高浓度甲醛罐设计探讨

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
由于甲醛具有聚合的特性,所以在呼吸阀和紧
醛 8 万 t,该甲醛储罐为拱顶罐,在罐顶加装呼吸阀。 急泄放阀处的甲醛气体有可能因为温度低而在此处
62℃ 时质量分数为 55% 甲醛的饱和蒸汽分压约为 聚合,从而堵塞泄放通道或者黏住呼吸阀和紧急泄
4kPaA,经 计 算 该 项 目 甲 醛 储 罐 的 大 呼 吸 量 为 0. 放阀阀瓣,影响放空气的排放和阀门的开启。因此,
空气吸入甲醛反应系统。另外一个措施就是将放空
VL———液体年泵送入罐量,( t / a) ; KT———周转系数( 甲醛取 0. 34) ; Ke———系数( 甲醛溶液 Ke = 0. 2) 。 仍以河南某项目为例,年产质量分数为 55% 甲
气加压后引入甲醛装置的尾气催化转化系统,将放 空气中的甲醛转化为无毒无害的 CO2 和 H2 O,通过 排气筒排往大气。
参考文献
[1] 何 幸,黄耀辉. 甲醛溶液储存条件探究[J]. 甲醇与 甲醛 ,2004( 6) : 18 - 20. [2] 林 立,鲁 君,何校初,等. 中美储罐呼吸排放量计算 方法对比[J]. 化工环保,2012,32( 2) : 137 - 140.
呼吸阀的放空去向需要综合考虑后确定。如果 ( 本文文献格式: 胡 媛 ,肖敦峰. 高浓度甲醛罐设
甲醛是一种非常重要的基础有机化工原料,一 般以水溶液的形式储存。高浓度甲醛溶液对储罐的 设计和生产管理有较高的要求。因为甲醛是一种极 易发生聚合反应的羰基化合物,且易歧化生成甲酸 后对储罐造成腐蚀,所以对储罐材质、储存温度、隔 热、伴热、搅拌器型式有严格要求。此外,基于安全 环保考虑,甲醛储罐呼吸量的计算也至关重要。 1 材质选择
主要报道国内外石油化工领域最新科技成果与技术进展、企业的生产与技术改造,以及相关的科技动态和经济技术信 息,是科研、生产和设计等方面技术人员的良师益友。
由于甲醛溶液中甲醛和甲酸的腐蚀性,钢制储 罐材质一般选用 SS316、SS304。为了节省投资,同 时又要有更好的抗腐蚀性,最好将更容易发生腐蚀 的储罐底板和距底板 1 米以内的侧壁用 SS316。另
外储罐也可选用高纯铝,碳钢衬酚醛树脂,碳钢衬乙 烯基树脂或加强聚酯。 2 储罐储存温度的选择
甲醛溶液储存温度的选择非常重要,既不能高 也不 能 低。温 度 高 时 甲 醛 与 水 发 生 坎 尼 扎 罗 反 应[1],生成甲 醇 和 甲 酸,在 温 度 低 时 甲 醛 水 溶 液 中 将会慢慢出现像云团状的多聚甲醛,然后逐步形成 聚甲醛,沉积在甲醛罐底部。因为聚合的产生,将使 甲醛溶液中的甲醛浓度降低。
·178·
山东化工 SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY
2013 年第 42 卷
高浓度甲醛罐设计探讨
胡 媛1 ,肖敦峰2
( 1. 武汉巨正环保科技有限公司,湖北 武汉 430079; 2. 中国五环工程有限公司,湖北 武汉 430223)
摘要: 从甲醛罐材质选择、隔热、伴热、搅拌及放空等角度论述了甲醛罐在设计过程中遵循的计算方法和需要注意的问题,尽量减
以河南某项目为例,由于储罐高度不是很高,容
积不是很大,从安装和运行方便角度考虑,结合表 1
中各种搅拌方式的优缺点和使用范围,本项目储罐
选用立式搅拌机。
6 罐顶呼吸阀的的计算和选型
罐顶呼吸阀的放空气主要成分为氮气,同时夹
带少量甲醛。
借用美国石油学会( API) 公式计算固定式储罐
的大小呼吸量。
①大呼吸量计算公式:
空管线上不能设置阻火器,否则甲醛将会在阻火器 处聚合,严重堵塞放空通道。 7 其他问题
甲醛罐底板要有 1% - 2% 的坡度,且坡向罐底 出口。在出口管的低点( 靠近储罐外壁) 安装放净 阀,用于排出多聚甲醛等堵塞物。 8 结束语
通过以上论述,明确了甲醛罐的选材、储罐储存 温度的确定、保温材料的选择和厚度计算、加热盘管 的设计、搅拌器的选型、呼吸阀的计算及选型、罐顶 放空气的处置等,为甲醛罐的设计和生产管理提供 指导。
