Изучение основных особенностей синтеза формальдегида, процесса получения формалина "сырца", его ректификации. Характеристика ежегодных норм расхода основных видов производственного сырья, материалов и энергоресурсов, норм образования отходов производства.
Аннотация к работе
Безопасность и экологичность проекта производства формалина 15.1 Материальный баланс стадии ректификации 15.2 Материальный баланс стадии абсорбции 15.3 Материальный баланс стадии контактирования и спиртоиспарения Тепловой расчетФормальдегид получают из метанола, диметилового эфира, природного и попутных газов (газа коксохимического производства и нефтепереработки). В первом случае катализатором чаще всего является серебро (можно использовать золото или платину), с целью экономии метанола серебро равномерно наносят на инертный носитель, например на пемзу. В процессе подается метаноло-воздушная смесь состава выше верхнего предела взрываемости (36,4% - объемные доли) и с недостатками кислорода по химическому уравнению окисления метанола в формальдегид, т.к. катализатор - окислительно-дегидрирующийся: СН3ОН ?О2 > СН2О Н2О Q (147,4КДЖ/моль); (1.1) Процесс осуществляется в избытке воздуха при (350 - 430)ОС и обычном давлении, иначе под действием метанола и формальдегида катализатор быстро восстанавливается. 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 > формалинПредусмотрен выпуск товарного формалина, с массовой долей формальдегида 37 %, соответствующего ГОСТ 1625-89, а также концентрированного формалина, с массовой долей формальдегида до 50 %, используемого для внутреннего потребления в производстве карбосмол. Поэтому формальдегид транспортируется и хранится либо в растворах, либо в виде полимера. Формальдегид хорошо растворяется в воде и спиртах. В водных растворах формальдегид не сохраняется в мономерной форме, а вступает в химическое взаимодействие с водой с образованием гидратов (метиленгликолей): СН2 О Н2 О > СН2 (ОН)2 Q КДЖ/кг (2.2) Для предохранения концентрированных растворов формальдегида от полимеризации к ним добавляют стабилизаторы.Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов в таблице 2.2. Таблица 2.2 - Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов Наименование сырья, материалов и полупродуктов Государственный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, регламент Показатели по стандарту, обязательные для проверки Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями 2.Вода деминерализованная Технологический регламент №4 производства тепла, пара и воды. 3.Кислота азотная концентрированная ГОСТ 701-89 3.1.Массовая доля азотной кислоты, % 98,2Образование формальдегида происходит при прохождении метаноловоздушной 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 (3.1) Доля метанола израсходованного по реакции (3.4) составляет около 60 %, а остальное, по реакции (3.3). 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.Выбор технологической схемы обусловлен мощностью производства формалина и назначением готового продукта. Мощность производства составляет 380 тыс. тонн в год 37% формалина. С целью снижения металлоемкости и принятых технологических решений ряд узлов выполнен общим для трех ниток: узел подготовки сырья, узел очистки годовых выбросов, узел очистки, опорожнения, продувки.Метанол из емкости поступает через обратные клапаны к I, II, III технологическим ниткам на "метанольные гребенки", где к "свежему" метанолу добавляется "возвратный" метанол с узлов ректификации. Метанол (для одной технологической нитки) от "метанольной гребенки" предварительно подогревается в 2-х нижних встроенных теплообменниках абсорбционной колонны поз.К1 до 65°С, и поступает для образования спиртовоздушной смеси в спиртоиспаритель. Чтобы снизить побочные реакции процесса получения формальдегида, метанол в смесителе поз.Х2 смешивается с деминерализованной или надсмольной водой. Воздух из атмосферы, предварительно очищенный от пыли на фильтре поз.Ф1, подается воздуходувками поз.М1/1-3, с давлением (0,5 - 0,8) кгс/см2 и температурой (30 - 70)°С и расходом (3000 - 11000) м3/ч через обратный клапан в верхнюю часть выносной греющей камеры поз.Т1. Метаноло - водяная смесь из смесителя поз.Х2 с температурой (20 - 65)°С и расходом (6 - 14) м3/ч подается в отстойник спиртоиспарит
План
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Технико-экономический уровень и обоснование основных технических решений
2. Характеристика производимой продукции
2.1 Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов
3. Физико-химические основы технологического процесса
4. Выбор и обоснование технологического процесса
5. Описание технологического процесса и схемы
5.1 Получение метаноловоздушной смеси
5.2 Синтез формальдегида
5.3 Получение формалина-?сырца?
5.4 Ректификация формалина-?сырца?
6. Материальный баланс
7. Ежегодные нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов
8. Ежегодные нормы образования отходов производства
9. Нормы технологического режима
10. Компоновка оборудования
Список литературы
Спецификация
ВВЕДЕНИЕ
Среди 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.