甲醛工艺规程.docx
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甲醛工艺规程
甲醛工艺规程
1、主题内容与适用范围:
本规程介绍了产品概况,甲醛生产的原料及要求,生产原理及工艺流程,生产控制指标、消耗定额、环境保护、设备一览表、安全技术、中间控制、甲醛生产定员、生产周期。
本规定适用于甲醛生产操作人员的规范操作、技术管理工作的考核参照使用。
2.产品概况:
2.1产品名称:
(1)化学名:
甲醛水溶液
(2)通用名:
(商品名)福尔马林
(3)英文名称:
Formaldehyde
2.2分子式
(1)HCHOH
(2)结构式H—C=O
(3)分子量:
30.03(按1973年国际原子量)
2.3甲醛的性质:
2.3.1物理性质
在通常条件下,纯甲醛是一种无色气体,有特殊的刺激性气味,易自聚为白色固体状的多聚甲醛。
气体的相对密度1.067(空气=1),沸点(-19.5℃)易燃,与空气混合时具有爆炸性,爆炸极限为6.7—73%(体积)。
甲醛气易溶于水,甲酸水溶液比较稳定。
37±0.5%的甲醛水溶液在20℃时比重为1.1,在通常情况下为无色透明的液体,但在较低温度下贮存可能产生白色沉淀。
2.3.2化学性质
(1)、有强还原作用,特别是在碱性溶液中。
(2)、易聚合:
甲醛在低温下非常容易聚合,重金属氧化物及酸性介质存在能促进甲醛聚合,聚合体为三聚或多聚甲醛。
O
3H—C—H→H2CCH2
OOO
CH2
HH
nHCHO→〔O—C—OC〕n
HH
(3)可氧化为甲酸并在高温下进一步分解为CO和H2O
高温
HCHO+1/2O2→HCOOHCO+H2O
(4)与氨作用:
一般情况下,醛极易和氨作用,生成环状的六亚甲基四胺即乌洛托品。
OH-
6CH2O+4NH3(CH2)6N4+6H2O
(5)甲醛水溶液能与亚硫酸钠起加成作用:
H
Na2SO3+HCHO→H—C—SO3Na+NaOH
OH
(6)有固定蛋白质的作用。
(7)对人体有刺激作用。
2.4甲醛的用途
主要用于生产脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、乌洛托品、维尼纶、季戊四醇、羟甲基脲、异戊烯、1.4一丁炔二醇、聚缩醛等产品,在林产品加工、轻纺、军工、机电、医药、农业、染料助剂、皮革加工助剂等方面有广泛用途。
还广泛用于防腐、消毒行业。
近年在精细化工产品领域的应用发展很快。
2.5包装运输:
工业甲醛有大包装(槽车运输)和小包装(桶装)二种,包装上应有明显的“有毒品”及“腐蚀性物品”的标志。
储运注意事项:
应储存在阴凉通风的库房中,库温最好保持在常温,容器密封,长期储存,部分甲醛会发生聚合作用,产生混浊,应避免日光曝晒,不可与氧化剂共储混运。
搬运人员应穿工作服,戴手套,口罩等防护用品。
失火时可用水、砂土扑救。
2.6产品质量标准
国家标准GB/T9009—1998
级别
名称
优等品
一等品
合格品
色度(铂-钴),号≤
10
—
—
甲醛含量%
37.0-37.4
36.7-37.4
36.5-37.4
甲醇含量%
根据客户要求组织生产
酸度(HCOOH)%
0.02
0.04
0.05
铁含量PPm(Fe²+)
1(槽装)
3(槽装)
5(槽装)
5(桶装)
10(桶装)
10(桶装)
灰分%≤
0.005
0.005
0.005
外观
清晰无悬浮物液体,低温时允许白色混浊
为了保证国家标准的执行,本规程允许企业职能部门制订相应的内控指标。
3、生产甲醛的原料,辅助材料及要求;
3.1精甲醇:
应符合工业甲醇GB—338—92标准。
3.2空气干净,无化学污染和机械杂质。
3.3催化剂:
经二次电解后,银的纯度99.99%。
粒度:
粉、32目、28目、24目、16—20目、8—10目。
3.4工艺水:
要符合一般锅炉软水的要求,最好是除氧软水,否则会直接影响产品质量。
3.5水蒸汽:
要求其不夹带铁锈和水滴。
3.6包装材料;大包装用不锈钢槽车,小包装用塑料桶,为防腐蚀桶内壁必须涂有耐腐蚀材料,否则将严重影响产品质量。
4、生产原理及工艺流程
4.1我厂以精甲醇为原料,采用电解银为催化剂,在630℃—670℃的温度下,甲醇发生氧化反应和脱氢反应,生成甲醛,再用软水或纯水吸收制成合格产品。
生产中主要有以下反应过程;
630~670℃
CH3OH+1/2O2 HCHO+H2O+156.557kj/mol① Ag
630~670℃
CH3OH≒HCHO+H2-85.270KJ/mol②
H2十1/202 H2O+241.827KJ/mo1③
反应
