年产3万吨甲醛生产工艺设计.11

·年产3万吨甲醛生产工艺设计

专业：应用化学设计人：邱学广指导老师：彭荣华

摘要：本设计为年产3万吨37%甲醛水溶液的生产初步工艺设计，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，同时对本装置的安全生产与“三废”治理作了相关讨论并进行经济的初步核算。

本设计配有设计说明书一本，附图3张。说明书包括1：

图纸包括：

前言1绪论1.1

甲醛是一种重要的基本有机化工原料，是甲醇最重要的衍生品之一。工业甲醛一般含甲醛37%~55%(质量分数)和甲醇1%~8%（质量分数），其余为水，系无色透明液体，具有窒息性气味。

甲醛是最简单的脂肪醛，化学性质很活泼。它最早是由俄国化学家A.M.Butlerov于1859年通过亚甲基二乙酯水解制得。1868年A.W.Hoffmann在铂催化剂存在下用空气氧化甲醇首次合成了甲醛，并确定了它的化学性质。1886年Loews采用铜催化剂和1910年Blank使用银催化剂，开始了甲醛工业生产。1925年，由于工业合成甲醇的开发成功，为工业甲醛提供了原料基础，使甲醛工业化生产得到迅猛发展。1931年，阿德金斯和彼得森首次申请了铁钼氧化物催化剂的专利。从此，甲醛工业生产出现了银法和铁钼法两类工艺方法。在半个多世纪的发展中，这两种甲醛生产工艺都有了很大的进步。

在当今社会，甲醛已经成为最重要的、应用十分广泛的大宗基本有机化工原料之一，它的衍生物已达上百种，主要衍生品有聚甲醛，脲醛树脂，酚醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，新戊二醇，多聚甲醛等。

国甲醛工业发展至今，生产和消费均已居世界首位，并且在规模、产量、质量、技术等方面已达到或接近国际先进水平。据不完全统计，2005年，全国甲醛生产能力达1223.6万吨，年生产能力达到或超过10万吨/年的企业已超过25家；在生产方法上已从单一的“银法”逐步变化到“银法”和“铁钼法”共同发展的格局。预计2010年，我国甲醛生产能力1410万吨、产量1000万吨、装置总开工率71.6%。随着中国经济的不断发展，甲醛工业不断壮大。迄今，中国甲醛的生产和消费均已居世界首位，中国甲醛工业仍将继续发展。

1绪论

1.1产品介绍

1.1.1 产品名称

甲醛（别名蚁醛）化学分子式：HCHO 相对分子质量：30.03

1.1.2 产品性质

A.物理性质

纯甲醛在常温下是一种具有窒息作用的无色气体，略重于空气，有强烈刺激性气味，特别对眼睛和粘膜有刺激作用。甲醛易溶水，可成不同浓度的水溶液，其35%~40%的水溶液通称为福尔马林。甲醛气体可燃，与空气混合能形成爆炸混合物。甲醛气体挥发性有机化合物，是室内环境的主要污染物之一，污染源多，污染浓度也较高。甲醛的主要物理性质列于表1-1。

表1-1 甲醛的主要物理性质

甲醛水溶液为无色透明液体，有强烈的刺激气味。在大气压下。含甲醛55%（质量分数）以下的甲醛水溶液其沸点在99~100℃之间。25%（质量分数）甲醛水溶液的沸点为99.1℃，而35%（质量分数）甲醛水溶液的沸点为99.9℃。

甲醛水溶液是处于平衡状态下的不同种类可溶甲醛低聚物的混合溶液，其基本分子式为HO(CH2O)nH，其中“n”值依条件和制的溶液方法的不同而不同。一般的甲醛溶液通常被称为“福尔马林”,其n值一般为2~8，最高也可达到10。但不同浓度的甲醛溶液中的不同成分的浓度差别很大。含有一定量甲醛的甲醛水溶液可在相对低的温度下出贮存，不会有聚合物沉淀出现。

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，同时又含有羰基氧原子和α-H，使甲醛的化学性质十分活泼，能参加与多种化学反应。

（1）加成反应

①有机溶剂中甲醛与烯烃在酸催化下发生加成反应，生成二烯烃或相应的醇类。如在乙酸溶液中，甲醛与甲苯反应生成1-苯基-1,3二乙酸丙二醇，甲醛与丙烯加成反应生成1,3-二乙酸丁二醇。工业上，曾用甲醛与异丁烯加成反应生产异戊二烯。

②碱性溶液中，甲醛与氰化氢加成反应生成乙氰醇。工业上，用该反应制取氨基酸系列产品，俗称Mannich反应。

③乙炔铜，乙炔银和乙炔汞催化剂的作用下，甲醛与单炔烃加成反应生成炔属醇。

④在中性或碱性条件下，甲醛与不饱和胺加成反应生成相对稳定的单甲醇基和二甲醇基的衍生物。工业上，甲醛与尿素的加成反应生成羟甲基脲，在酸的存在下羟甲基脲之间和羟甲基脲与尿素之间进一步缩聚生成脲醛树脂。

⑤醛与亚硫酸钠加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐，然后用锌粉在乙酸蒸馏中还原生成甲醛次硫酸钠盐。该反应常作为定量分析甲醛含量的分析方法。

⑥在碱存在下，甲醛与含α-氢原子的醛和酮加成反应生成单羟甲基和多羟甲基醛，进一步还原生成多元醇。

（2）缩合反应

①在碱存在下，甲醛与正丁醛缩合生成三羟甲基丙烷，甲醛与异丁醛缩合生成季戊二醇。

②在NaOH溶液中，甲醛自身缩合生成羟基乙醛，它能进一步快速与甲醛缩合生成碳水化合物，俗称Formose反应。

③在碱金属和碱土金属催化剂作用下，于300~425℃，甲醛与乙酸或丙酸缩合生成丙烯酸或甲基丙烯酸。

④在HCl存在下，甲醛与苯酚，苯胺或其他含活泼氢原子的芳烃化合物进行缩合氯甲基化反应。

⑤在SiO2/Al2O3催化剂条件下，于500℃，甲醛与乙醛、氨缩合反应生成吡啶和3-甲基吡啶。

⑥在碱条件下，于50~70℃，甲醛与氨缩合反应生成六亚甲基四胺。

⑦在酸存在下，甲醛和甲醇缩合生成甲缩醛，它自身不稳定，在弱碱性和中性条件下又能水解生成甲氧基甲醇。

（3）聚合反应

甲醛的特殊性质是自身容易聚合，但干燥的甲醛气体是相当稳定的，仅在温度低于100℃时才会缓慢聚合，刚生产出来的甲醛水溶液静置时会自动生成低分