表 1 甲醛罐搅拌型式优缺点比较表
搅拌型式 立式搅拌 侧入式搅拌 底入式搅拌
喷射搅拌
优点 安装简单、运行平稳 适用于大型的储罐,可 降低搅拌机的造价
浓度高于 50% 时 采 用 效果好
缺点 如果储罐较高,搅拌轴 会很长
密封要求高,检修困难
安装要求高,检修时必 须将贮罐排空 设计要求精确,同时喷 射泵需要消耗大量电 能
HU Yuan,XIAO Dou - feng
( Wuhan Juzheng - EST Technology Co. ,Ltd. ,Wuhan 430079,China
Abstract: Author has discussed the material selection,insulation,heat tracing,agitate and vent of the formaldehyde tank . during the design period,the guidelines and calculation methods that need to be followed in order to minimize the impact of formaldehyde polymerization. Key words: stroage tank; high concentration formaldehyde; agitate, heat tracing; large breathing emission; small breathing emission
F
=
5. 133.
8PVL 32 × 106
·KT
Ke
·180·
山东化工 SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY
2013 年第 42 卷
式中: F———常压时储罐年呼吸量,( t / a) ;
引至甲醛装置新鲜风机的入口处,将含有甲醛的放
P———散装时液体的真实蒸汽压,Pa( 绝压) ;
甲醛罐附近有甲醛装置,可将甲醛罐呼吸阀的放空 计探讨[J]. 山东化工,2013,42( 10) : 178 - 180. )
櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁櫁
《化学工程师》2014 年征订启事
《化学工程师》期刊创办于 1978 年,是由黑龙江省化工研究院主办的综合性化工科技月刊。她是中国科技核心期刊,美 国《化学文摘》[CA]千刊表收录期刊,《中国化学化工文摘》来源刊物,《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊,《中国期刊 网》、《中国学术期刊〈光盘版〉》全文收录期刊,《万方数据 - 数字化期刊群》全文收录期刊,《中国核心期刊( 遴选) 数据库》、 科技部重庆维普咨询网、《中国化学化工文摘》等全文收录期刊,获" 第七届全国石油和化工行业优秀期刊二等奖" 荣誉。
少甲醛聚合对生产造成的影响。
关键词: 储罐; 高浓度甲醛; 搅拌; 伴热; 大呼吸量; 小呼吸量
中图分类号: TQ053. 2
文献标识码: A
文章编号: 1008 - 021X( 2013) 010 - 0178 - 03
The Study on Stroage Tank of High Concentrations Formaldehyde
由于甲醛罐安装有搅拌机,所以将盘管设计成 环管,环管距离内壁 300500mm。如果距离罐底太 近,罐底沉积的聚合物将会覆盖盘管,影响其导热性 能。 5 搅拌机的选择
当甲醛罐内储存甲醛时,搅拌器就必须连续运 转。
搅拌有以下几种型式: 顶部搅拌、侧装式搅拌、 液下搅拌、喷射搅拌。各种搅拌形式的优缺点见表 1。
在正常情况下甲醛中甲酸含量为 0. 02% ~ 0. 04% ,且在储存和运输中甲酸含量会逐渐升高,达到 0. 08% 以上,甲酸含量越高,对储罐的腐蚀性越大。
另外,来自脱盐水中的少量氯离子在多聚甲醛 中积聚,而多聚甲醛沉积在槽罐底部,所以一般底部 腐蚀更严重。从生产管理的角度,要求甲醛装置吸 收塔使用的脱离子水的氯离子含量必须严格控制。
