年产2465万吨甲醛生产工艺设计毕业论文设计
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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2.5万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。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，敬请各位老师批评指正。
3） 在碱性催化剂作用下，甲醛和酚首先发生加成反应。生成多羟基苯酚，生成多羟基苯酚受热后，可进一步缩合脱水，生成酚醛树脂。
4）甲醛很容易和氨及胺发生缩合反应，生成链状或环状化合物。甲醛和氨在20~30℃条件下缩合生成六亚甲基四胺，俗称乌洛托品。
（3）分解反应
第三章热量衡算- 20 -
3.1物性参数及计算公式- 20 -
3.2主要设备热量衡算- 20 -
第四章主要非定型设备的计算及选型- 26 -
4.1Hale Waihona Puke Baidu发器- 26 -
4.2过热阻火器- 27 -
4.3氧化炉- 28 -
4.3.1废热段- 28 -
4.3.2急冷段- 28 -
4.4一塔一冷- 29 -
4.5一塔二冷- 30 -
4.6二塔一冷- 30 -
第五章“三废”处理- 31 -
5.1废气处理- 31 -
5.2废水处理- 32 -
5.3噪声防治- 32 -
第一章
1.
1.1
产品名称：甲醛 化学分子式：HCHO 分子量：30.03
1.
a物理性质：
甲醛又称蚁醛，是无色有强烈刺激性气味的气体，对空气的比重为1.06，略重于空气，易溶于水、醇和醚，甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。其30%~40%的水溶液为福尔马林液，此溶液沸点为19℃。故在室温时极易挥发，随着温度的上升挥发速度加快。甲醛易聚合成多聚甲醛，其受热易发生解聚作用，并在室温下可缓慢释放甲醛。
1.4.2银催化法生产甲醛- 9 -
第二章物料衡算- 11 -
2.1主要工艺指标- 11 -
2.2甲醛、甲醇物料衡算- 12 -
2.2.1产品产量及其组成- 13 -
2.2.2原料投入量- 14 -
2.2.3尾气中各组分含量的计算- 14 -
2.2.4校核- 15 -
2.2.5主要设备物料衡算- 16 -
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中国矿业大学银川学院
本科毕业设计
（2015届）
题目年产2.5万吨甲醛生产工艺设计
系 别化学工程系
专 业煤化工
年 级11级2班
学生姓名魏杰
指导教师张霞
年 月 日
摘要
本设计为年产2.5万吨37%甲醛水溶液的生产工艺设计，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，同时对本装置安全生产与“三废”治理作了相关讨论。
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A.M.Butlerov于1895年通过亚甲基二乙酯水解制得。1868年，A.M.Hoffmann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。
（1）加成反应
1）在有机溶剂中，甲醛与烯烃在酸催化下发生加成反应，通过这种反应，可由单制备双烯烃，并增加一个碳原子，例如甲醛与异丁烯反应得到异戊二烯。
2）在乙炔酮、乙炔银和乙炔汞催化剂存在下，单取代乙炔化合物与甲醛加成生成炔属醇（Reppe反应）。对乙炔来说，加上2mol甲醛，生成2-丁炔-1，4-二醇，2-丁炔-1，4-二醇进一步加氢生成重要的化学1，4-丁二醇。
3）在碱性溶液中，甲醛和氰化氢反应生成氰基甲醇。
（2）缩合反应
甲醛除自身外，能与多种醛、醇、酚、胺等化合物发生缩合反应。缩合反应是甲醛最重要的化学反应。
1）甲醛能发生自缩合反应，生成三聚甲醛或多聚甲醛。60%浓甲醛溶液在室温下长期放置就能自动聚合成三分子的环状聚合物。
2）在NaOH溶液中，甲醛自身缩合生成羟基乙醛。HOCH3CHO它能进一步快速与甲醛缩合生成碳水化合物，俗称Formose反应。
218.6
燃烧热(kjmol)
561～569
临界温度℃
137.2～141.2
临界压力Mpa
6.81～6.66
空气中爆炸极限%
7.0～73
着火点℃
430
b化学性质
甲醛分子中含有醛基，具有典型的醛类的化学性质，同时又含有羰基碳原子键合的较为活泼的α-H，使甲醛的化学性质十分活泼，能参加与多种化学反应。在此只介绍几种重要的化学反应。
表1-2 甲醛的物理性质 计量单位:见表
项目
数值
密度(gcm3)
-80℃
0.9151
-20℃
0.8153
沸点(101.3kPa)℃
-19
熔点℃
-118
汽化热(19℃)(kjmol)
23
生成热(25℃)(kjmol)
-116
标准自由能(25℃)(kjmol)
-109.7
比热容J(mol.k)
35.2
熵J(mol.k)
关键词:甲醛:甲醇:氧化:工艺:电解银:
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。
第一章甲醛生产简介- 5 -
1.1甲醛的性质和用途- 5 -
1.1.1产品说明- 5 -
1.1.2产品性质：- 5 -
1.2产品用途- 7 -
1.3甲醛的生产工艺简介- 7 -
1.3.1目前，国内外由甲甲醇生产甲醛主要有以下几种方法：- 7 -
1.4甲醛主要生产工艺的比较与选择- 8 -
1.4.1生产工艺比较- 8 -
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2.5万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。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，敬请各位老师批评指正。
3） 在碱性催化剂作用下，甲醛和酚首先发生加成反应。生成多羟基苯酚，生成多羟基苯酚受热后，可进一步缩合脱水，生成酚醛树脂。
4）甲醛很容易和氨及胺发生缩合反应，生成链状或环状化合物。甲醛和氨在20~30℃条件下缩合生成六亚甲基四胺，俗称乌洛托品。
（3）分解反应
第三章热量衡算- 20 -
3.1物性参数及计算公式- 20 -
3.2主要设备热量衡算- 20 -
第四章主要非定型设备的计算及选型- 26 -
4.1Hale Waihona Puke Baidu发器- 26 -
4.2过热阻火器- 27 -
4.3氧化炉- 28 -
4.3.1废热段- 28 -
4.3.2急冷段- 28 -
4.4一塔一冷- 29 -
4.5一塔二冷- 30 -
4.6二塔一冷- 30 -
第五章“三废”处理- 31 -
5.1废气处理- 31 -
5.2废水处理- 32 -
5.3噪声防治- 32 -
第一章
1.
