5万吨甲醛工艺设计说明毕业论文

年产 5万吨甲醛项目工艺设计说明编 制： 陈 琦校 对： 许挺松联系电话：1370617180713958227388编制单位：无锡苏阳化工装备有限公司编制日期：2012 年 5月目 录西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页1 工艺说明1.1 概述 - 第 3 页1.2 工艺流程说明 - 第 3 页1.2.1 工艺流程叙述 - 第 3 页1.2.2 各工序的说明及主要工艺控制参数 - 第 4 页1.2.2.1 蒸发、制气工序 - 第 4 页1.2.2.2 氧化工序 - 第 6 页1.2.2.3 吸收工序 - 第 8 页1.3 工艺特点 - 第 9 页1.3.1 概述 - 第 9 页1.3.2 总述 - 第 9 页1.3.3 工艺流程、特点 - 第 10 页2设计基础 2.1 拟建装置生产能力 - 第 11 页2.2 原材料规格 - 第 11 页2.3 甲醛产品规格 - 第 11 页2.4 甲醇的消耗 - 第 12 页2.5 副产品规格 - 第 12 页2.6 银触媒 - 第 12 页2.7 公用工程 - 第 12 页2.8 三废排出物界区条件 - 第 12 页2.8.1 废气 - 第 12 页2.8.2 废水 - 第 13 页2.8.3 固体废物 - 第 13 页2.8.4 噪声 - 第 13 页2.9 环境排放物及处理方法 - 第 13 页2.9.1 废气处理 - 第 13 页西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页2.9.1.1 吸收塔尾气 - 第 13 页2.9.1.2 甲醇贮槽蒸汽 - 第 13 页2.9.1.3 甲醛贮槽蒸汽 - 第 13 页2.9.2 废水处理 - 第 14 页2.9.3 固体废物处理 - 第 14 页2.9.4 噪声的防治 - 第 14 页2.10 分析化验 - 第 14 页2.11 自控仪表 - 第 15 页2.11.1 控制系统 - 第 15 页2.11.1.1 控制点 - 第 15 页2.12 性能保证 - 第 18 页2.12.1 工艺保证的前提 - 第 18 页2.12.2 能力 - 第 19 页2.12.3 甲醇消耗 - 第 19 页2.12.4 产品质量 - 第 19 页年产 5 万吨甲醛装置工艺设计包1 工艺说明西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页1.1 概述在工艺说明中给出的工艺参数值，如工艺过程中不同部位的压力、温度、组成，在实际生产中可能稍有偏差。引起偏差的原因有：负荷波动，仪表误差，非最佳工艺操作条件，进料组成的微小变化等。在一定范围之内的偏差是允许的，这种偏差的范围因参数本身在装置的不同位置而异。在给定范围之内的允许偏差，不需要进行调整、工艺上把这个偏差范围称为“操作范围” 。在正常生产中，应严格在“操作范围”内进行操作，对于超出给定范围的指示值，应及时查找原因，进行精心的调节，使其恢复正常。 下面的工艺说明指出了操作范围的极限值，主要的工艺流程及各岗位的关系。1.2 工艺流程说明1.2.1 工艺流程叙述甲醇从甲醇计量槽由甲醇泵打入再沸器。从甲醇计量槽出来的甲醇由调节阀控制流量后进入再沸器底部；同时再沸器壳程由来自汽包并经过调节阀控制的加热蒸汽加热使再沸器内的甲醇气化，甲醇蒸发器内的甲醇气从蒸发器顶部经丝网除雾器分离液滴后，经带有蒸汽加热套管的管路进入四元气体混合器 ，蒸发器内的甲醇液循环回流到再沸器底部。从空气过滤器来的空气由罗茨鼓风机送入空气加热器，经过预热后进入混合器 ，配料蒸汽从蒸汽分配器经蒸汽过滤器过滤后由调节阀调节流量进入混合器。正常开车后，尾气循西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页环系统先用尾气置换合格后，开启尾气鼓风机将经过加热器预热后的部分尾气送入混合器。四元气体在混合器内均匀混合，然后经过过滤器进一步过滤去可能带有的少量杂质后再通过阻火器送入装有催化剂的氧化器中。反应气体自上而下通过触媒层，在高温和催化剂的作用下发生甲醇的氧化和脱氢反应，生成甲醛气体。为防止反应产物的热分解，生成的热气体迅速通过与氧化器紧连的急冷段进行骤冷，然后送入吸收塔内进行吸收。甲醛成品由一级吸收塔采出，用于吸收甲醛气体的补充工艺水由二级吸收塔顶部加入；二级吸收塔底的稀醛液用泵打出后，部分循环回塔内吸收第一吸收塔未吸收完的甲醛，另一部分送入一级吸收塔顶部作第一吸收塔的补充吸收液；二级吸收塔顶部未被吸收的尾气经湿气分离器分离水分后，一路送入尾气处理器中燃烧，放出的热量用于间接产生水蒸汽，这部分蒸汽主要供外部使用；另一路尾气经由尾气鼓风机加压后经尾气加热器预热再进入生产系统进行尾气循环。1.2.2 各工序的说明及主要工艺控制参数1.2.2.1 蒸发、制气工序 工序任务本工序的任务就是给氧化工序提供符合工序工艺要求的四元混合气体，包括甲醇、空气、尾气、水蒸汽的输送及混合气的制备与气体的过热、过滤、阻火等操作过程。a甲醇的输送甲醇输送的目的是为了连续、稳定的供给甲醇蒸发器甲醇。甲醇的输送靠离心泵来实现。