125459 (690554), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

СН2 О + Н2 О → СН2 (ОН)2 + Q кДж/кг (1.2)

При обычных температурах водные растворы формальдегида мутнеют, вследствие выпадения в осадок продуктов полимеризации - полиоксиметиленгликолей.

Для предохранения концентрированных растворов формальдегида от полимеризации к ним добавляют стабилизаторы. Основным промышленным стабилизатором служит метанол.

По физико-химическим показателям технический формалин должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.

Таблица 1 - Нормы требования технического формалина по физико-химическим показателям

Примечание:

1. Для технического формалина марки ФМ допускается, по согласованию с потребителем, устанавливать норму по показателю 3 не более 10 %.

2. Показатели 5 и 6 определяются по требованию потребителя.

Физические свойства технического формалина зависят от содержания в нем формальдегида и метанола и меняются в пределах:

Плотность, кг/м3 1077-1116

Температура кипения, оС98,9

Удельная теплоёмкость, Дж/(кг*К)3352

Вязкость, сП2,45-2,58

Формалин широко применяется в промышленности для изготовления синтетических смол, пластических масс, органических красителей, различных клеящих материалов, лаков, лекарственных препаратов и других продуктов. Формалин используется также в сельском хозяйстве для протравливания семян, в кожевенной промышленности для дубления кож, в медицине и животноводстве как антисептическое средство и т.п

1.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ, МАТЕРИАЛОВ И ПОЛУПРОДУКТОВ

Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов

1.4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Метод производства формалина из метанола состоит в получении формальдегида на катализаторе "серебро на носителе" при температуре (550-700) °С с последующей абсорбцией его водой и ректификацией.

Процесс получения формалина для одной технологической нитки состоит из следующих стадий:

- получение метаноло – воздушной смеси,

- синтез формальдегида

-абсорбция формальдегида с получением "формалина-сырца",

- ректификация "формалина-сырца".

Общими для всех ниток узлами являются:

-сбор и переработка некондиционных и дренируемых продуктов,

-очистка газовых выбросов,

-сжигание абгазов на факельной установке

-теплоснабжение, сбор и перекачка конденсата

Вспомогательными узлами являются:

- приготовление катализатора,

- складирование и отгрузка формалина,

- термическое обезвреживание отходов.

ХИМИЗМ ПРОЦЕССА.

Образование формальдегида происходит при прохождении метаноло -воздушной смеси через слой катализатора "серебро на носителе" при температуре в зоне контактирования:(550-600) °С при работе в "мягком" режиме, (660-700) °С при работе в "жестком" режиме.

Образование формальдегида осуществляется в результате протекания параллельных реакций простого и окислительного дегидрирования метанола:

СН3 ОН → СН2 О + Н2 - 93,4 кДж/моль (1.3)

СН3 ОН + 1/2 О2 → СН2 О + Н2 О + 147,4 кДж/моль (1.4)

Наряду с этими реакциями в системе протекает целый комплекс побочных превращений.

СН3 ОН + 2/3 О2 → СО2 + 575,1 кДж/моль(1.5)

СН2 О + 1/2 О2 → НСООН + 270,4 кДж/моль(1.6)

НСООН + 1/2 О2 → СО2 + Н2 О + 14,5 кДж/моль(1.7)

НСООН → СО + Н2О - 53,7 кДж/моль(1.8)

СН2 О → СО + Н2 + 1,9 кДж/моль (1.9)

2 СН2 О + Н2 О → СН3 ОН + НСООН + 122,0 кДж/моль(1.10)

Н2+ 1/2 О2 → Н2 О + 241,8 кДж/моль(1.11)

2 СН3 ОН → СН2 (ОСН3 )2 + Н2 О + 131,0 кДж/моль(1.12)

СО + 1/2 О2 → СО2 + 283,0 кДж/моль(1.13)

2 СО → СО2 + С + 172,5 кДж/моль (1.14)

Реакции (3) и (4) являются равновесными. Доля метанола израсходованного по реакции (4) составляет около 60 %, а остальное, по реакции (3).

Превращение метанола в формальдегид происходит в результате контакта молекул спирта с кислородом, хемосорбированным на атомах серебра, т.е. активными центрами катализатора являются поверхностные окислы серебра. Процесс получения формальдегида в целом сопровождается выделением тепла, за счет которого поддерживается необходимая температура в зоне контактирования и равновесие реакции дегидрирования смещается вправо.

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.

Характеристики

Список файлов курсовой работы