淺談甲醛生產(chǎn)工藝及節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u229661產(chǎn)品方案選擇與生產(chǎn)規(guī)模 2240071.1設(shè)計(jì)背景 2137621.2甲醛性質(zhì)、用途、生產(chǎn)狀況 2266831.3甲醛生產(chǎn)工藝 2114601.4甲醛生產(chǎn)技術(shù)的要求 6270672物料衡算 8306732.1設(shè)計(jì)條件 842362.2物料流程簡(jiǎn)圖 819422.3甲醛、甲醇物料衡算 9583能量衡算 17227083.1甲醇再沸器、蒸發(fā)器 17135703.2空氣加熱器 18102593.3混合氣加熱器 19192963.4氧化反應(yīng)器熱量熱量衡算 19283283.5吸收塔熱量衡算 2354334設(shè)備工藝計(jì)算 2521714.1反應(yīng)器類(lèi)型的確定 25289924.2氧化器設(shè)計(jì) 25186894.3設(shè)備一覽表 33159984.4主要工藝管道計(jì)算及選型 3438325節(jié)能方案和安全控制技術(shù)改進(jìn) 37218015.1甲醛生產(chǎn)工藝的能量分析 37154635.2甲醛生產(chǎn)中能耗消耗部位 37305135.3能量利用措施 38234155.4自控儀表及火災(zāi)報(bào)警安全措施 38322966技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步評(píng)估 40161906.1產(chǎn)品甲醛及原料市場(chǎng)分析 40310856.2經(jīng)濟(jì)效益初步梳算 4210165結(jié)論 4418125參考文獻(xiàn) 4527238附圖1PFD圖--原料凈化工段 4716620附圖2PFD圖--氧化反應(yīng)工段 4828061附圖3PFD圖--吸收工段 4914898附圖4首頁(yè)圖 5029221附圖5甲醛工藝流程圖-凈化工段 5128708附圖6甲醛工藝流程圖-反應(yīng)工段 5218385附圖7甲醛工藝流程圖-吸收工段 5316954附圖8甲醛裝置一覽表 5411105附圖9甲醛裝置圖 574278附圖10管道軸測(cè)圖 6116519附圖11車(chē)間三維圖 621產(chǎn)品方案選擇與生產(chǎn)規(guī)模1.1設(shè)計(jì)背景甲醛是是重要的化工原料,主要用于消毒防腐,有機(jī)合成、農(nóng)藥、橡膠和涂料等行業(yè),且其衍生產(chǎn)品多種多樣,市場(chǎng)需求量巨大.而由其自身性質(zhì)決定甲醛不適合長(zhǎng)途運(yùn)輸,一般為地域性消費(fèi),大至我國(guó),小到我市,甲醛都有著很大的消費(fèi),我國(guó)甲醛生產(chǎn)單套能力小,生產(chǎn)能力不強(qiáng),達(dá)不到市場(chǎng)需求,單石家莊而言,大如石家莊鑫豐科技有限公司生產(chǎn)能力尚不足20kt/a,生產(chǎn)能力急需提高.此次設(shè)計(jì)100kt/a甲醛生產(chǎn)即為緩解石家莊甲醛需求量,同時(shí)推廣大生產(chǎn)能力裝置,更具經(jīng)濟(jì)效益.1.2甲醛性質(zhì)、用途、生產(chǎn)狀況甲醛常溫常壓下是無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體.在任意比例下能與水混溶.商品通常是以水溶液的形式,通常所見(jiàn)的福爾馬林即為35～40%的甲醛水溶液,主要用作用作浸制生物標(biāo)本,農(nóng)業(yè)上用其稀溶液（0.1%～0.5%）進(jìn)行浸種來(lái)消毒.液體久貯易混濁,形成三聚甲醛沉淀.甲醛廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、染料和農(nóng)業(yè)等行業(yè)中.其重大用途是生產(chǎn)脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等樹(shù)脂的原料,也用于生產(chǎn)維尼綸、1,4—丁二醇、季戊四醇、烏洛托品和異戊二烯等化工產(chǎn)品和一些消毒防腐劑.隨著甲醛合成工業(yè)的不斷發(fā)展,甲醛的應(yīng)用會(huì)更加廣泛.我國(guó)是甲醛生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),位居全球首位,全國(guó)甲醛廠(chǎng)家624余家,但總生產(chǎn)能力只有約28700kt/a,生產(chǎn)能力偏小,且有的地區(qū)裝置還常年處于停工的狀態(tài),開(kāi)工率僅有六成左右,但是下游樹(shù)脂市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng).