年产12万吨甲醛的工艺计算

年产12万吨甲醛的工艺计算

1. 计算依据

（1） 产量：120000t/a

（2） 年工作日：以300天计（7200h ） （3） 甲醛分子量：30.03

（4） 尾气组成及产品质量见下表：

尾气组成及产品质量

（5） 装置所用蒸汽压力为：0.4Mpa(表压) （6） 氧醇比：以0.400计，技术单耗按0.430

（7） 原料甲醇浓度：98%（质量比）；配料后甲醇浓度：58% （8） 空气相对湿度为80%：其中含O 2：21%；N 2：77%；H 2O ：2%

2. 物料衡算 原料及产物的衡算 （1） 产量：

67.1624

300120000

=⨯ (t/h)＝16670 (kg/h)

其中：

HCHO ：16670×37.3%=6217.91（kg/h)=207.06（kmol/h ） CH 3OH ：16670×1.2%=200.04（kg/h ）=6.24（kmol/h ） HCOOH ：16670×0.01%=1.67（kg/h ）=0.04（kmol/h ） H 2O ：16670×61.49%=10250.38（kg/h ）=569.47（kmol/h ） 总物质的量：207.06＋6.24＋0.04＋569.47＝782.81（kmol/h ） 产品组成

（2） 原料甲醇投入量

设投入量为Y ，尾气中含有甲醇量为X ，则Y ＝

X +⨯32

43

.016670

根据氧醇比和空气中氧气百分含量得：0.4Y/21%＝N 空气

77%N 空气/78.856%＝N 尾气 0.0072%N 尾气＝X 解得：X ＝0.03（kmol ）；Y ＝224.03（kmol ）； N 尾气＝416.67（kmol ）；N 空气＝426.72（kmol ）

（3） 空气投入量

空气投入量＝426.72（kmol ）

其中：O 2：426.72×21%＝89.61（kmol ）＝2867.52（kg ） N 2：426.72×77%＝328.58（kmol ）＝9199.96（kg ） H 2O ：426.72×2%＝8.53（kmol ）＝153.54（kg ）

（4） 尾气量＝416.67（kmol ）

其中：CO2：416.67×2.6%＝10.83（kmol ）＝476.52（kg ） CO ：416.67×0.2%＝0.83（kmol ）＝26.324（kg ） H2：416.67×15%＝62.50（kmol ）＝125.00（kg ） HCHO ：416.67×0.2%＝0.83（kmol ）＝24.90（kg ） CH4：416.67×0.4%＝1.67（kmol ）＝26.72（kg ） CH3OH ：416.67×0.0072%＝0.03（kmol ）＝0.96（kg ） H2O ：416.67×2.5368%＝10.57（kmol ）＝190.26（kg ） N2：416.67×78.856%＝328.57（kmol ）＝9199.96（kg ） O2：416.67×0.2%＝0.83（kmol ）＝26.56（kg ）

（5） 甲醛量：

CH 3OH ＋1/2O 2→HCHO ＋H 2O (1) CH 3OH ＋3/2O 2→CO 2＋2H 2O (2) CH 3OH ＋O 2→CO ＋2H 2O (3)

CH

3OH＋O

2

→HCOOH＋H

2

O (4)

CH

3OH＋H

2

→CH

4

＋H

2

O (5)

CH

3OH→HCHO＋H

2

(6)

根据氧的衡算，由（1）式和上列有关反应式得甲醛量为：

［89.61－(10.83×3/2＋0.83＋0.04＋0.83)］×2=143.33(kmol)

由反应式（2）、（5）（因为（5）式消耗了（2）式的H

2）根据尾气中H

2

和CH

4

量

得脱氢反应生成的甲醛量为：62.50+1.67=64.17(kmol/h)

甲醛总产量为：143.33+64.17=207.50(kmol/h)=6225.00(kg/h)

而尾气带走的甲醛量为：0.83（kmol/h）

则实际甲醛产量为：207.50-0.83=206.67(kmol/h)=6200.10(kg/h)

折算成37.0%甲醛水溶液：6200.10/37.0%=16622.25(kg/h)

产量与设计要求基本一致。

(6)甲醇量：甲醇消耗量/kmol·h－1

据甲醛量计算：反应式（1）消耗甲醇 143.33(kmol/h)

根据尾气中H

2

计算：反应式（2）消耗甲醇 62.5(kmol/h)

根据尾气中CO

2

计算：反应式（3）消耗甲醇 10.83(kmol/h) 根据尾气中CO计算：反应式（4）消耗甲醇 0.83(kmol/h)

根据尾气中CH

4

计算：反应式（5）消耗甲醇 1.67(kmol/h) 根据产品中HCOOH计算：反应式（6）消耗甲醇 0.04 (kmol/h) 尾气带走甲醇 0.03 (kmol/h)

产品带走甲醇 6.24(kmol/h)

甲醇总消耗量为：143.33+62.50+10.38+0.83+1.67+0.04+0.03+6.24

=225.47（kmol/h）=7215.04(kg/h)

技术单耗：7215.04/16670=4.33(t/t)

实物单耗：7215.04/16670/98%=4.42(t/t)

（7）水量

尾气带出的水：10.57(kmol)=190.26(kg/h)