甲醛工艺技术文件

年产5万吨尾气循环法甲醛生产线工艺技术文件一、甲醛化学结构式及理化性质工业甲醛水溶液（重量百分比37%）俗称福尔马林1、化学结构式HH——CO2、分子式：CH2O3、分子量:30.03(按1997年国际原子量)4、理化性质工业甲醛为无色透明的液体，遇冷聚合变浑浊。具有刺激性气味，与人体接触后皮肤会变硬，眼睛会流泪。能和水、甲醇任意比例混合，在空气中能被氧化生成甲酸，是强还原剂。比重ρ204=1.1g/cm3.由于甲醛羰基上连接着二个氢原子，因此它和其它醛相比有一定的特殊性。（1）、聚合作用甲醛非常容易聚合，气体甲醛在常温下就能聚合成多聚体。甲醛水溶液，特别是在醛含量较高、醇含量偏低时，或者在储存时间较长、温度较低的情况下，易形成H(CH2O)HOH的聚合物:HCH2OH(CH2O)HOH（2）、与氨作用甲醛极易和氨作用，生成六亚甲基四胺（俗称乌洛托品）6CH2O＋4NH3＝（CH2）6N4＋6H2O（3）、甲醛水溶液能与亚硫酸钠起加成反应HOHH2ONa2SO3＋H-C=0H-C-H＋NaOHSO3Na二、甲醛质量标准对于甲醇氧化法制得的甲醛水溶液应符合下列要求：1、外观：工业甲醛溶液为无色透明或近似无色透明的液体，在低温条件下储存时，允许有少量沉淀或混浊现象。2、工业甲醛溶液质量标准应符合标准GB/T9009-1998标准表1-1甲醛质量标准GB/T9009-1998项目指标优等品一等品合格品密度（ρ20）g/cm31.075-1.114甲醛含量%37.0～37.436.7～37.436.5～37.4酸度（以甲酸计）%≤0.020.040.05色度单位（铂-钻号）≤10—铁含量%≤0.00010.0003槽装0.0005槽装0.0010桶装0.0010桶装甲醇含量%供需双方协商三、主要用途工业甲醛水溶液是制造医药、合成纤维、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺，乌洛托品、季戊四醇、三羰甲基丙烷等产品的主要原料。四、甲醛生产对原料及辅助材料的要求一、甲醛生产的主要原料—甲醇应符合GB338-92标准。表1-2项目指标优等品一等品合格品色度（铜-钴号），510密度(20℃)g/cm30.791～0.7920.791～0.793温度范围（0℃，101325Pa）℃64.0～65.5沸程（包括64.6±0.1℃）℃0.81.01.5高锰酸钾试验min503020水溶性试验澄清—水分含量%0.100.15—酸度(以HCOOH计)%或碱度（以NH3计）%0.00150.00300.00500.00020.00080.0015羰基化合物含量（以COH2计）%0.0020.0050.010蒸发残渣含量%0.0010.0030.005甲醇质量的好坏对转化、得率、催化银寿命都有很大的影响，因此必须采用符合标准的优质工业高浓度甲醇五、甲醛生产工艺一)、反应过程本装置采用电解银催化剂、甲醇过量法工艺。原料为甲醇和空气的混合气。即甲醇在银催化剂的作用下，氧化、脱氢反应同时进行，生成甲醛气体，再通过吸收即制得成品。二)、反应方程式1、主反应（1）CH2OH（气）＋1/2O2（气）CH2O（气）＋H2O（气）H923＝－37.647千卡/克分子＝－157.62千焦/克分子（2）CH2OH（气）CH2O（气）＋H2（气）H929＝－121.640千卡/克分子＝－100.104千焦/克分子2、付反应（1）CH2OH（气）＋3/2O2（气）CO2（气）＋3H2O（气）H923＝－161.240千卡/克分子＝－075.92千焦/克分子（2）CH2OH＋H2（气）CH2（气）＋H2O（气）H023＝－28.087千卡/克分子＝－10.080千焦/克分子（3）CH2OH（气）＋O2（气）CO（气）＋2H2O（气）H023＝－09.002千卡/克分子＝－392.081千焦/克分子（4）CH2OH＋O2（气）HCOOH（气）＋H2O（气）H023＝－05.003千卡/克分子＝－401.104千焦/克分子六、工艺过程及各工序一、原料成品工序本工序主要任务负责原料甲醇和系统用水的贮备、并按生产要求均匀输送。