未來(lái)全球需要新增甲醛產(chǎn)能才能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求[1][2].1.3甲醛生產(chǎn)工藝甲醛水溶液從經(jīng)濟(jì)角度考慮不便于長(zhǎng)距離運(yùn)輸,所以一般在其主消費(fèi)市場(chǎng)附近設(shè)廠(chǎng),進(jìn)出口貿(mào)易和長(zhǎng)途運(yùn)輸極少.甲醛工業(yè)生產(chǎn)歷史較為長(zhǎng)遠(yuǎn),發(fā)展較為成熟,工藝種類(lèi)也繁多,到目前工業(yè)生產(chǎn)主要有以下工藝：銀催化劑法、鐵鉬催化劑法、甲縮醛氧化法、二甲醚氧化法、低碳烷烴直接氧化法[3].工業(yè)生產(chǎn)中90％以上的產(chǎn)品甲醛是由甲醇氧化制得,僅有是少量直接從烴類(lèi)氧化和二甲醚氧化來(lái)制取,目前甲醇直接脫氫制甲醛技術(shù)尚不成熟,無(wú)法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn).以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛的方法,按其所用催化劑和生產(chǎn)工藝的不同,主要可分為銀法和鐵鉬法兩種不同的工藝路線(xiàn)[4].1.3.1銀法生產(chǎn)工藝銀法生產(chǎn)工藝是在過(guò)量甲醇下,使用甲醇、空氣和水蒸氣三元混合氣在銀催化劑上進(jìn)行脫氫氧化反應(yīng)生成甲醛.反應(yīng)溫度一般在為600～700℃,視催化劑情況而定.由于此種方法甲醇濃度需要控制在爆炸濃度上限以避免生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生爆炸危險(xiǎn),故甲醇需要過(guò)量,其濃度在37％以上,也被成為甲醇過(guò)量法.銀法單就催化劑使用銀而言又可分為浮石載銀和電解銀兩種方法.其工藝大致一致,但催化劑結(jié)構(gòu)差別使兩種工藝反應(yīng)條件略有差別.電解銀的反應(yīng)溫度相對(duì)浮石銀要低,但浮石銀的制備工序頗為繁雜,活性差,且勞動(dòng)強(qiáng)度大,銀耗相對(duì)電解銀較高,銀回收率低等缺點(diǎn)；而電解銀制備和再生容易,轉(zhuǎn)化率和選擇性較高.雖然電解銀對(duì)毒物更加敏感,但現(xiàn)在工藝去除毒物以達(dá)到要求.故工業(yè)上現(xiàn)用電解銀法比較普遍.銀法有工藝簡(jiǎn)單,投資省,調(diào)節(jié)能力強(qiáng),產(chǎn)品中甲酸含量少等優(yōu)點(diǎn),相對(duì)鐵鉬法工藝甲醇轉(zhuǎn)化率低,單耗較高,催化劑壽命短,對(duì)甲醇純度要求高,成品中甲醇含量高,由于產(chǎn)品中水較多,適合生產(chǎn)低濃度甲醛[5].1.3.2鐵鉬法生產(chǎn)工藝鐵鐵鉬法生產(chǎn)工藝是在過(guò)量空氣下,使用甲醇?xì)馀c空氣混合為混合器,后經(jīng)凈化和預(yù)熱,而后在320～380℃溫度下在催化劑上進(jìn)行氧化反應(yīng)制取甲醛,此種方法的催化劑以鐵～鉬系最為常見(jiàn),所以稱(chēng)之為“鐵鉬法生產(chǎn)工藝”,由于此種方法甲醇?xì)鉂舛刃枰刂圃诒舛认孪?7％以下),故氧醇比較大,也被稱(chēng)為空氣過(guò)量法.鐵鉬法生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是生產(chǎn)能力較大,甲醇轉(zhuǎn)化率較高,現(xiàn)狀通常達(dá)到99%左右,甲醇單耗比較低,且不需要蒸餾裝置就可以生產(chǎn)高濃度甲醛,甲醛成品中醇含量低,催化劑使用周期較長(zhǎng),適合高濃度甲醛生產(chǎn).但其一次性投資大,電耗高,操作指標(biāo)要求較高,催化劑昂貴且不能循環(huán)使用[6].1.3.3工藝比較甲醛工藝的經(jīng)典的生產(chǎn)方是法銀法,于1888年在德國(guó)首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,接著在美國(guó)于1901年,日本于1912年也相繼實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn).鐵鉬法工藝生產(chǎn)甲醛,是在三十年代初期開(kāi)始發(fā)展,1952年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,隨著1959年聚甲醛塑料工程的興起而快速發(fā)展起來(lái),由于鐵鉬法可直接生產(chǎn)高濃度甲醛作為聚甲醛的原料.因此,鐵鉬法工藝在當(dāng)時(shí)新建廠(chǎng)中占據(jù)了很大比例.