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页b空气的输送空气输送的目的是为了连续、稳定的向甲醇氧化反应提供所需的氧气，同时利用空气中的氮气等组分，移走多余的反应热。空气由鼓风机从大气中获取。C尾气输送尾气输送的目的有三个，第一，代替水蒸汽起热载体的作用，第二，加入部分尾气缩小了甲醇在空气中的爆炸范围，有利于安全生产，第三由于尾气的成分独特，可生产浓甲醛，抑制脱氢反应，降低氧温，减少负反应从而降低单耗。d水蒸汽的输送水蒸汽输送的目的主要有三个，一是起热载体的作用，二是缩小了甲醇在混合气中的爆炸范围，有利于安全生产，三是可防止结碳反应的发生，洁净银催化床，延长催化剂使用寿命。配料水蒸汽大多由系统余热副产的水蒸汽供给，也可由外部蒸汽管网提供。e原料混合气的配制由甲醇空气水蒸汽按工艺要求配成一定比例的原料气的目的是为了确保甲醇、空气和水蒸汽的组成比，以满足反应过程和安全生产的要求。f过热操作过热操作的任务是控制四元混合气在进入氧化器前的温度，防止产生液滴，以保护催化剂的活性。过热温度的控制是用蒸汽间接加热四元气体的方式实现的。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页g四元混合气的净化四元混合气的净化的目的是要除去原料中的有害物质，防止催化剂中毒而失去活性。四元混合气的净化手段是将四元气体通过过滤器，除去气体中夹带的固体杂质。另外，装置（包括设备和管道）的清洁状态对原料气的洁净程度有着重要影响。 工序流程甲醇从甲醇计量槽用甲醇泵输送，经过调节阀控制流量后进入再沸器。与蒸发器相连的再沸器通过蒸汽加热后使甲醇气化，甲醇气体离开蒸发器进入混合器。空气由鼓风机送入加热器加热后 进入混合器，离开混合器的原料气体经过阻火过滤器过滤后送至氧化器 。 主要工艺指标 蒸发温度 4484蒸发压力 0.08MPa（本文中不注明的均指表压，以下同）风量 空 4800Nm3/h 尾气 2200 Nm3/h风压 45Kpa分汽缸压力 0.20MPa蒸发器液位 40%60%空气加热器出口温度 110配料蒸汽量 1364Kg/h甲醇平衡浓度 95%1.2.2.2 氧化工序 本工序任务西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页原料混合气经净化后，控制一定的流速进入氧化器，在电解银催化剂的作用下进行甲醇的氧化、脱氢反应，由甲醇转化为甲醛并产生少量的副产物，在这一工序操作中，氧化温度控制的高低、四元气体的组成比例及催化剂活性的高低，都直接影响甲醇的转化率和收率。生成甲醛的主要化学反应方程式：氧化反应 CH3OH+1/2O2CH 2O+H2O （1） 脱氢反应CH3OH CH 2O+ H2 （2） 反应过程中的副反应化学方程式：CH3OH+3/2O2CO 2+2H2O （3）CH3OH CO + 2H2O （4） CH3OH + H2 CH4 + H2O （5）CH3OH + O2 H COO H + H2 O （6） 工序流程四元混合气体经过净化后先经过阻火器然后进入氧化器，在20kpa 和 600左右的高温下和银催化剂接触。绝大部分甲醇被转化为甲醛，并放出大量的反应热。生成的高温气体迅速通过氧化器的急冷段，其携带的热量与来自氧化器汽包的软水通过列管壁进行热交换，间接产生的饱和水蒸汽进入蒸汽分配器供生产使用，冷却后的生成产物送入一级吸收塔进行吸收操作。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页 主要工艺条件氧化温度 580650氧醇比 0.370.42水醇比 5471%氧化器余热段出口温度 138氧化器汽包液位 30%60%1.2.2.3 吸收工序 工序任务本工序的任务是将在氧化工段转化后生成的甲醛气体,在填料吸收塔中以水和甲醛溶液为吸收剂，经连续逆流吸收制成工业甲醛溶液。在这个操作单元中，吸收塔的效率高低以及冷却系统的性能好坏，将直接影响甲醛产品的产量、质量和原料单耗。 工序流程来自氧化器的甲醛混合气，进入一级吸收塔的底部。甲醛气体被塔内自上而下的循环液吸收，剩余的甲醛气体由塔顶排出，进入第二吸收塔继续被吸收。经过充分吸收后剩余的含有微量甲醛、甲醇、CO 、CO 2、CH 4和大量 N2、H 2等气体的塔顶尾气送入尾气处理器中燃烧，燃烧后的气体高空排入大气，放出的热量用于产生0.5Mpa 的饱和水蒸汽,气水在汽包内分离.吸收所需的工艺软水由外管送入并经过转子流量计计量后由二级吸收塔塔顶加入，并通过调节加水量控制成品浓度。一级吸收塔和二级吸收塔的吸收液均用循环泵打出，经板式换热器冷却后进行塔内连续循环喷淋吸收，其中西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页二级吸收塔多余部分稀甲醛溶液经调节阀调节后经支路进入一级吸收塔，作为一级吸收塔的补充吸收液，一级吸收塔产品部分则经支路送入甲醛中间槽。 主要工艺条件一级吸收塔塔底温度 55一级吸收塔塔顶温度 42二级吸收塔塔底温度 40二级吸收塔塔顶温度 35二级吸收塔塔底液位 30%60%二级吸收加水量 2340Kg/h尾