的甲醛装置全部用铁钼法，共有20多套。

杜邦公司为了配合聚甲醛生产，关闭了银法甲醛装置改建铁钼法装置。

前苏联等东欧国家银法和铁钼法并重。

日本和东南亚各国银法占支配地位，仍然只有三个铁钼法甲醛生产厂，不过，八十年代日本已有不少甲醛厂转向铁钼法；

东南亚各国也开始重视铁钼法，比如，印度尼西亚等最近均建成几座大型的铁钼法生产厂。

目前世界各工业发达国家都同时采用银法和铁钼法两种工艺路线。

而且两种方法都在不断地加以改进和提高，在竞争中共存。

两种方法各有优缺点，一般来讲，银法投资略低，操作较安全、简单，但消耗略高，且催化剂寿命短（国外催化剂寿命约3~8个月）；

铁钼法不需要银法要求的高温反应，从而使副反应减少，选择性高，甲醛单耗低，甲醛产品分解少，甲醛浓度高，催化剂效率高，寿命长（国外催化剂寿命长，约1.5~2.5年），但投资略高，操作安全措施要求略高，但两种方法的车间成本相当接近。

1980年以后，国外工业甲醛总建厂能力中铁钼法已超过银法。

我国在六十至七十年代曾建有多套甲烷氧化法的生产甲醛的小型装置，由于转化率和收率及产品浓度低等问题而相继停止生产。

现我国工业甲醛都使用甲醇作原料。

以甲醇为原料生产甲醛目前主要有：

“银催化法”和“铁钼催化法”两类方法。

由于银法和铁钼法各有所长，也各有局限性，且这两类方法都有改进和提高，综合各种因素对生产成本进行比较，这两类方法差别很小。

所以同世界范围内“银法”和“铁钼法”的比例几乎相当，但我国目前采用“银法”的仍占绝大多数，因为铁钼法虽然单耗低一些，但设备庞大，耗能大，其关键设备还需进口，投资大。

因此我们拟采用银法，因该法工艺已相当成熟，其主要设备是目前国内最先进的，如新型氧化器，该氧化器带余热炉，合二为一的甲醇过滤阻火器等。

相对投资少，工期短，见效快。

本次设计根据我国的发展现状和甲醛生产的成熟工艺选择了以呼和浩特市地理、气候等条件建厂，采取浮石银催化剂甲醇氧化生产甲醛工艺。

由于本人能力有限，对甲醛整个生产过程中相关知识了解不充分，因此在整个设计中难免有错误和不足之处，敬请领导和老师批评指正。

第一章甲醛生产简介

1.1甲醛的性质和用途

近年来，随着甲醇工业的不断发展，开发甲醇产品、将甲醇转化为其它有机化工产品已经引起研究人员的浓厚兴趣，而甲醛是甲醇转化的主要产物之一。

甲醛是醛类中最简单的化合物，常温下是无色而具有特殊气味的气体，易溶于水。

甲醛有毒，浓度很低时就能刺激眼、鼻的粘膜；

浓度较大时，对呼吸道粘膜有刺激作用；

吸入浓度大的甲醛会引起肺部水肿。

甲醛也能刺激皮肤造成灼伤。

甲醛蒸气与空气能形成爆炸性混合物，爆炸范围为6.7%～73%（体积）。

甲醛是重要的基本有机化工原料，主要用于生产脲醛、酚醛、三聚氰胺、甲醛树脂、聚甲醛以及多元醇、异戊二烯、乌洛托品、尼龙等，在医药、炸药、农药和染料工业中还可用作消毒剂、杀虫剂、溶剂和还原剂等。

甲醛是重要的有机化工基础原料，是甲醇最重要的衍生物产品之一，甲醛的用途十分广泛，主要用于生产脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生产医药产品、农药和染料以及消毒剂、杀菌剂、防腐剂等。

目前甲酴的生产均采用甲醇为原料，银催化剂，经空气氧化得到，其浓度为37%左右，其余为水。

含甲醛35%～40%的水溶液叫做福尔马林，是常用的杀菌剂和防腐剂。

随着甲醛工业生产的不断扩大和甲醛产品的深入研究，其生产工艺的日渐完善，对甲醛生产设备的要求也在不断提高。

工业甲醛生产典型的有机合成工艺，在我国已有近五十年的历史。

我国的甲醛生产技术无论在装置技术、催化剂的改进、还是余热利用方面都已有了长足的进步，其主要技术经济指标已过到国际上同类生产工艺先进水平。

1.2甲醛的生产工艺简介

目前，国内外由甲甲醇生产甲醛主要有以下几种方法：

1.2.1甲缩醛氧化法

甲缩醛氧化法制取高浓度甲醛由三步进程完成：

甲缩醛的合成、甲缩醛氧化和过浓度甲醛吸收与处理。

甲缩醛氧化法是制备高浓度甲醛溶液的另一种方法。

日本旭化成公司于20世纪80年代开发成功的这一生产方法，是将甲醛和甲醇在阳离子交换树脂的催化作用下，采用反应精馏的方法先合成甲缩醛，然后将甲缩醛在铁钼氧化催化剂的作用下，用空气氧化生产甲醛。

1.2.2二甲醚氧化法

将二甲醚气体与空气混合，预热后通过多管式固定床反应器，管内装有金属氧化物催化剂，管外用液体导热法移走反应热量。

反应器结构与铁钼法相同。

反应压力为常压，温度450-500℃，空速为1000-4000m/h，催化剂为金属氧化钨，也有氧化铋-氧化钼催化剂的专利发表。

反应气体速冷后进入二段吸收系统，用离子交换法脱去甲酸，制得37-44%（wt%）的甲醛水溶液。

1.2.3低碳烷烃直接氧化法

用低碳烃，例如天然气或瓦斯气体中甲烷及丙烷，丁烷等在No催化剂作用下，直接用空气氧化而得到甲醛。

其反应式如下：

CH4＋O2=HCHO＋H2

1.2.4银催化剂法

用银铺成薄层的银粒为催化剂，控制甲醇过量，反应温度在600-700℃之间。

银法工艺路线心德国BASF公司为代表。

1.2.5铁钼催化剂法

用FeO、MO做催化剂，还经常加入铬和钴的氧化物做助催化剂，甲醇与过量的空气混合，经净化，预热，在320-380℃温度下反应生成甲醛。

铁钼催化剂法工艺路线以瑞典PERSTORP公司为典型。

1.3甲醛主要生产工艺的比较与选择

1.3.1生产工艺比较

目前，工业上几乎所有的甲醛生产方法都是用银催化剂法、铁钼催化剂法。

银法甲醛生产工艺中又有生产37%甲醛的传统银法和生产浓甲醛的废气循环法、尾气循环法及以本征控制技术为核心的大型甲醛生产新工艺等。

在甲醇、水、空气所组成的原料混合气的配制工艺中又有浓甲醇蒸发后配制水蒸汽和甲醇、水配制后蒸发两种工艺；

而吸收部分则有单塔吸收、双塔吸收和多塔吸收以及并流吸收等多种流程。

此外，在装置的余热利用上又有多种形式的工艺流程，使装置的能量得到充分的合理利用。

银法是