(1)在200℃左右开始进行,反应
(2)在600℃左右系可逆反应,反应(3)的进行,可使反应
(2)不断向右进行。
反应中的生成热用蒸汽作为热载体带走,使反应温度平稳。
在以上主反应发生的同时,还发生以下副反应:
CH3OH+3/2O2—CO2+2H2O+675.998KJ/mo1④
CH3OH+02—一C0+2H2O+4393.009KJ/mo1⑤
HCHO十1/202一HCOOH+246.73KJ/mol⑥
CH3OH+H2一CH4+H2O+115.505KJ/mo1⑦
4.2工艺过程简述:
(流程图附后)
来自精甲醇糟的甲醇,用泵打入高位槽后,借位差自流入蒸发器,与来自罗茨鼓风机的空气在蒸发器底部鼓泡混合,甲醇由蒸发器内的热水列管间接加热到48℃左右,产生的甲醇与空气二元混合气经蒸发器上部进入系统管道,于管道内直接加入适量的配料蒸汽,成为甲醇一空气一水蒸汽三元混合气,经过热器加热至110℃—130℃,再经阻火器、过滤器从顶部进入氧化器,在银触媒作用下进行反应,其反应温度为630—670℃,反应后的甲醛气进入氧化器冷却列管,冷却到90—110℃,冷却列管分成两部分,上部为废热锅炉,反应气自660℃降到240℃,同时产生0.4MPa的蒸汽。
下部列管用软水冷却,反应气自240℃降至100℃左右,同时用于冷却的软水自70℃上升到80℃用于加热蒸发器内的甲醇。
冷却后的气体进入1#吸收塔底部,与甲醛溶液逆流接触吸收,然后进入2#吸收塔由塔顶喷淋的软水继续吸收残余甲醛,吸收后的尾气送入尾气炉燃烧。
一塔吸收液经泵提压后,大部分循环吸收,少量采出为成品。
二塔吸收液经泵后大部分循环吸收,少部分补充到一塔,本工艺仪表系统采用DCS进行集中控制,由计算机优化各工艺参数,调节生产。
5、生产控制指标
①空气流量:
2200—3200m3/h
②配料蒸汽:
1000—1500kg/h
③蒸发温度:
45—53℃
④氧化器温度:
630—670℃
⑤氧化器出口温度:
<130℃
(6)过热后温度:
110—130℃
(7)一塔底温度:
65℃土5
(8)一塔顶温度:
50℃土5
(9)二塔底温度:
45℃±5
(10)二塔顶温度;40℃±5
(11)一二塔冷却器出口温度:
<40℃
(12)蒸发器内甲醇平衡浓度:
>95%
(13)蒸发器液位:
50%液位计刻度
(14)一塔液位;40—50%液位计刻度
(15)二塔液位:
50%液位计刻度
(16)尾气成份:
H20;7%C02:
<4%O2<0.3%
CO:
0.4% CH4:
1.0%H2:
16.0%N2:
71.3%
(17)银触媒成分:
Ag:
>99.99%Fe:
<30PPM
(18)甲醇:
空气:
水蒸汽=1:
1.96:
1.22
(19)氧醇比0.39~0.41
6、消耗定额:
按30000t/a甲醛装置计算
序号
名称
规格
单位
消耗定额
(吨甲醛溶液)
消耗量
1
甲醇
工业品
t
0.46
13800t/Y
2
银
Kg
0.001
30Kg/Y
3
硝酸
试剂级
Kg
0.015
450Kg/Y
4
草酸
试剂级
Kg
0.05
1500Kg/Y
5
循环冷却水
42~32℃
t
72
200t/h
6
深井水
18℃
t
2.34
6.5t/h
7
软水
25℃
t
1.36
3.8t/h
8
电
380V
Kwh
30
111.5Kwh/h
9
蒸汽
0.4MPa
t
-0.18
-0.5t/h
7、环境保护:
甲醛生产过程中产生的尾气中含有氢、甲烷、一氧化碳及少量的甲醇、甲醛蒸汽,不经过处理,不仅污染环境,浪费能源,且不安全。
本设计采用尾气锅炉燃烧方法治理。
甲醛尾气锅炉产生蒸汽,供甲醛生产使用,多余部分并热网外供。
甲醛生产在正常情况下,无污水排放,只有停车,开车时固定期清理蒸发器、塔等,将少量污水排出,由公司集中至污水处理工段统一进行处理。
8、设备一览表
序号
设备名称
型号及规格
数量
材质
备注
1
罗茨鼓风机
L62D-40/50Q=40m³/minP=50KPa
2
铸铁
电机Y280M-6
W=55KWn=1450r.p.m
2
蒸发器
立式ф2200×2520×8管程:
ф32×3;L=600n=1920根
1
不锈钢碳钢
F=110m²
3
过热器
立式ф700×2186×8管程:
ф32×2;L=1490n=241根
1
不锈钢
F=36m²
4
1#冷却器
HBB-3-S板式换热器1530×540×466
n=76片
2
不锈钢
F=30m²
5
2#冷却器
HBB-3-S板式换热器1530×540×311
n=64片
1
不锈钢
F=20m²
6
