Курсовая работа: Ректификация формалина-сырца
Побочные реакции снижают
выход формальдегида и определяют состав выхлопных газов (абгазов).
1.5 ВЫБОР
И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
Выбор технологической
схемы обусловлен мощностью производства формалина и назначением готового
продукта. Мощность производства составляет 380 тыс. тонн в год 37% формалина.
Процесс оформлен в виде трех технологических ниток, единичной мощности 126 тыс.
тонн в год, каждая. С целью снижения металлоемкости и принятых технологических
решений ряд узлов выполнен общим для трех ниток: узел подготовки сырья, узел
очистки годовых выбросов, узел подготовки сырья, узел очистки, опорожнения,
продувки.
Процесс получения
формалина (технического) включает в себя следующие стадии:
1.
Подготовка сырья
и получения метаноло – воздушной смеси.
2.
Синтез
формальдегида.
3.
Получение
формалина – сырца (абсорбция формалина).
4.
Ректификация
формалина – сырца.
5.
Стандартизация
формалина.
Некоторые заводы не
включают в технологическую схему процесс ректификации, но как показывает
практика затраты на эту стадию полностью себя оправдывают. Во-первых,
исключается возможность получения нестандартного продукта; во-вторых,
получается возможность получать как безметанольный продукт, так и формалин
высокой концентрации.
Исходя из рассмотренных
стадий получения технического формалина, характеризуем каждую из них по
технологической схеме цеха производства формалина.
1.6
ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Ректификация
формалина-"сырца"
Формалин-"сырец"
с массовой долей метанола до 20% и формальдегида не более 38% из куба
абсорбционной колонны поз.К1 насосами поз.Н3/1-2 подается на ректификацию, где
вверху отделяется метанол.
Ректификация метанольного
формалина ведется в колонне поз.К2 под вакуумом. Проведение ректификации под
вакуумом позволяет снизить температуру, что предотвращает повышение кислотности
формалина за счет уменьшения протекания реакции Канницарро:
2СН20 + Н20 → СН30Н
+ НСООН (1.15)
Ректификационная колонна
представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 1000 мм, высотой 12000 мм и 26-ю колпачковыми тарелками с радиальным сливом.
Вакуум в ректификационной
колонне поз. К2 создается вакуум-насосом поз. Н7/1-2 и поддерживается в кубе
(-0,22 ÷ - 0,60)кгс/см2, а вверху колонны (-0,44÷ -0,70)кгс/см2.
Обогрев колонны поз.К2
осуществляется через кипятильник поз. Т7 паром давлением 2кгс/см2. Температура
формалина в кубе колонны поз. К2 поддерживается (75-95)оС, вверху колонны
поз.К2 - (40-50) оС, в укрепляющей части (60-70) оС, в исчерпывающей - (70-80)
оС.
Формалин
-"сырец" из абсорбционной колонны поз.К1 расходом (10-21) м3/ч,
некондиционный формалин, подаваемый из стандартизаторов с расходом до 8 м3/ч
поступает на 34, 42, 52 тарелки ректификационной колонны.
Пары метанола и
формальдегида нагретые внизу колонны поднимаются вверх, а сверху (навстречу
парам) подается почти чистый жидкий метанол. При соприкосновении поднимающихся
паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация формалина из
формалина-"сырца" и частичное испарение метанола. Таким образом,
стекающая жидкость обогащается формальдегидом, а поднимающиеся пары обогащаются
метанолом, в результате чего выходящие из колонны пары представляют собой почти
чистый метанол. Эти пары поступают в аппараты воздушного охлаждения поз.
Х5/1-2, где охлаждаются до температуры не более 50оС, конденсируются и
отделяются в газоотделителе поз. Х6 от жидкости. Жидкий метанол сливается в
емкость поз.Е5, а газовая фаза дополнительно охлаждается в теплообменнике
поз.Т9 оборотной водой и поступает в газоотделитель поз.Х7. Жидкая фаза после
газоотделителя поз. Х7 сливается в емкость поз.Е5, а несконденсировавшиеся пары
и инертны направляются к вакуум-насосу поз.Н7/1,2.
Выбросы от вакуум-насоса
поз.Н7 направляются в верхнюю часть абсорбционной колонны поз.К1, где
отмываются водой от большей части метанола, и вместе с выхлопными газами
абсорбционной колонны поступают на сжигание.
Метанол из емкости поз.
