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武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 8.0×104 t/a甲醛生产装置的工艺设计 使用专业 化学工程与工艺 学生姓名 黄天悦 学生学号 6101110312 教师姓名 周 芳 教师职称 讲 师 2015 年 4 月 3 日 武汉工程大学邮电与信息工程学院 2015 届毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目 8×104 t/a甲醛生产装置的工艺设计 学生姓名 黄天悦 专业班级 化学工程与工艺 11级 03班 指导教师姓名 周 芳 职称 讲 师 一、课题背景 甲醛（formaldehyde；methanol）是一种比较重要的有机化工产品，是一种比较重要 的有机化工产品，是醛类中最简单的化合物[1]。正常条件下是无色而有刺激性气味的气 体，只有很少量的杂质存在就会发生聚合。甲醛易溶于水，形成各种浓度的水溶液，含 有 37.6 %的甲醇水溶液（质量分数）称为福尔马林（即商品甲醛）。甲醛有毒，甲醛蒸 汽与空气能形成爆炸性混合物，甲醛除了独立作为产品使用外，更多是用作原料以制取 其他重要的化工产品。 甲醛广泛应用于工业生产中，是制造合成树脂、油漆、塑料以及人造纤维的原料， 是人造板工业制造脲醛树脂胶、三聚氰胺树脂胶和酚醛树脂胶的重要原料；甲醛还是一 种极强的杀菌剂，在医院和科研部门广泛应用于标本的防腐保存[12]。 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[4]。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。 甲醛化工生产方法分为两种：即甲醇点解氧化银法和铁钼法。其中，点解银催化剂 活性高，甲醇转化率可以达到 90%，选择性可以达到 91%以上。所以工业上由甲醇制取 甲醛多用电解银法[3]。 工业上电解银法制甲醛装置具有化工生产代表性，有蒸发器、氧化反应器、物理和 化学吸收塔、精馏塔、换热器和各种机泵[2]。 电解银法是以甲醇为原料以一定配比的甲醇和空气、水蒸气经过过热器，过滤器进 入氧化器，在催化床层使甲醇脱氢成甲醛。甲醛气体和水蒸气经冷却，冷凝由吸收塔吸 收，制成 37%的甲醛溶液成品[5]。在银法过程中也能做到适当的浓度。铁钼法用二元气 生产，银法用三元气生产，两法所用催化剂不同。铁钼法所进行的反应为完全氧化反应， 而银法是氧化脱氢反应。故银法选择是甲醇与空气混合的爆炸上限操作（混合比 37%以 上，醇过量），为保持脱氢反应进行，反应温度为 650℃左右。反应热量靠加入水蒸气等 带走。铁钼法选择的是下限操作混合比 7%以下，氧过量），即与过量的空气中的氧气反 应。反应温度控制在 430℃左右，而反应的热量靠惰性气体带走，所以在反应过程中需 引入尾气塔，由于吸收系统中加水少，从而能制取高浓度甲醛[6]。但由于采用了尾气循 环和足够量的空气，增加了动力的消耗，且由于气体量的加大而使装置能力相对减小了 约 25%。根据必威体育精装版统计，美国铁钼法、银法生产装置各占 50 %，而国内银法占 95 %以 上[11]。 两种方法的对比： （1）用两种方法生产的甲醛作为商品，铁钼法也有它的局限性，因为浓甲醛在常 温下容易聚合，高浓甲醛在贮存和运输上很难处理。在制胶工业中客户一般不喜欢用铁 钼法制取的低醇含量的甲醛[7]。如作为有些需要脱水的下游产品的原料，则有它的可取 之处。 （2）铁钼法一次性投资费用大，投资回收期长。与银法相比其投资风险大，而随 着科学技术的不断进步，近几年银法甲醛工艺也已有了很大的进步（如单耗、能耗等）， 单耗已接近铁钼法水平[8]。 （3）银法工艺上用的电解银催化剂，其制法简单，成本较低，并可重复使用[9]。铁 钼法由供应商提供，价格昂贵且受到一定的制约。 （4）用两种工艺路线生产甲醛，银法的运行成本在设备折旧费、能耗、催化剂消 耗费用以及副产蒸汽等方面都优于铁钼法；铁钼法在单耗，甲醛浓度上也有它的明显优 点[10]。 银催化剂法和铁钼催化剂法的特点的比较[14]： 表 1-1 电解银催化剂法和铁钼催化剂法的特点 计量单位：见表 项目 银催化剂法 铁钼催化剂法 反应温度（℃） 600～72