K———系数,对汽油或其它有机液体 K = 24, 对原油 K = 14;
P———散 装 温 度 下 液 体 的 真 实 蒸 气 压,Pa ( 绝) ;
D———储罐直径,m; H———罐平均留空高度( 包括储罐锥顶部分容 积换算的高度) ,m; T———每日大气温度的变化( 每日最高温与低 温之差) 的年平均值,℃ ; Fp———涂料系数,铝漆: 1. 39,白漆: 1. 02; C———小直径储罐的修正系数( 取值 0. 2) 。 由于甲醛储罐保温良好,且有热水盘管进行伴 热,储罐内温度稳定控制在 62℃ 左右,受环境温度 影响较小,所以甲醛储罐的小呼吸量可忽略不计。
95t / a。 ②小呼吸量[2]计算公式:
一般要求呼吸阀和紧急泄放阀要伴热,同时呼吸阀 和紧急泄放要具有全天候防冻的能力。另外,在放
Ly = 11.07000K[P / ( 101325 - P) ]0. 68 × D1. 73 ·H0. 51 ·T0. 50 ·Fp ·C 式中: Ly———储罐的年蒸发损耗量,t / a;
图 1 各种浓度甲醛溶液储存温度区间图
收稿日期: 2013 - 08 - 09 作者简介: 胡 媛( 1984—) ,女,湖南衡阳人,主要从事化工仪器的研究、开发和设计工作。
第 10 期
胡 媛,等: 高浓度甲醛罐设计探讨
·179·
坎尼扎罗反应: 2CH2 O + H2 O ━ CH3 OH + HCOOH 聚合反应: CH2 O + HO( CH2 O) n H━HO( CH2 O) n + 1 H 储存温度可参照图 1 选取,a 线为甲醛溶液储 存温度的下限,b 线为甲醛溶液储存温度的上限。 3 底部、侧壁及顶部隔热计算 甲醛罐顶部、侧壁、底部以及混凝土基础均需要 隔热。隔热计算以河南某项目甲醛罐为例进行说 明。该项目甲醛罐中甲醛浓度为 55% ,进料温度为 62℃ ,储存温度维持 62℃ 。甲醛储罐容积为 600m3 , 直径 9m,切线高度 10m,锥顶高度 1m。该地区环境 最低温度为 - 18. 7℃ ,年平均风速为 3. 3m / s,最大 风速为 20m / s。罐子底部采用泡沫玻璃,侧壁和顶 部采用离心高温玻璃棉。泡沫玻璃参数: 厚度: 100mm; 导热系数≤0. 06W / m·K 抗压强度≥0. 7MPa 抗折强度≥0. 3MPa 使用温度范围: - 196 ~ 400℃ 吸水率≤0. 5% 离心高温玻璃棉参数: 厚度: 100mm; 导热系数: 0. 033 W / m·K 使用温度范围: ≤400℃ 吸水率≤2% 忽略设备外壁至保温隔热层和隔热层表面至空 气的传热热阻,储罐散热量计算如下:
质的温度比甲醛的储存温度高 10℃ 左右为宜,温度 太高会导致甲醛的加速氧化。所以甲醛罐一般不直 接采用蒸汽加热,需要设置一套热水或乙二醇溶液 循环加热系统。
盘管的材料一般比贮罐材料高一个等级,通常 选用 SS304 或 SS316。
仍以河南某项目为例进行说明。该项目甲醛罐 加热盘管采用 SS316,规格为 48. 3 × 3. 68,根据经 验总传热系数取 153W / m·K,盘管内热水进口温度 为 72℃ ,出口为 65℃ ,对数平均温差为 5. 8℃ ,计算 得到换热面积为 13. 9m2 ,换热管长为 91. 95m,储罐 内径为 9m,盘管距离内壁 0. 5m,考虑盘管绕内壁四 圈,所以本项目盘管最终设计长度约为热 层 导 热 系 数,取 0. 033W / ( m℃ ) ;
λ2 ———底 部 隔 热 层 导 热 系 数,取 0. 06W / ( m℃ ) ;
d1 ———侧壁和顶部隔热层厚度,取 0. 1m; d2 ———底部隔热层厚度,取 0. 1m; S1 ———侧壁和顶部表面积,经计算为 348m2 ; S2 ———底部表面积,经计算为 63. 6m2 ; △T———热损失的传热温差,取 80. 7℃ 。 计算得到热损失为 Q = 12. 35kW 4 伴热介质和伴热温度的选择以及盘管的计算 伴热介质一般选用水或乙二醇水溶液。加热介
相关文档
最新文档