在鐵鉬法迅速發(fā)展的同時(shí),銀法也在不斷加以自我改善.其工藝的嶄新開(kāi)端是電解銀分子篩載銀催化劑的出現(xiàn),代替了浮石銀,使得銀法工藝有了新的發(fā)展.現(xiàn)代所采用的銀法工藝,也是可以直接生產(chǎn)低醇甲醛,且甲醛濃度也可達(dá)50%左右,已直追鐵鉬法.雖然工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的甲醛生產(chǎn)工藝都同時(shí)兼有銀法和鐵鉬法兩種,但其側(cè)重面是不一樣的.歐美西方國(guó)家,由于聚甲醛塑料較為發(fā)達(dá),采用鐵鉬法生產(chǎn)的廠(chǎng)家占據(jù)較多.美國(guó)鐵鉬法工藝生產(chǎn)的甲醛曾一度占總產(chǎn)量的80%以上.在近些年中,美國(guó)新建的甲醛裝置全部用鐵鉬法,共有20多套.俄羅斯等東歐國(guó)家銀法和鐵鉬法同時(shí)側(cè)重.我國(guó)則是銀法占有支配地位.現(xiàn)代社會(huì),就全球而言,銀法和鐵鉬法各有千秋,世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都同時(shí)采用銀法和鐵鉬法兩種工藝路線(xiàn).且兩種方法都在不斷地加以改進(jìn)和提高,可以說(shuō)是在競(jìng)爭(zhēng)中共存.這兩中方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn),銀法投資較低,操作彈性大,技術(shù)簡(jiǎn)單,但單耗相對(duì)略高,催化劑使用壽命短；鐵鉬法反應(yīng)溫度較低,所以其副反應(yīng)比較少,選擇性比較高,甲醇單耗較低,甲醛濃度高,催化劑效率高,壽命較長(zhǎng),但投資較高高,操作安全措施要求高,操作彈性小,要求技術(shù)嚴(yán)格.我國(guó)在上世紀(jì)六十年代曾建有多套甲烷氧化法的生產(chǎn)甲醛的小型裝置,由于轉(zhuǎn)化率和收率及產(chǎn)品濃度低等諸多問(wèn)題而相繼停止生產(chǎn).現(xiàn)我國(guó)工業(yè)甲醛都使用甲醇作為原料.使用工藝主要是銀催化法及小部分鐵鉬催化法.“銀法”的占絕大多數(shù),雖然鐵鉬法單耗相對(duì)銀法較低,但設(shè)備系統(tǒng)龐大,耗能相對(duì)較大,關(guān)鍵設(shè)備還需進(jìn)口,投資較大.且我國(guó)工人技術(shù)想對(duì)較落后發(fā)達(dá)國(guó)家,操作技術(shù)相對(duì)較難,因此我我國(guó)多采用銀法工藝,因該法工藝已相當(dāng)成熟,其主要設(shè)備是目前國(guó)內(nèi)及世界最先進(jìn)的,如新型氧化器,一體化甲醇過(guò)濾阻火器等,同時(shí)該法我國(guó)采用歷史較長(zhǎng),有一批過(guò)硬的生產(chǎn)技術(shù)骨干,投資較少,產(chǎn)品生產(chǎn)期快.根據(jù)上述工藝特點(diǎn)比較,電解銀催化劑活性高,甲醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%,選擇性可達(dá)91%以上.而且由于銀法工藝的改進(jìn),甲醇單耗上已經(jīng)直追鐵鉬法,生產(chǎn)37%的甲醛,濃度相對(duì)較低,銀法不用增加蒸餾裝置,比較合適,我國(guó)銀法歷史較長(zhǎng),工藝相當(dāng)成熟,操作技術(shù)可靠,因此,采用銀法生產(chǎn)還是比較符合國(guó)情和當(dāng)前利益的[7][8].而銀法選擇,伴隨著單耗高和溫控的問(wèn)題,現(xiàn)通過(guò)溫控調(diào)頻羅茨風(fēng)機(jī),合理氧醇比降低單耗,使設(shè)計(jì)更為理想,更為合理.氧醇比太低可能會(huì)影響甲醇的轉(zhuǎn)化率,太高則會(huì)產(chǎn)生大量副反應(yīng),由其工藝指標(biāo),一般控制在0.38～0.44之間,甲醇單耗與反應(yīng)溫度有很大關(guān)系.甲醛生產(chǎn)最佳溫度在600～700℃的范圍內(nèi),如果催化劑允許可以適當(dāng)提高.但溫度過(guò)高會(huì)使甲醇深度氧化,為防止這種現(xiàn)象,使用溫控調(diào)頻羅茨風(fēng)機(jī),通過(guò)減少空氣鼓入來(lái)減少甲醇深度氧化.甲醛的尾氣作為廢熱鍋爐的燃料,以產(chǎn)生蒸汽,為裝置提供能源,實(shí)現(xiàn)能源回收利用[9][10][11].