锅炉上水泵(多级离心)
11/2GC-5×7Q=6m³/hH=161m
2
钢
电机Y132S2-2W=7.5KWn=2900r.p.m
7
阻火器
波纹板阻火器629×69×8n=243
1
不锈钢
波纹板为紫铜板
8
甲醇泵
IS65-40-250
Q=12m³/h
2
电机YB2-100L1-4W=2.2KWn=1420r.p.m
9
热水泵(离心清水)
IS100-65-200
Q=100m³/hH=50m
2
电机Y112-4W=4KWn=1440r.p.m
10
1塔循环泵
IH100-65-200Q=100m³/hH=50m
2
1Cr18Ni9Ti
电机YB180M1-2W=22KWn=1440r.p.m
11
2塔循环泵
FB65-25AL=26.2m³/hH=20m
4
1Cr18Ni9Ti
YZC-112M-2W=4KWn=2900pm
12
氧化器
ф1600×1155/ф1300×2300/ф1200×1500触媒室ф1300×321×10
急冷段管程ф32×3;L=2000n=240根
冷却段管程ф25×2;L=1500n=1024根
1
不锈钢
急冷段管程F=47m²
冷却段管程F=136m²
13
过滤器
立式管式过滤器
ф1100×1800×4
1
不锈钢
F=3.2m²
14
1#吸收塔
ф1400/ф2000×12557
1
不锈钢
不锈钢规整填料
15
2#吸收塔
ф1400×14535×6
1
不锈钢
不锈钢规整填料
16
甲醇槽
立式平底锥顶
ф3600×4800
2
碳钢
V=50m³
17
甲醇高位槽
立式
ф1400×2200×4
1
碳钢
V=3m³
18
热水槽
立式
ф1800×2800×5
1
碳钢
V=8m³
19
纯水槽
立式ф2000×3000
1
不锈钢
V=10m³
20
纯水高位槽
立式
ф1400×1400×4
1
不锈钢
V=2.5m³
21
阻聚剂槽
立式夹套反应器
ф700×700V=300L
1
附电机BJO2-Z1-470W=1.1KWn=1509rpm
22
甲醛槽
立式平底锥顶
ф3600×4800
4
碳钢加衬里
V=50m³
23
分汽包
卧式ф400×2700×4
2
碳钢
V=0.25m³
24
空气压缩机(无油润滑)
Z-0.6/7-I型
Q=36m³/h
2
电机YB2M2-6
W=5.5KWn=960r.p.m
9、安全技术
本装置原料和成品均系有毒,易燃,易爆物品,而成品甲醛中含有少量甲酸,属有机腐蚀性液体,故在生产中必须采取有效的劳动保护和安全措施,以保护工人的安全。
9.1.生产过程中的毒物分析
9.1.1甲醇
甲醇为无色透明的液体,易挥发,易燃烧,纯品具有酒精气味,属一级易燃液体,其蒸汽能与空气形成爆炸性混合物,爆炸范围为6—36.5%。
吸入甲醇蒸汽对人体有麻醉作用,特别能伤害视神经,甲醇在车间空气中的最高容许浓度为50mg/m3.
9.1.2甲醛:
甲醛在常温下为无色气体,有窒息性刺激具味。
甲醛有毒,主要刺激呼吸道粘膜,对皮肤有刺激作用。
吸入大量甲醛蒸汽可引起急性中毒,有眼部灼痛、头痛、恶心、呕吐等症状。
甲醛在车间空气中最高允许浓度为3mg/m3。
9.2劳动保护
蒸发器内物料是空气及甲醇气,该设备放置在底楼,防爆级别定为Q—2级.甲醛所有设备需静电接地,严禁用易产生火花的工具检修,要保证操作岗位通风良好。
在清洗设备时要按规定穿戴好防护用品,设备装置区严禁存放氧化物和易燃物.
9.3产品包装、标志、运输和保管规则:
9.3.1包装:
甲醛溶液应贮存在能保证产品质量的容器中。
其贮存温度为8—40℃,生产厂家及用户均应采用必要的措施,减少甲醛溶液聚合,以保证产品质量。
9.3.2标志
包装容器上应涂刷牢固的标志,其内容包括生产厂厂名,产品名称,净重以及GBl90一70《危险货物包装标志》中6号易燃物品和9号有毒物品标志。
9.3.3贮存和运输:
装运甲醛的槽车应为不锈钢或铝槽车、玻璃钢槽车。
用铁桶盛装时应采用防腐蚀材料衬里,运输时应轻装轻卸,以免造成损失和危害,汽车进装置区要戴防火罩
10.中间控制:
中间控制表如下:
序号
取样点
项目
指标
分析次数
分析方法
1
蒸发器
平衡浓度
〉95%
1次/班
测比重
2
一塔
甲醛含量
37±0.4
1次/小时
滴定法
3
一塔
甲醛含量
根据公司要求
1次/小时
测比重
4
一塔
酸含量
<0.04
1次/小时
滴定法
5
二塔
稀醛含量
1次/班
滴定法
11、甲醛生产定员与生产周期
甲醛生产定员22人;四班二运转每班5人,工段长1人,副工段长1人。
甲醛为24小时连续生产,每年按300天计算。