1.1
产品名称：甲醛 化学分子式：HCHO 分子量：30.03
1.
a物理性质：
甲醛又称蚁醛，是无色有强烈刺激性气味的气体，对空气的比重为1.06，略重于空气，易溶于水、醇和醚，甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。其30%~40%的水溶液为福尔马林液，此溶液沸点为19℃。故在室温时极易挥发，随着温度的上升挥发速度加快。甲醛易聚合成多聚甲醛，其受热易发生解聚作用，并在室温下可缓慢释放甲醛。
1.4.2银催化法生产甲醛- 9 -
第二章物料衡算- 11 -
2.1主要工艺指标- 11 -
2.2甲醛、甲醇物料衡算- 12 -
2.2.1产品产量及其组成- 13 -
2.2.2原料投入量- 14 -
2.2.3尾气中各组分含量的计算- 14 -
2.2.4校核- 15 -
2.2.5主要设备物料衡算- 16 -
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中国矿业大学银川学院
本科毕业设计
（2015届）
题目年产2.5万吨甲醛生产工艺设计
系 别化学工程系
专 业煤化工
年 级11级2班
学生姓名魏杰
指导教师张霞
年 月 日
摘要
本设计为年产2.5万吨37%甲醛水溶液的生产工艺设计，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，同时对本装置安全生产与“三废”治理作了相关讨论。
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A.M.Butlerov于1895年通过亚甲基二乙酯水解制得。1868年，A.M.Hoffmann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。
（1）加成反应
1）在有机溶剂中，甲醛与烯烃在酸催化下发生加成反应，通过这种反应，可由单制备双烯烃，并增加一个碳原子，例如甲醛与异丁烯反应得到异戊二烯。
2）在乙炔酮、乙炔银和乙炔汞催化剂存在下，单取代乙炔化合物与甲醛加成生成炔属醇（Reppe反应）。对乙炔来说，加上2mol甲醛，生成2-丁炔-1，4-二醇，2-丁炔-1，4-二醇进一步加氢生成重要的化学1，4-丁二醇。
3）在碱性溶液中，甲醛和氰化氢反应生成氰基甲醇。
（2）缩合反应
甲醛除自身外，能与多种醛、醇、酚、胺等化合物发生缩合反应。缩合反应是甲醛最重要的化学反应。
1）甲醛能发生自缩合反应，生成三聚甲醛或多聚甲醛。60%浓甲醛溶液在室温下长期放置就能自动聚合成三分子的环状聚合物。
2）在NaOH溶液中，甲醛自身缩合生成羟基乙醛。HOCH3CHO它能进一步快速与甲醛缩合生成碳水化合物，俗称Formose反应。
218.6
燃烧热(kjmol)
561～569
临界温度℃
137.2～141.2
临界压力Mpa
6.81～6.66
空气中爆炸极限%
7.0～73
着火点℃
430
b化学性质
甲醛分子中含有醛基，具有典型的醛类的化学性质，同时又含有羰基碳原子键合的较为活泼的α-H，使甲醛的化学性质十分活泼，能参加与多种化学反应。在此只介绍几种重要的化学反应。
表1-2 甲醛的物理性质 计量单位:见表
项目
数值
密度(gcm3)
-80℃
0.9151
-20℃
0.8153
沸点(101.3kPa)℃
-19
熔点℃
-118
汽化热(19℃)(kjmol)
23
生成热(25℃)(kjmol)
-116
标准自由能(25℃)(kjmol)
-109.7
比热容J(mol.k)
35.2
熵J(mol.k)
关键词:甲醛:甲醇:氧化:工艺:电解银:
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。
第一章甲醛生产简介- 5 -
1.1甲醛的性质和用途- 5 -
1.1.1产品说明- 5 -
1.1.2产品性质：- 5 -
1.2产品用途- 7 -
1.3甲醛的生产工艺简介- 7 -
1.3.1目前，国内外由甲甲醇生产甲醛主要有以下几种方法：- 7 -
1.4甲醛主要生产工艺的比较与选择- 8 -
1.4.1生产工艺比较- 8 -