電解銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點(diǎn)計(jì)量單位：見(jiàn)表項(xiàng)目銀催化劑法鐵鉬催化劑法反應(yīng)溫度（℃）600～700320～380催化劑壽命（月）3～612～18收率（%）89～9191～94甲醇單耗(Kg/t)450～480420～470甲醛濃度（%）37～5537～55產(chǎn)品中甲醇含量（%）4～80.5～1.5產(chǎn)品中甲酸量（104）100～200200～300甲醛中混合氣體中濃度（%）＞37＜7投資較低較高銀法和鐵鉬法消耗比較比較項(xiàng)銀法鐵鉬法催化劑電解銀催化劑鐵鉬法氧化催化劑物料甲醇過(guò)量空氣過(guò)量甲醇,噸0.450.42電,KWH3788冷卻水,m340.740工藝水,m30.2--鍋爐給水,噸0.320.44催化劑損失,克0.0270.006副產(chǎn)蒸汽：壓力Pa320數(shù)量噸0.3150.69反應(yīng)溫度,℃600-700250~350壓力,MPa0.10.1~0.5反應(yīng)器型式絕熱式固定床列管式固定床催化劑壽命3~8個(gè)月1.5年~2.5年甲醛濃度（wt%）40~5555~60甲醇濃度（wt%）1.0~1.30.5~1.0投資11~1.10催化劑敏感度敏感不敏感催化劑價(jià)格波動(dòng)大波動(dòng)小從冷態(tài)開(kāi)車(chē)時(shí)間小時(shí)20~248停車(chē)后開(kāi)車(chē)時(shí)間小時(shí)數(shù)小時(shí)≤1尾氣處理大部分循環(huán),小部分燃燒產(chǎn)生蒸汽大部分循環(huán),小部分催化轉(zhuǎn)化1.4甲醛生產(chǎn)技術(shù)的要求本設(shè)計(jì)的甲醛裝置規(guī)模為10萬(wàn)噸/年(以37%溶液計(jì)),產(chǎn)品主要作為外銷(xiāo)和下游產(chǎn)品的原料.并緩解原料甲醇銷(xiāo)售壓力.本次設(shè)計(jì)對(duì)甲醛生產(chǎn)技術(shù)的要求如下：1.4.1技術(shù)可靠、消耗指標(biāo)低應(yīng)選擇在相似規(guī)模下良好應(yīng)用業(yè)績(jī)的可靠技術(shù).目前甲醇穩(wěn)定；但由于煤價(jià)的上漲,蒸汽價(jià)格也在不斷上升,因此所選的工藝技術(shù)要求能做到甲醇單耗低,蒸汽量供應(yīng)平衡.1.4.2低醇甲醛產(chǎn)品以甲醛為原料的下游產(chǎn)品,在生產(chǎn)要求脫除甲醛中的殘余甲醇,為了為保證后期產(chǎn)品質(zhì)量上升,減少后續(xù)甲醛凈化加工裝置的能耗及投資,同時(shí)也為了減少后續(xù)加工裝置中含醇廢水的處理所帶來(lái)的消耗,要求產(chǎn)品甲醛溶液中甲醇含量不超過(guò)1.6wt%,同時(shí)也要求甲醛產(chǎn)品中甲酸的含量低于200PPm.1.4.3安全性由于甲醛可以和空氣形成爆炸性混合物,故在設(shè)計(jì)、操作順序及人員培訓(xùn)中需始終注意安全問(wèn)題.工藝過(guò)程存在易燃?xì)怏w和有毒氣體,需設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)和注意人員疏散通道設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)規(guī)范依據(jù)下列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范:（1）《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006）（2）《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50160-2008）（3）《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50489-2009）（4）《壓力管道規(guī)范—工業(yè)管道》（GB/T20801-2006）（5）《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50316-2000）（6）《危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣安全防爆規(guī)范》（AQ3009-2007）（7）《生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》（AQ/T9002-2006）（8）《生產(chǎn)設(shè)備安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)總則》（GB5083-1999）（10）《生產(chǎn)過(guò)程安全衛(wèi)生要求總則》（GB12801-2008）（11）《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》（GBZ230-2010）（12）《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-2008）（13）《壓力容器》(GB150.1-150.4-2011)（14）《壓力管道規(guī)范》(GB/T20801-2006)（15）《流體輸送用無(wú)縫鋼管》(GB/T8163-2008)（16）《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50184-2011)2物料衡算2.1設(shè)計(jì)條件按照選定的工藝流程,確定設(shè)計(jì)參數(shù)和條件.