以及空气的供应，成品甲醛计量入库。甲醛生产是一个连续性化工生产过程，要求连续、平衡、稳定的进行操作，因此应尽可能避免间断生产的情况发生，首先就要求原料甲醇要保证连续稳定供应，为了防止因运输问题导致的短暂脱节，要求甲醛厂对原料有足够的贮存量，一般根据甲醇进货的难易程度，应有9～15天甲醛生产用的甲醇贮备量。1、甲醇的输送甲醇输送的目的是为了连续、稳定地提供蒸发工序所需的合格甲醇，用作生产甲醛的原料。①、甲醇的净化甲醇受运输槽车、贮槽、管道的影响，会有一些铁锈、泥砂、焊渣等杂质，为防止这些杂质进入蒸发锅，必须过滤。甲醇的过滤是利用甲醇过滤器中的玻璃纤维棉过滤甲醇中的杂质。②、输送过程液态甲醇输送的一般过程是：从甲醇贮槽来的甲醇，通过甲醇泵经过滤器后送入甲醇高位槽；从高位槽出来的甲醇经流量计计量后送入蒸发锅底部。设置高位槽的目的是保障甲醇的供给和稳定甲醇的流量。另外，也可以不设置高位槽，由泵直接经流量计供甲醇，甲醇的流量由甲醇上料泵变频器粗调，流量计微调。③、影响输送的因素甲醇的输送靠泵来实现，因此，泵的性能和状态是影响甲醇输送的主要因素。泵的流量由装置的需要量来确定。由于供给蒸发器的甲醇量不大，甲醇泵的流量有较多的余量，通常通过调节泵的循环阀门或高位槽的回流量来平衡，或由变频器调节泵的转速来平衡。泵在运转中会因长期的时效作用、状态的变化或电源等其他外部的异常原因而引起故障，并影响其效能的发挥。如泵的进出口管堵塞、气蚀现象、转数不够、叶轮等机械损伤等原因都可能造成泵的流量不足或扬程下降。因此，生产中应经常注意泵的运转情况，及时维护、维修，以确保生产上投料的持续稳定。此外，应定期拆洗甲醇过滤器，更换过滤棉，以免因杂质堵塞过滤棉而影响甲醇的输送。2、空气的输送空气的输送是为甲醇氧化反应连续、稳定地提供所需的氧气，有压力的空气流动还可以起到协助蒸发、输送原料气体、甲醛气体、尾气、协助吸收和带走部分反应热的作用。①、空气的净化空气中含有粉尘、木材纤维等杂质，为防止这些杂质进入蒸发锅，必须过滤。空气的过滤是四层过滤：罗茨风机房的棉布、海绵粗过滤，空气过滤器上的工业过滤布和海绵二次过滤。如空气中含有硫、磷、氯等气体，还需增加水洗、碱洗等工序，以净化空气。②、输送过程空气的输送过程采自大气中的空气经过滤器过滤后经罗茨风机压入蒸发器底部的空气分布器，然后进入蒸发器的甲醇溶液中。为减少噪音，在罗茨风机前后均装有消音设备。③、影响输送的因素影响输送的因素主要有罗茨风机的性能与状态、空气温度、阀门开度和系统阻力。罗茨风机的主要性能有风压、风量等。甲醛生产在常压中进行，风压选用49KPa。风量根据生产能力选定，由变频器调节。与泵一样，罗茨风机也会因长期的时效作用或状态的变化等因素引起故障，影响其稳定性和能效的发挥。因此，生产中应经常注意罗茨风机的运转情况，及时维护、维修，以确保生产上空气输送的持续稳定。由于空气密度随气温的升高而减小（反之亦然），因此空气的输送量随着温度的升高而减少，随着温度的降低而增加。罗茨风机配有变频器，变频器可以调节风机的转数，从而调节空气的输送量。罗茨风机吸入口的阻力和风机后的系统阻力对空气的输送也有一定的影响，其量随着阻力的增加而减少。3、蒸气的输送甲醇在氧化、脱氢反应过程中会释放大量的热量，除由甲醇、甲醛和空气的升温吸收部分反应热外，还有多余的热量。加入蒸气的目的主要是：①、移走部分多余的热量，以免催化剂发生过热现象；②、改善转化条件、提高转化率；③、缩小甲醇在空气中的爆炸范围，使生产更安全；④、防止结碳反应（2CO=CO2+C）的发生，洁净催化剂、延长催化剂使用寿命。水蒸气量对反应温度影响较大，因此要求供汽稳定、蒸气压力波动小，特别要防止供汽中断。①、蒸气的净化甲醛生产对蒸气纯净度要求较高，为使进入氧化炉的蒸气不含有害物质，从软水的制备、贮存、产汽、蒸气的过滤，每一环节均应重视。