Курсовая работа: Ректификация формалина-сырца

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.