已知：空氣為氧化劑,電解銀為催化劑,固定氣相氧化法,年開(kāi)工7200h,相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:表2.1原始數(shù)據(jù)表組份工業(yè)甲醇組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%反應(yīng)尾氣組成（體積分?jǐn)?shù)）/%甲醛溶液組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%其他參數(shù)CH3OH99.0H2O1.0空氣O2,N2,H2OO2210.2CO23.6CO0.4CH40.2H2O2H219.0HCHO0.05CH3OH0.15N277.1674.4HCHO37.0CH3OH1.6H2O1.8461.36HCOOH0.004氧醇比0.38配料濃度60%單耗CH3OH/37%HCHO0.450t/1t2.2物料流程簡(jiǎn)圖甲醇氧化制甲醛的物料流程圖如下所示: 圖2.2甲醇氧化制甲醛的物料流程圖2.3甲醛、甲醇物料衡算2.3.1反應(yīng)原理甲醇氧化制甲醛的化學(xué)反應(yīng)方程式：主反應(yīng)：CH3OH+1/2O2=HCHO+H2O(1)CH3OH=HCHO+H2(2)H2+1/2O2=H2O(3)副反應(yīng)：CH3OH+O2=CO+2H2O(4)CH3OH+2/3O2=CO2+2H2O(5)HCHO+1/2O2=HCOOH(6)HCOOH=CO+H2O(7)HCHO=CO+H2(8)HCHO+O2=CO2+H2O(9)CH3OH=C+H2O+H2(10)CH3OH+H2=CH4+H2O(11)2HCHO+H2O=CH3OH+HCOOH(12)該反應(yīng)系統(tǒng)的物質(zhì)數(shù)有10種,它們是CH3OH、HCHO、HCOOH、CO、CO2、CH4、H2、O2、H2O、N2,構(gòu)成這些物質(zhì)的元素有4種,因此該系統(tǒng)的獨(dú)立反應(yīng)數(shù)為10－4＝6,可選用反應(yīng)以下反應(yīng)作為該系統(tǒng)的獨(dú)立反應(yīng),它們是：CH3OH+1/2O2=HCHO+H2O(1)CH3OH=HCHO+H2(2)CH3OH+2/3O2=CO2+2H2O(3)CH3OH+O2=CO+2H2O(4)CH3OH+H2=CH4+H2O(5)CH3OH+O2=HCOOH+H2O (6)2.3.2產(chǎn)品產(chǎn)量用其組成可知年開(kāi)工為7200h,需要生產(chǎn)甲醛100kt,則每小時(shí)生產(chǎn)100000/7200=13888.89（kg）由工藝參數(shù)表可知,其中（按每小時(shí)算）：HCHO:13888.89×37%=5138.89（kg）=171.30（kmol）CH3OH:13888.89×1.6%=222.22（kg）=6.94（kmol）HCOOH:13888.89×0.04%=5.56kg)=0.12（kmol）H2O:13888.89×61.36%=8522.22(kg)=473.46（kmol）總摩爾數(shù)=171.30+6.94+0.12+473.46=651.82（kmol）2.3.3甲醇投入量：13888.89×0.450=6250.00kg=195.07kmol2.3.4空氣消耗量：根據(jù)氧醇比求得：通入空氣量：0.38×195.07×22.4/21%=7906.78m3=352.98kmol其中：O2=352.98×21%=74.13kmol=2372.04kgN2=352.98×77.16%=272.15kmol=7620.16kgH2O=352.98×1.84%=6.71kmol=107.31kg2.3.5吸收尾氣排放量：總量：352.98×77.16%/74.4%=356.79（kmol）其中：CO2=356.79×3.6%=13.17(kmol)=579.41（kg）CO=356.79×0.4%=1.46（kmol）=40.97（kg）CH4=356.79×0.2%=0.73（kmol）=11.71（kg）O2=356.79×0.2%=0.73（kmol）=23.41（kg）H2=356.79×19%=69.50（kmol）=139.00（kg）H2O=356.79×2%=7.32(kmol)=131.68(kg)HCHO=356