应定期反冲洗软水处理器，经常检查是否缺盐，应每隔两天化验一次软水，特别是进水水源发生变化的情况时。软水贮存在循环水池、软水槽、热水槽和汽包中，循环水池应经常除沫、除去水池中的漂浮物，如水池污染较严重，则应清洗水池。一般每隔六个月应清洗软水槽、热水槽、汽包和相应管道。产生蒸汽的设备由氧化炉蒸气段和尾气锅炉，产汽的过程也是净化的过程，溶解在水中的不挥发物质被留在水中，不带入蒸气，因此，水的硬度会不断升高，容易导致结垢，从而影响换热效率和设备使用寿命。生产操作中是通过对氧化炉蒸气段和锅炉定期（每小时）排污来降低软水的硬度。蒸气的过滤是通过以下几个方面实现的：a、蒸气稳压罐、蒸气分配器、蒸气过滤器的疏水器的自动、人工排水，除去蒸气中的液态水（通常在液态水中的铁锈等杂质较多）；b、蒸气过滤器至过热器管道上的的排污阀和过热器上的排污阀一直保持微开，进一步除去蒸气中的液态水；c、蒸气过滤器和阻火过滤器的玻璃纤维过滤棉将蒸气中的雾状水份过滤。应将相关设备、管道定期清洗，及时更换玻璃纤维过滤棉。②、输送过程蒸气是由氧化炉蒸气段、尾气锅炉或由外来热力系统供给。蒸气经稳压后进入蒸气分配器、蒸汽过滤器，经过电动调节阀调节流量后进入混合器，配制成多元气体。③、影响输送的因素a、蒸气压力：蒸气压力的波动对蒸气流量的影响较大，为减少蒸气压力的波动，需要采取一些稳压措施：蒸气压力较大时除安全阀自动开启减压外，可手动开启排空阀减压；蒸气压力较低时可采取紧急措施维持生产（见不正常现象的原因及处理方法）。b、电动调节阀开度：蒸气量由仪表来自动或手动调节阀的开度，生产中根据需要适度调整。c、冷凝液：当蒸气中夹带的冷凝液较多时（如开车初期和切换蒸气管路时），将严重影响蒸气输送的稳定性，生产中应予避免。4、成品的输送成品的输送包含甲醛的计量、化验、成品量统计。①、输送过程成品的输送过程是：由成品流量计来的甲醛进入甲醛计量槽，在计量槽中充分循环后化验，调配、勾兑成所需浓度后经甲醛泵打入甲醛贮槽。②、影响输送的因素甲醛的输送主要靠泵，除泵应经常检查、维护、维修外，还应注意防止结块的聚甲醛堵塞管道。甲醛有腐蚀性，要注意贮槽的防腐层是否有损坏、脱落现象，如有问题及时维修。二、蒸发工序及混合气配制过程本工序主要任务负责甲醇的蒸发、甲醇与蒸汽换热而制备。1、蒸发本工序是将一定量的甲醇液体进入再沸器和蒸发器，通过液体甲醇与蒸汽换热，在一定的蒸发温度和压力下，即制成气体甲醇经混合器送入氧化器。多元混合气的比例对接触转化，甚至对整个甲醛生产来说有着极其重要的意义。所以本工序的主要任务控制好甲醇蒸发温度和压力即控制好生产所需要的比例。三元配比是直接影响反应温度的一个重要因素。在实际生产中三元配比是以氧醇比和配料浓度来控制的。2、混合气的配制过程原料甲醇从甲醇贮槽用甲醇泵打入甲醇计量槽。甲醇上料泵将甲醇计量槽内的甲醇经流量计打入甲醇再沸器和蒸发器。甲醇流量由变频器粗调，流量计微调。在一定的蒸发温度和压力下，即制成气体甲醇进入混合器；空气经空气过滤器后被吸入罗茨鼓风机。控制一定气量经空气加热器加热后也进入混合器。一定量的蒸汽通过蒸汽过滤器后进入混合器。尾气经空气过滤器后被吸入罗茨鼓风机。控制一定气量经尾气加热器加热后也进入混合器。三、转化工序1、工艺过程接触转化工序是甲醇生产中最重要的一个工序。来自混合器已预热至110℃左右的的甲醇、蒸汽、空气、尾气多元混合气经过高效过滤器、阻火器，进入氧化器顶部，自上而下通过触媒层，甲醇在银催化剂作用下转化生成为甲醛。甲醇氧化为甲醛的反应需要在200℃以上进行，对于正常生产，反应放出的反应热便可预热原料气。而在刚开车时，还必须对原料气进行加热。所以触媒层上方装有电热丝加热器，待温度升至480～500℃左右时切断电源，反应热自然上涨至630～660℃左右，达到甲醛转化最佳活性温度。经转化后含甲醛的高温气进入废热锅炉列管段，从630～660℃降至210-230℃左右，放出热量进入汽泡产生0.35～0.4Mp