年产5万吨甲醛的工艺设计——吸塔换热器的设计.doc

1、 本科毕业论文（设计）题目 年产5万吨的甲醛一吸塔换热器工艺设计 学生姓名 专业名称 化学工程与工艺 指导教师 20xx 年 5 月 5 日 目录 摘 要：1ABSTRACT:11. 概述21.1性状及用途21.2 甲醛的生产工艺21.2.1 尾气循环法21.2.2 甲缩醛氧化法法31.2.3 银催化法31.2.4 其他方法.31.3我国甲醛工业的发展及需求状况31.3.1 甲醛工业的发展31.3.2 我国甲醛需求状况52. 原料、辅助原料及产品的主要技术规格53. 工艺介绍64. 换热器及设计方案简介74.1换热器.74.2设计方案简介.84.3换热器类型选择.104.4流径的选择.104.

2、5流速的选择.114.6材料的选择.114.7管程结构.115. 换热器方案确定及工艺计算.125.1 确定物性数据.135.2计算热负荷和冷却用水量.145.3 计算流体的平均传热温差.145.4 估算传热面积.14235.5 选择冷凝器类型规格.155.6 核算压强降.165.6.1 管程压强降165.6.2 壳程压强降175.7 核算总传热系数175.7.1 管程对流传热系数175.7.2 壳程对流传热系数185.8 污垢热阻185.9 总传热系数186. 换热器主要结构尺寸和设计计算结果19结束语20参考文献21谢 辞22设计体会和总结.23附图.24年产5万吨甲醛的工艺设计 吸塔换热

3、器的设计摘 要：甲醛是重要的化工产品，本文主要承担换热器的设计，根据物料衡算及热量衡算结果，确定了换热器的工艺参数、类型及特征尺寸，类型及特征尺寸：公称直径 400mm、公称面积 32.5m2、管数 94、管长 4.5m；采用管板式换热器，并对换热器进行了流体力学和热力学的核算.结果表明所设计的换热器符合要求。 关键词：甲醛;工艺设计;换热器 Process Design of Formaldehyde of 50,000 Tons Per YearThe Design of the Heat ExchangerAbstract: Formaldehyde is an important ch

4、emical products, mainly responsible for the design of the heat exchanger.According to the material balance and heat balance, then determine the process parameters of the heat exchanger, the type and characteristics of size: nominal diameter of 400mm, nominalarea 32.5m2, tube 94, tube length 4.5m; tu

5、be plate heat exchangers, and use mechanics and thermodynamics to the heat exchanger showing that the design of the heat exchanger meet the requirements. Key words: formaldehyde; process design; the heat exchanger* 交稿日期：2012-05-27. 指导教师：卫粉艳 作者简介：叶帅（1990-），男，陕西省榆林人，化学化工学院20xx届毕业生1概述1.1甲醛性状及用途 甲醛：福尔马林

6、;Formalin; Methanal; Formaldehyde性质：气体的相对密度1.067（空气=1）。液体的相对密度0.815(-20)。熔点-92。沸点-19.5。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度最高可达55，通常是40，称作甲醛水，俗称福尔马林（formalin），是有刺激气味的无色液体。保藏于冷处时，生成仲甲醛而变浑浊。蒸发时也生成仲甲醛，用途广泛、生产工艺简单、原料供应充足的大众化工产品，是甲醇下游产品中的主干。甲醛除可直接用作消毒、杀菌、防腐剂外，主要用于有机合成、合成材料、涂料、橡胶、农药等行业，其衍生产品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛树酯、脲醛树酯、氨基树酯及乌洛托产品。同时甲

7、醛在农药、医药、炸药和染料工业，还可做杀虫剂、消毒剂、溶剂和还原剂在农业上可做尿素一甲醛型缓效肥料。1.2甲醛的生产工艺甲醛生产工艺甲醛几乎都采用甲醇空气氧化法制得，按所用催化剂的不同类型，可分为铁钼催化剂法和银催化剂法。国外现有甲醛生产装置中约70使用银法工艺，近几年新建甲醛装置大部分采用铁钼法。采用铁钼催化剂工艺的甲醛装置一般生产能力较大，甲醇转化率可达95 99 ，甲醇消耗低，不需要蒸馏装置，可以生产高浓度甲醛，甲醛成品中醇含量低、催化剂使用寿命长、一次性投资大、电耗高。银法工艺简单，投资省、调节能力强、产品中甲酸含量少，但是甲醇转化率低、单耗高、催化剂寿命短、对甲醇纯度要求高，甲醛成品

8、中甲醇含量高，只能生产低浓度甲醛。1.2.1尾气循环法甲醛通过泵打入蒸发器,经加热蒸发甲醇气体进入混合器,空气由罗茨风机送入空气预热器,经预热后进入混合器,并补充适量的水蒸汽进入混合器。当生产转入正常后,尾气系统用惰性气体将空气置换,然后由尾气风机循环部分尾气使之通过预热器后进入混合器。混合气体经过滤净化处理进入铺装电解银固定床的反应器。设定各项气体的比例来控制反应温度,原料气经氧化脱氢反应生成甲醛气体。最后经吸收塔吸收,通过塔顶加水来控制成品浓度,产品由塔采出。甲醇通过加热汽化为甲醇气体,控制系统按其氧醇比控制反应温度,使反应在最佳状态下进行。工艺上采用尾气循环法,将部分反应热量由循环气带走。而传统工艺路线是将反应热全部由配料蒸汽带走, 由于采用了尾气循环法, 这样就可能制取37%以上的不同浓度的工业甲醛,以满足不同下游产品的需要。1.2.2甲缩醛氧化法甲缩醛氧化法制取高浓度的甲醛由三步过程组成：甲缩醛的合成，甲醛与水溶液缩合生成甲缩醛，反应温度60-90，甲醇与甲醛的摩尔比为2：1，使用固体酸催化剂；甲缩醛氧化，空气作氧化剂，反应温度诶200-400；高浓度甲醛的吸收与利用。1.2.3传统银法（银催化法）传统的银法是在甲醇空气爆炸极限以外操