.79×0.05%=0.18(kmol)=8.42(kg)CH3OH=356.79×0.15%=0.55(kmol)=17.58(kg)N2=356.79×74.4%=272.15(kmol)=7620.16(kg)2.3.6數(shù)據(jù)校核①甲醛量：根據(jù)氧的衡算,計(jì)算出按反應(yīng)（1）生成的甲醛量（氧氣與甲醛為2比1）：[74.13-(13.17×3/2+1.46+0.73+0.12)]×2=104.13(kmol）根據(jù)尾氣中H2量并結(jié)合反應(yīng)式（5）,計(jì)算按反應(yīng)式（2）生成的甲醛量：69.50+0.73=70.23(kmol)甲醛總生成量為：104.13+70.23=174.36(kmol)尾氣帶出的甲醛量：0.18(kmol)實(shí)際甲醛產(chǎn)量：174.36-0.18=174.18(kmol)折算成37%CH2O水溶液：174.18×30/37%=14122.70(kg)產(chǎn)品產(chǎn)量與設(shè)計(jì)要求基本一致.②甲醇量：根據(jù)氧的衡算：反應(yīng)式（1）消耗甲醇104.13kmol反應(yīng)式（2）消耗甲醇70.23kmol反應(yīng)式（3）消耗甲醇13.17kmol反應(yīng)式（4）消耗甲醇1.46kmol反應(yīng)式（5）消耗甲醇0.73kmol反應(yīng)式（6）消耗甲醇0.12kmol尾氣中帶走甲醇：0.55kmol產(chǎn)品中帶走甲醇：6.94kmol甲醇總消耗量：104.13+70.13+13.17+1.46+0.73+0.12+0.55+6.94=197.33(kmol)=6214.56(kg)技術(shù)單耗：6214.56/13888.89=0.447t/t實(shí)物單耗：6214.56/(13888.89×99%)=0.45技術(shù)單耗<0.450合格.③水量衡算（按每小時(shí)計(jì)）：尾氣中帶出的水：7.32(kmol)=131.68(kg)產(chǎn)品中帶出的水：473.46(kmol)=8522.22(kg)空氣帶入的水：6.71kmol=107.31kg原料甲醇帶入的水:6314.56/99%×1%=3.54(kmol)=63.78(kg)反應(yīng)生成的水：104.13+2×(13.17+1.46)+0.73+0.12=134.24(kmol)=2416.32(kg)按配料濃度60%計(jì),應(yīng)加入的配料水的蒸汽量：6314.56/60%-(6314.56+63.78+107.31)=4038.61(kg)=224.37(kmol)吸收塔加水量：(7.32+473.46)-(6.71+3.54+134.24+224.37)=111.92(kmol)2.3.7各主要單元物料衡算進(jìn)出料計(jì)算情況如下：①甲醇蒸發(fā)器物料衡算進(jìn)料：由上述計(jì)算可知:CH3OH：6314.56(kg)=197.33(kmol)H2O：184.5(kg)=10.25(kmol)出料：物料經(jīng)過(guò)甲醇蒸發(fā)器用于甲醇蒸發(fā),其組分沒(méi)發(fā)生變化,所以為進(jìn)料中各組分的含量.表2.1甲醇蒸發(fā)器物料衡算表進(jìn)料出料物料名稱(chēng)質(zhì)量/kg物質(zhì)的量/kmol物料名稱(chēng)質(zhì)量/kg物質(zhì)的量/kmolCH3OH6314.56197.33CH3OH6314.56197.33H2O184.510.25H2O184.510.25合計(jì)6499.06207.85合計(jì)6499.06207.85②空氣加熱器物料衡算進(jìn)料：O274.13(kmol)=2372.04(kg)N2272.15(kmol)=7620.16(kg)H2O6.71(kmol)=107.31(kg)出料：經(jīng)過(guò)空氣加熱器只是將空氣升溫,其組分沒(méi)發(fā)生變化,所以為進(jìn)料中各組分的含量.表2.2空氣加熱器料衡算表進(jìn)料出料物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmolH2O107.316.71H2O107.316.71O22372.0474.13O22372.0474.13N27620.16272.15N27620.16272.15③三元混合器物料衡算進(jìn)料：CH3OH：197.33(kmol)=6314.56(kg)O274.13(kmol)=2372.04(kg)N2272.15(kmol)=7620.16(kg)H2O=10.25+6.71+224.37=241.33（kmol）=4343.94(kg)其中,甲醇為蒸發(fā)器出料組分,氧氣為空氣加熱器出料組分,水為甲醇中水和空氣中水和所配蒸汽的總和.出料：無(wú)化學(xué)反應(yīng),出料為進(jìn)料總和.