Е5 с массовой долей формальдегида до 6% и метанола не менее 92 % насосом
поз.Н6/1,2, с расходом (5-15)м3/ч, подается в виде флегмы в колонну поз.К2, а
избыток, с расходом до 6,5 м3/ч, направляется в процесс через смеситель поз.Х2
для получения метаноло-воздушной смеси.
Уровень в емкости поз.Е5
поддерживается (30-70)% отбором метанола, направляемого в смеситель поз.Х2.
Формалин массовой долей
метанола не более 8% и формальдегида не более 50% забирается из куба колонны
поз.К2, насосом поз.Н7/1-2, охлаждается в холодильнике поз.Т8 до температуры
(40-65)оС и поступает в стандартизаторы.
Уровень в кубе колонны
поз. К2 поддерживается (30-70)% отбором формалина в стандартизаторы.
В случае выхода из строя
вакуум-насосов поз. Н7/1,2 ректификацию можно вести непродолжительное время под
азотного дыханием с давлением 0,3 кгс/см2, но при этом возрастает кислотность
формалина, и температура в кубе колонны поз. К2 будет (95-110)оС, а вверху -
(60-66)оС.
Емкости поз.Е5 и
газоотделители поз.Х7 соединены с "азотным дыханием" давлением 0,3 кгс/см2.
1.7
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
Материальный баланс в
таблице 3.
Таблица 3 – Материальный
баланс
Приход |
Расход |
Состав |
кг/ч |
Массовая доля,
% |
Состав |
кг/ч |
Массовая
доля,% |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Ректификация
|
1. Формалин-
«сырец» в т.ч.:
-формальдегид
-метанол
-вода
|
20427,41
5881,86
5563,92
8981,63
|
100
28,79
27,24
43,97
|
1. Формалин –
товарный в т.ч.:
-формальдегид
-метанол
-вода
2. Метанол –
ректификат в т.ч.:
-метанол
-формальдегид
-вода
|
15833,33
5858,33
1108,33
8866,66
4594,08
4455,59
23,53
114,96
|
100
37
7
56
100
97
0,5
2,5
|
Итого: |
20427,41 |
100 |
Итого: |
20427,41 |
100 |
Абсорбция
|
1. Контактные
газы, в т.ч.:
-формальдегид метанол
-вода
-углекислый
газ
-водород
-окись
углерода
-азот
2. Вода на
орошение
|
25264,51
5880,86
5560,91
3223,75
805,94
146,53
83,37
9575,25
5879,58
|
100
23,24
22
12,76
3,19
0,58
0,33
37,9
100
|
1. Формалин –
«сырец» в т.ч.:
-формальдегид
-метанол
-вода
2. Выхлопные
газы, в т.ч.:
-азот
-водород
-углекислый
газ
-окись
углерода
-вода
|
20427,41
5881,8
5563,92
8981,63
10716,68
8280,78
1781,11
443,67
72,87
138,25
|
100
28,79
27,24
43,97
100
77,27
16,62
4,14
0,68
1,29
|
Итого: |
31144,09 |
100 |
Итого: |
31144,09 |
100 |
Контактирование
|
1. Смесь
воздух – метанол, в т.ч.:
формальдегид
-метанол
-вода
-азот
-кислород
|
25264,51
22,74
11748,00
444,66
10297,81
2751,31
|
100
0,09
46,5
1,76
40,76
10,89
|
1 Контактные
газы, в т.ч.:
формальдегид
-метанол
-вода
-углекислый
газ
-окись
углерода
-водород
-азот
|
25264,51
5880,86
5560,91
3223,75
805,94
146,53
83,37
9575,25
|
100
23,24
22
12,76
3,19
0,33
0,58
37,9
|
Итого: |
25264,51 |
100 |
Итого: |
25264,51 |
100 |
Спиртоиспарение
|
Метанол
«свежий» в т.ч.:
-метанол
-вода
2. Метанол –
ректификат, в т.ч.:
-метанол
-формальдегид
-вода
3. Воздух, в
т.ч.:
-кислород
-азот
-вода
|
8039,17
8031,13
8,04
4588,03
4450,39
22,94
114,70
12637,31
2615,92
9793,91
227,47
|
100
99,9
0,1
100
97
0,5
2,5
100
20,7
77,5
1,8
|
Смесь воздух –
метанол, в т.ч.:
-формальдегид
-метанол
-вода
-азот
-кислород
|
25264,51
22,74
11748,00
444,66
10297,81
2751,31
|
100
0,09
46,5
1,76
40,76
10,89
|
Итого: |
25264,51 |
100 |
Итого: |
25264,51 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 |