年产25万吨甲醛生产工艺设计.docx

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年产25万吨甲醛生产工艺设计

年产25万吨甲醛生产工艺设计

年产25万吨甲醛生产工艺设计

摘要本设计为年产25万吨37%甲醛水溶液的生产工艺初步设计，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，对主要设备和管道进行了设计及选型，同时对本装置的安全生产与“三废”治理作了相关讨论并进行经济的初步核算。

　　本设计配有设计说明书一本，附图4张。

说明书包括1：

总论；2：

工艺流程的选择及论证；3：

年产25万吨37%甲醛水溶液工艺计算；4：

非标准设备的计算及定性设备的选型；5：

工艺管道计算；6：

安全以及“三废”治理；7：

技术经济初步核算。

图纸包括：

1带控制点的工艺管道及工艺流程图；2氧化器装配图；3装置平面图；4装置立面图。

关键词甲醛甲醇氧化工艺电解银

　　ThemanufacturingprocessofFormaldehyde250000tonsperyear

　Abstract:

Thedesignisprimaryforthemanufacturingprocessofformaldehyde250000tonsperyear,andadoptsAgascatalystAccordingtothedesign,thecraftproductionwayofformaldehydewasselectedandthetechnologywasmainequipmentsandpipesweredesignedorthesanetime,safelyproducinganddealingwith”threewaste“werearguedandtechnologyeconomicwasoriginallyestimated.

　Thedesignconsistsofaninstructionbookandaseriesofdiagram.

　Theinstructionbookincludes:

anddemonstrationofthetechnologicaltonsperyear37%formaldehydecraftsforproductionwereisnotaselectingtypeoftheequipmentofcalculationandfinalizingthedesignofthestandardpipelineandabatementof”threewaste”.initialestimateoftechnoligy.

　Thediagraminclude:

pipelineofthedeviceandprocessflowsheetwithcontrolledchartofthefigureoftheblueprintsoffactory.

　Keywords:

formaldehyde;Methanol;Oxidation;Technology;ElectrolysisSilver

前言5

1绪论6

我国甲醛工业的发展过程6

起步阶段6

发展阶段6

快速增长阶段6

我国甲醛工业的现状7

生产工艺7

生产能力和产量7

技术指标7

1.3影响我国甲醛价格的主要因素9

生产成本9

下游需求状况9

地区差异9

产品说明9

产品名称9

产品性质9

产品用途11

原材料说明11

甲醛工业的发展趋势12

改进催化剂的性能12

高浓度甲醛工艺发展趋势12

设备集约化12

规模大型化12

产品简介12

甲醛的主要技术指标13

2合成方法及生产技术比较13

甲醛的合成方法13

.1银催化剂法13

.2铁钼催化剂法13

.3甲缩醛氧化法13

.4二甲醚氧化法14

.5低碳烷烃直接氧化法14

生产工艺比较14

.1工艺技术比较15

银催化剂法和铁钼催化剂法的特点的比较15

国内外甲醛装置能耗比较15

3工艺流程介绍16

流程说明16

生产工艺影响因素17

反应器的结构与状态17

催化剂的性能和状态17

反应温度18

氧醇比18

水醇比18

停留时间和空间速度18

反应压力19

原料混合气的纯度19

主要工艺指标19

4安全与“三废”处理21

工艺物料特性及防护措施21

三废处理21

废气处理21

废水处理22

噪声防治22

结束语23

主要参考文献24

前言

　　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40%、甲醛80%的水溶液叫做福尔马林，是常用的杀菌剂和防腐剂。

　　甲醛是脂肪族中的最简单的醛，化学性质十分活泼。

甲醛最早由俄国化学家于1895年通过亚甲基二乙酯水解制得。

1868年，使用铂催化剂，用空气氧化甲醇合成了甲醛，并且确定了它的化学特性。

1886年Loews使用铜催化剂和1910年Blank使用银催化剂使甲醛实现了工业化生产。

1910年，由于酚醛树脂的开发成功，使甲醛工业得到了迅猛的发展。

　　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。

　　从我国甲醛的生产现状看，结合毕业实习的相关内容，此设计采用的是银催化剂氧化生产甲醛的生产工艺流程。

在整个设计过程中，按照设计任务书的要求，对年产3万吨甲醛装置进行了完整的物料衡算与热量衡算，对工艺过程中的主要设备进行了较为详细的工艺计算，同时也对装置的技术经济状况进行了初步估计。