表2.3三元混合器物料衡算表進(jìn)料出料物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol1.原料氣7427.96250.07三元?dú)?0650.70784.94其中含：CH3OH6314.56197.33其中：CH3OH6314.56197.33H2O305.2816.96H2O4343.94241.33O22372.0474.13O22372.0474.13N27620.16272.15N27620.16272.152.配料蒸氣4038.66224.37－－－合計(jì)20650.70784.94合計(jì)20650.70784.94④氧化反應(yīng)器物料衡算進(jìn)料：進(jìn)料氣體即為三元混合器中的出料氣體.出料：混合氣體經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)器后,發(fā)生了上述的(1)～(12)反應(yīng),生成了HCHO、HCOOH、CO、H2O、CO、CO2、CO、CH4、H2等氣體,各物料組分發(fā)生了很大變化.由上述計(jì)算可知： HCHO:174.36(kmol)=5230.80(kg)HCOOH:0.12(kmol)=5.52(kg)H2O:368.86(kmol)=6639.48(kg)O2:0.73(kmol)=23.36(kg)CH3OH:7.49(kmol)=239.68(kg)H2:69.50(kmol)=139(kg)N2:272.15(kmol)=7620.16(kg)CH4:0.73（kmol）=11.71（kg）CO:1.46（kmol）=40.97（kg）CO2:13.17(kmol)=579.41（kg）表2.4氧化反應(yīng)器物料衡算進(jìn)料出料物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol三元?dú)?0650.70784.94轉(zhuǎn)化氣9206.75407.38其中：CH3OH6314.56197.33其中：HCHO5230.80174.36H2O4343.94241.33CH3OH239.687.49O22372.0474.13HCOOH5.520.12N27620.16272.15H2O6639.48368.86－－－CO2579.4113.17－－－CO40.971.46－－－CH411.710.73－－－O223.360.73－－－H2139.0069.50－－－N27620.16272.15合計(jì)9206.36348.87合計(jì)20530.09908.57⑤吸收塔物料衡算進(jìn)料：物料經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)器反應(yīng)生成的混合氣體進(jìn)入吸收塔不在發(fā)生化學(xué)反應(yīng),二塔尾端加入工藝水吸收甲醛故吸收塔進(jìn)料為氧化反應(yīng)器出料和工藝補(bǔ)水：HCHO:174.36(kmol)=5230.80(kg)HCOOH:0.12(kmol)=5.52(kg)H2O:480.78(kmol)=8654.04(kg)O2:0.73(kmol)=23.36(kg)CH3OH:7.49(kmol)=239.68(kg)H2:69.50(kmol)=139(kg)N2:272.15(kmol)=7620.16(kg)CH4:0.73（kmol）=11.71（kg）CO:1.46（kmol）=40.97（kg）CO2:13.17(kmol)=579.41（kg）出料：物料出料為甲醛成品溶液和尾氣排出兩部分,總量為吸收塔進(jìn)料量.表2.4收塔物料衡算表進(jìn)料出料物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol物料名稱(chēng)質(zhì)量,kg物質(zhì)的量,kmol1.轉(zhuǎn)化氣20530.09908.571.尾氣8569.32365.79其中：HCHO5230.80174.36其中:CO2579.4113.17CH3OH239.687.49CO40.971.46HCOOH5.520.12CH411.710.73H2O6639.48368.86O223.410.73CO2579.4113.17H2139.0069.50CO40.971.46H2O131.687.32CH411.710.73HCHO5.400.18O223.360.73CH3OH17.580.55H2139.0069.50N27620.16272.15N27620.16272.152.產(chǎn)品采出13975.28654.72.塔頂加水2015.64111.92其中：HCHO5225.40174.18H2O2015.64111.92CH3OH222.086.940－－－H2O8522.28473.46－－－HCOOH5.520.12合計(jì)22545.731020.49合計(jì)22545.731020.493能量衡算由甲醇氧化或脫氫制備甲醛,其副反應(yīng)都有吸熱和放熱.