甲醇氧化法制甲醛生产车间设计(初步设计说明书)

重庆大学本科学生毕业设计（论文）

甲醇氧化法制甲醛（300kt/a）

生产车间设计

学生：邱伟

学号：********

指导教师：***

专业：化学工程与工艺

重庆大学化学化工学院

二O一四年六月

Graduation Design(Thesis) of Chongqing University

Design of Production Plant for Methanol Oxidation to Formaldehyde(300kt/a)

Undergraduate: Qiu Wei

Supervisor:Chen Hongmei

Major: Chemical Engineering and Technology

College of Chemistry and Chemical Engineering

Chongqing University

June 2014

摘要

本设计为甲醇氧化法制甲醛（300kt/a）生产车间设计。通过查阅相关文献资料，决定选用铁钼催化剂法设计工艺路线。通过Aspen Plus软件对生产工艺流程进行模拟，完成了工艺的物料衡算、热量衡算、热量集成计算、反应器及吸收塔的设计计算。运用AutoCAD绘出工艺物料流程图、带控制点的工艺流程图、车间布置图、车间管道轴测图、反应器及吸收塔装配图及主要零件图。本设计还通过分析评价其经济状况，确定了设计项目在经济上的合理性及可行性。提出了“三废”处理的方案，以使设计项目达到工业生产的环保要求。

关键词：甲醇，铁钼法，甲醛，经济评价，“三废”处理

ABSTRACT

This design works for the methanol oxidation to formaldehyde (300 kt/a) production workshop design. Basing on the analysis of relevant literatures,technology catalytic by iron molybdenum is selected as the technique for production of formaldehyde. Through the simulation of the whole process by Aspen Plus software, the material balance is completed, as well as the heat balance, heat integration , calculation of the reactor and the absorption tower. The process flow diagram, process piping & instrument flow diagram and workshop layout, pipeline axonometric diagram, reactor and absorption tower assembly diagram and the tower’s main parts diagram are drew and completed by AutoCAD software.

The rationality and feasibility of the design project in economy is determined on the bases of the analysis and evaluation of the economic matters."Three wastes" treatment scheme was proposed and employed in order to meet the environment standard.

Key words:Methanol, Technology catalytic by iron molybdenum, Formaldehyde, Economic evaluation,"Three wastes”treatment

目录

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

1 设计总论 (7)

1.1 设计概述 (7)

1.1.1 设计名称 (7)

1.1.2 设计内容 (7)

1.1.3设计要求 (7)

1.2 设计背景 (7)

1.3 设计方案选择 (8)

1.3.1 铁钼催化剂法 (8)

1.3.2 银催化剂法 (8)

2 工艺流程模拟 (11)

2.1 总工艺流程 (11)

2.1.1 工艺流程描述 (11)

2.1.2 流程工段描述 (11)

2.2 流程模拟 (15)

2.2.1 流程模拟概述 (15)

2.2.2 甲醇汽化工段模拟 (16)

2.2.3 氧化反应工段 (16)

2.2.4 双塔吸收工段 (17)

3 物料衡算和能量衡算 (19)

3.1物料衡算 (19)

3.1.1 物料衡算原理 (19)

3.1.2 物料衡算任务 (19)

3.1.3 系统物料衡算 (19)

3.2 能量衡算 (21)

3.2.1 基本原理 (21)

3.2.2 能量衡算任务 (22)

3.2.3 系统能量衡算 (22)

4 主要设备设计及计算 (25)

4.1 第一吸收塔 (25)

4.1.1填料塔的基本构造 (25)

4.1.2填料的类型 (25)

4.1.3 填料的适用范围 (25)

4.1.4 填料的选择 (26)

4.1.5 填料的性能参数 (27)

4.1.6 吸收塔计算 (27)

4.1.7 塔径及空塔气速的计算 (32)

4.1.8 填料层阻力计算 (33)

4.1.9 填料层高度 (35)

4.1.10 辅助设备的计算及选型 (36)

4.1.11 吸收塔壁厚的计算(包括计算壁厚和最小壁厚) (41)

4.1.12 吸收塔封头选择计算 (42)

4.1.13 吸收塔裙式支座选择 (43)

4.2反应器 (44)

4.2.1反应方程 (44)

4.2.2工艺条件的确定 (44)

4.2.3 甲醇氧化反应器的设计计算 (45)

4.2.4反应器的数学模型 (47)

4.2.5反应管长度计算 (49)

4.3反应器部件设计 (50)

4.3.1 反应器壳体内径设计 (50)

4.3.2折流板的设计 (51)

4.3.3反应器壳体壁厚设计 (52)

4.3.4压力试验及其强度校核 (52)

4.4反应器接管设计 (53)

4.4.1反应器进口 (53)

4.4.2反应器出口 (53)

4.4.3导热油（联苯醚）进出口 (54)

4.5反应器封头设计 (55)

4.6反应器支座设计 (56)

4.7反应器拉杆设计 (57)

4.8反应器接管法兰设计 (57)

4.9反应器管板、管箱、反应列管的连接结构设计 (57)

4.9.1壳体与管板的连接结构 (57)

4.9.2管箱与管板的连接结构 (58)