Файл: Дипломный проект состоит из 186 страниц, 36 таблиц, 2 рисунка, 19 источников и 8 листов графического материала. Тема дипломного проекта Проект производства формалина.rtf
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 2368
Скачиваний: 10
15.3 Материальный баланс стадии контактирования и спиртоиспарения16. Тепловой расчет17. Технологический расчет основного аппарата17.1 Технологический расчет реактора17.2 Технологический расчет подконтактного холодильника18. Гидравлический расчет19. Механический расчет19.1 Обоснование конструкции основного аппарата19.2 Выбор материала основных элементов аппарата19.3 Расчет диаметра патрубков19.4 Расчет толщины стенок обечайки и днища19.5 Расчет толщины днища подконтактного холодильника19.6 Расчет укрепления отверстий19.7 Расчет крышки аппарата19.8 Расчет трубной решетки подконтактного холодильника19.9 Расчет тепловой изоляции19.10 Расчет компенсатора подконтактного холодильника19.11 Расчет опорных лап20. Подбор вспомогательного оборудованияЗаключениеСписок используемой литературыСпецификацияВВЕДЕНИЕСреди многих сотен тысяч органических соединений, известных в настоящее время, формальдегиду, принадлежит особая роль.Формальдегид – весьма активное химическое соединение, легко вступающее в реакцию с другими веществами с образованием большого класса новых соединений, многие из которых обладают важными свойствами. Благодаря реакционной способности формальдегид за сравнительно короткий промежуток времени превратился в один из незаменимых полупродуктов многотоннажного органического синтеза.Формальдегид используется в промышленности в качестве сырья для производства синтетических смол, пластических масс, новых органических красителей, поверхностно-активных веществ, лаков, лекарственных препаратов и взрывчатых веществ. В сельском хозяйстве для протравления семян, в кожевенной промышленности для дубления кожи, в медицине как антисептическое средство и в животноводстве. Круг применения формальдегида растет из года в год. В связи с этим растет и его производство.В настоящее время основным потребителем формальдегида является промышленность синтетических смол: производство фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных смол; смол, модифицированных путем обработки формальдегидом; малорастворимых лаков, покрытий, клеев, слоистых пластиков.
Наибольшее распространение получил продукт, содержащий 35 – 37 % формальдегида и 6 – 11 % метанола, называемый формалином. Рецептура формалина сформировалась исторически, под влиянием следующих факторов. Во-первых, метанол и вода сопутствуют формальдегиду на стадии его получения наиболее употребительным методом (метанол – сырье, вода – побочный продукт и абсорбент). Во-вторых, раствор указанного состава при положительных температурах вполне стабилен к выпадению полимера и может храниться или транспортироваться в течении неопределенно долгого времени. В – третьих, в виде водно-метанольного раствора формальдегид может применяться в большинстве производственных синтезов, а также при непосредственном использовании. и, наконец, в-четвертых, именно формалин получается при окислительной конверсии метанола в присутствии металлических катализаторов на сади абсорбции контактного газа; никаких дополнительных операций по приданию продукту товарных свойств (концентрирование, очистка и т. д.), как правило, не требуется.
В городе Томске на базе Томского нефтехимического комбината существует действующее производство формалина («Завод формалина и карбосмол») мощностью 120 тысяч тонн в год.
Основная цель проекта заключается в определении возможности расширения этого производства на примере установки синтеза формальдегида. Важным моментом является установление возможности обеспечения новой, повышенной производительности уже действующим оборудованием. Также необходимо рассмотреть вопросы, касающиеся технологического контроля, охраны труда и экологии в изменившихся условиях эксплуатации.
1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
-
Обоснование выбора метода производства
уравнению окисления метанола в формальдегид, т.к. катализатор – окислительно-дегидрирующийся:
СН3ОН + ½О2 → СН2О + Н2О + Q (147,4кДж/моль); (1.1)
СН3ОН → СН2О + Н2 – Q (93,4 кДж/моль); (1.2)
Н2 + ½О2 → Н2О + Q (241,8 кДж/моль). (1.3)
Вместе с тем протекают побочные реакции, что снижает выход формальдегида и повышает расход метанола. Выход формальдегида достигает 80 – 85%, при степени конверсии метанола 85 – 90%. Так как окислительное дегидрирование проводят при недостатке кислорода, процесс глубокого окисления, не получает значительного развития. В то же время само дегидрирование, инициируемое кислородом, протекает быстрее, поэтому процент побочных реакций не велик. Этим способом можно получить формалин двух марок: ФМ – 37% с содержанием метанола до 10% и ФБМ – 50% с содержанием метанола менее 1%. Транспортировке и хранению подлежит формалин марки ФМ, т.к. метанол стабилизирует его.
Во втором способе катализатором является смесь оксидов железа и молибдена. Окисление метанола на оксидных катализаторах протекает по окислительно – восстановительному механизму:
СН3ОН + 2МоО3 → СН2О + Н2О + Мо2О5 (1.4)
Мо2О5 + ½О2 → 2МоО3 (1.5)
Процесс осуществляется в избытке воздуха при (350 – 430)оС и обычном давлении, иначе под действием метанола и формальдегида катализатор быстро восстанавливается. Реакция протекает при соотношении метанола и воздуха ниже предела взрываемости (7 – 8% - объемные доли).
Процесс отличается высокой степенью конверсии метанола – 99%, а так же сильной экзотермичностью, что заставляет использовать трубчатые реакторы с охлаждением. Этот способ позволяет получать формалин – 37% с содержанием метанола не выше 0,5%. Применение технологий с оксидным катализатором заслуживает некоторого предпочтения, когда требуемая производительность не выше 8 – 10 тыс. т./год. Третий способ. С точки зрения доступности и дешевизны сырья, а также простоты технологии (получение формальдегида прямым окислением природного газа, состоящим в основном из метанола, кислородом воздуха) заслуживает предпочтения перед сравнительно сложными и много ступенчатыми синтезом через метанол (по схеме):
природный газ → синтез газ → метанол → формалин
Однако на практике возникает ряд трудностей, которые связаны с недостаточной устойчивостью формальдегида в условиях реакции. Окисление метанола происходит при 600
оС, в то же время термическое разложение формальдегида наблюдается уже при 400оС. Выход формальдегида не превышает 3% при селективности 10 – 25%. Поэтому рассмотренный метод занимает весьма скромное место в балансе производства формалина и только в перспективе используется новые технологические приемы окисления (с учетом возрастания дефицитности метанола и сравнительной доступности природного газа).Поэтому в выборе метода производства формалина заслуживают внимания первые два способа. Рассмотрим их в сравнении и выберем для себя нужный. Сравнительная характеристика методов производства формалина в таблице 1.1.Таблица 1.1 – Сравнительная характеристика методов производства формалина
| Метод | Преимущества | Недостатки |
| 1. Окисление на серебряном катализаторе | а) практически нет ограничений по единичной мощности установки б) простота конструкции реактора в) низкая метало – и энергоемкость г) высокая производительность | а) высокий расходный коэффициент по сырью б) дорогостоящий катали- затор в) наличие в формалине метанола до 5 – 10% |
| 2. Окисление на оксидном катализаторе | а) низкий расходный коэффициент по сырью б) наличие метанола в формалине не более 0,6 – 1,0% и наличие НСООН не выше 0,02% | а) повышенный расход энергии и воздуха б) ограничение единичной мощности установки в) сложность в эксплуатации и ремонте г) повышенная металлоемкость |