　　由于本人能力有限，加上时间较为仓促，在整个设计中难免有错误和不足之处，敬请老师和同行批评指正。

1绪论

我国甲醛工业的发展过程

起步阶段

　　　20世纪50-60年代，以浮石银作催化剂的银法生产甲醛是我国甲醛工业的起步阶段。

我国第一套甲醛生产装置是1956年9月由前苏联专家设计指导在上海溶剂厂兴建，设计能力仅为万吨/年，采用浮石银作催化剂。

1957年-1959年吉林化肥厂等三家企业相继建立了甲醛生产装置，上海溶液剂厂也将万吨/年的装置扩大到1万吨/年。

但到50年代末，我国工业甲醛的生产量仍然还不足4万吨（37%CH2O），产品主要用于生产乌洛托品等。

　　　1965年-1969年，由于合成纤维和木材加工工业的发展，甲醛需求量增加，北京维尼纶厂、苏州助剂厂等一批采用浮石银作催化剂的甲醛生产装置先后投产，到60年代末生产厂达到10家，总生产能力扩大到10万吨/年。

60年代后期由于开发聚甲醛树脂等对浓甲醛的需要，又自行开发了“铁钼氧化物”催化剂，吉林石井沟联合化工厂、安阳塑料厂先后采用“铁钼氧化物”催化剂生产甲醛，但由于催化剂性能不佳和工艺落后以及安全性差等原因未能长期生产。

发展阶段

　　　上世界70-80年代的以电解银催化剂为主体的银法生产甲醛是我国甲醛工业日趋成熟的发展阶段。

　　　20世纪70年代以后，我国甲醛工业无论在产能、生产技术还是在设备、节能和自动控制等方面都有了较大的改进和提高。

随着反应热和尾气的燃烧热的利用，使甲醛生产装置由原来的“耗汽型”变成为“不耗汽型”或“外供蒸汽型”装置，至70年代末我国甲醛工业的产量接近40万吨/年。

　　　20世纪80年代以后，由于木材加工业和甲醛下游产品发展的需要，我国甲醛工业又有了较大的发展，至80年代末生产甲醛厂家达51家，总生产能力超过80万吨/年。

快速增长阶段

　　　20世纪90年代至今的银法生产甲醛和铁钼法生产甲醛同时发展是我国甲醛工业快速增长阶段。

20世纪90年代，特别是90年代中后期，由于我国经济的快速发展，木材加工业、建材业、塑料工业的社会需求量的大幅度增加和小氮肥厂的转产等因素，我国甲醛工业进入快速增长时期，1990年-1999年的10年中，总生产能力翻了近3倍。

在这一阶段国内多家企业从国外引进以铁钼氧化物作催化剂的铁钼催化法的甲醛生产装置，逐渐使我国铁钼催化法甲醛装置达到了国际同类装置的先进水平。

与此同时，我国银催化法的甲醛装置也有了快速的发展。

反应器等关键设备不断地得到改进，银催化剂的制备和应用也有了新的提高，原料甲醇单耗有了进一步的下降，生产控制技术也有了长足的进步，原料甲醛单耗又有了进一步的下降，装置规模趋向大型化，国内最大、世界第二的年产16万吨/年单套甲醛装置于2000在河北凯跃化工集团有限公司建成投产。

　　　进入21世纪，我国甲醛工业仍保持持续发展的势头，2002年总生产能力已超过700万吨。

迄今，总生产能力已超过840万吨/年（以37%HCHO计）。

我国甲醛工业的现状

生产工艺

　　　以甲醇为原料生产甲醛的工艺按催化剂的不同，分为银法和铁钼法两种不同的生产工艺。

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。

生产能力和产量

　　　我国工业甲醛的生产能力近十年内有很大的增长，据不完全统计，我国现有甲醛生产装置约380套，装置总能力超过720万吨，已居世界首位。

目前我国银法装置的生产能力仍占绝大部分。

铁钼法装置仅有10套，合计生产能力仅占国内生产能力的5%左右。

从总体看，我国工业甲醛的单套装置能力较为偏小，平均仅为2万吨/套，最小的只有万吨/套。

其中，铁钼法中最大为8万吨/套，最小为万吨/套；银法中最大为16万吨，最小为万吨/套。

由于我国甲醛工业总体发展较快，而下游衍生产品的发展和市场容量的扩大相对较慢，致使总体开工率却不高，现已从早期的80%左右降到50%左右，有的装置还常年处于停工状态。

从表1—1中可以看出，我国甲醛生产厂家现主要集中在山东、广东、河北、江苏等地区。

其中华北地区（包括山东、河北、天津、北京、山西五省市）的生产能力约占全国总生产能力的1/3，而西北地区的生产能力很小，还不到全国的1%。

目前山东省是全国最大的甲醛生产地区，生产能力约117万吨/年；其次是河北地区（包括天津市和北京市），生产能力约万吨/年；江苏省排名第三，生产能力约88万吨/年；第四位是广东省，生产能力约86万吨/年。

技术指标

（1）产品规格

　　　多年来，我国生产的工业甲醛都是单一的37%（wt）浓度的水溶液，使用中存在浓度低、运输费用高和影响某些下游产品的加工性能及废水处理等问题。

近年来，随着甲醛下游产品的发展和“铁钼法