年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺及反应器设计 (1)

学士学位论文年产5万吨甲醇氧化制甲醛工艺及反应器设计

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学号：************

指导教师：

院系（部所）：化学化工系

专业：化学

完成日期：2010年6月1日

枣庄学院学士学位论文作者声明

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作者签名：日期：年月日

摘要

甲醛作为一种基础化工产品，一直都有着广泛的需求市场。本文在阅读大量文献的基础上，论述了甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途，总结并比较了目前国内外工业上合成甲醛的主要方法及生产状况，选择用银催化剂进行了年产5万吨甲醇氧化制甲醛的工艺设计，探讨了由甲醇氧化合成甲醛的具体工艺路线和条件、催化剂的保护、主要设备的操作控制参数和作用、主要工段具体的物料衡算与能量衡算，并以以上工艺数据为基础，进行了核心设备——三段式反应器的设计，包括每段的工艺参数、选用材料、具体尺寸、段与段之间的连接方式，并绘有各部分装配图。

关键词：甲醇氧化制甲醛；工艺设计；电解银；催化剂；反应器设计

Abstract

As a basical chemical products, formaldehyde has been always demand for a broad market. In this paper, based on a lot of reading, I discussed the main physical and chemical properties and industrial uses of methanol and formaldehyde, summarized and compared the existing domestic and international industrial major synthesis technology of formaldehyde and production conditions, choosed silver as the catalysts to design the technology of the annual output of 50,000 tons of methanol oxidation to formaldehyde, I explored the specific process routes and the conditions, the main operation of equipment control parameters and functions, the main section in the specific mass balance and energy balance. Based on these peocess data, I designd the core equipment – three-stage reactor, including each piece of process parameters, material selection, specific size, section and paragraph of the connection between, and painted parts of the assembly drawing.

Key-words：methanol oxidation to formaldehyde; technology design; electrolytic silver; catalyst; reactor design

目录

第1章绪论 (1)

1.1甲醇、甲醛的主要理化性质及工业用途 (1)

1.1.1甲醇理化性质 (1)

1.1.2甲醇的主要工业用途 (2)

1.1.3甲醛的理化性质 (3)

1.1.4甲醛的主要工业用途及相关问题 (4)

1.2由甲醇制甲醛的工艺方法概述 (5)

1.2.1主要的工艺状况 (5)

1.2.2两种主要工艺路线的比较 (7)

1.3甲醛的生产 (7)

1.3.1我国的生产情况 (7)

1.3.2世界上的生产情况 (8)

第2章年产5万吨甲醇制甲醛工艺设计 (9)

2.1总述 (9)

2.2工艺流程 (9)

2.2.1反应段流程 (9)

2.2.2吸收段流程 (10)

2.2.3主要设备的工艺指标 (10)

2.3关于催化剂 (11)

2.3.1银氧化法对催化剂的技术指标和要求 (11)

2.3.2催化剂活性下降的原因 (12)

2.3.3生产过程中的防范措施 (13)

2.4物料衡算 (13)

2.4.1产品物料衡算 (13)

2.4.2原料气物料衡算 (14)

2.4.3关于反应产物的衡算 (14)

2.5能量衡算 (15)

2.5.1蒸发器 (16)

2.5.2过热器 (17)

2.5.3反应器中段 (17)

2.5.4反应器下段 (18)

第3章反应器设计 (20)

3.1上段-氧化室 (20)

3.1.1总述 (20)

3.1.2塔径 (20)

3.1.3壁厚 (20)

3.1.4高度 (20)

3.1.5封头 (21)

3.2中段-换热器 (21)

3.2.1总述 (21)

3.2.2确定平均温度差Δt m (21)

3.2.3假定总传热系数K (22)

3.2.4计算传热面积A (22)

3.2.5选择管程数、壳程数、尺寸、管数 (22)

3.2.6确定外壳直径 (22)

3.3下段-换热器 (23)

3.3.1总述 (23)

3.3.2确定相关参数 (23)

3.4反应器结构 (23)

3.4.1换热器外壳直径 (23)

3.4.2换热器的材料、壁厚、封头、管板 (23)

3.4.3换热器折流挡板 (23)

3.4.4反应器流体进出口用钢管设计 (24)

3.5法兰设计 (24)

3.5.1上段法兰 (24)

3.5.2中段法兰 (24)

3.5.3其它法兰 (25)

3.6结构装配图 (25)

3.6.1上段-上封头 (26)

3.6.2上段-中段连接、管板、换热管、催化剂 (26)

3.6.3中段-下段连接、折流挡板 (27)

3.6.4下段-下封头 (27)

总结 (28)

参考文献 (30)

致谢 (32)