如果選擇適當(dāng)?shù)募状寂c空氣用量比,使吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的比例適當(dāng),就可控制反應(yīng)溫度.本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于化學(xué)工業(yè)出版社2003年出版,中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編寫(xiě)的《化工工藝手冊(cè)》；物性數(shù)據(jù)來(lái)自于劉光啟主編由化學(xué)工業(yè)出版社2002年出版的《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》,時(shí)間以為1h基準(zhǔn).3.1甲醇再沸器、蒸發(fā)器在甲醇蒸發(fā)器中無(wú)化學(xué)反應(yīng),只有相變熱和顯熱.甲醇進(jìn)料溫度為20℃,蒸發(fā)溫度為100℃[18].(1)原料甲醇帶入的熱量衡算見(jiàn)下表：表3.1.1原料甲醇帶入的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJCH3OH195.0779.262030.92H2O10.2575.294201.54合計(jì)205.32//32.46(2)相變熱甲醇的相變熱：3.523×104kJ/kmol水的相變熱：4.024×104kJ/kmol則原料甲醇的相變熱為：195.07×3.523×104+10.25×4.024×104=728.48×104(kJ)(3)原料甲醇?xì)鈳С龅臒崃恳?jiàn)下表表3.1.2原料氣帶出的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJCH3OH195.0749.74110097.03H2O10.2533.911003.48合計(jì)205.32//100.51則需補(bǔ)充熱量：100.51×104+728.48×104—32.46×104=796.53×104(kJ)蒸發(fā)器用過(guò)熱蒸汽加熱,蒸汽進(jìn)口溫度為120℃,出口溫度為100℃.120℃過(guò)熱水蒸氣比熱容為36.54kJ/kmol﹒℃.100℃水比熱容為75.82kJ/kmol﹒℃,相變焓為4.060×104kJ/kmol,則：設(shè)需水量為G120×36.54G+4.060×104G-100×75.82G=796.53×104(kJ)G=212.96(kmol)=3.83×103(kg)3.2空氣加熱器在空氣加熱器中無(wú)化學(xué)反應(yīng),只有相變熱和顯熱.空氣進(jìn)料溫度為20℃,出料溫度為100℃.(1)空氣帶入的熱量衡算見(jiàn)下表：表3.2.1原料甲醇帶入的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJN2272.1529.132015.86O274.1329.26204.34H2O6.7133.91200.46合計(jì)352.99//20.66(2)空氣帶出的熱量見(jiàn)下表表3.2.2原料氣帶出的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJN2272.1529.5612096.54O274.1330.5412027.17H2O6.7136.541202.94合計(jì)352.99//126.65則需補(bǔ)充熱量：126.65×104—20.66×104=105.99×104(kJ)蒸發(fā)器用過(guò)熱蒸汽加熱,蒸汽進(jìn)口溫度為120℃,出口溫度為100℃.120℃過(guò)熱水蒸氣比熱容為36.54kJ/kmol﹒℃.100℃水比熱容為75.82kJ/kmol﹒℃,相變焓為4.060×104kJ/kmol,則：設(shè)需水量為G120×36.54G+4.060×104G-100×75.82G=126.65×104(kJ)G=33.85(kmol)=609.36×103(kg)3.3混合氣加熱器三元?dú)饣旌掀髦邪幢壤淙脒^(guò)熱蒸汽,混合后出混合器進(jìn)混合氣加熱器(1)混合氣帶入的熱量衡算見(jiàn)下表：表3.3.1三元帶出氣的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJCH3OH195.0749.74110097.03H2O10.2533.911003.48N2272.1529.5612096.54O274.1330.5412027.17H2O231.0836.54120101.32合計(jì)782.68//325.53(2)混合氣帶出的熱量衡算見(jiàn)下表：表3.3.2三元帶出氣的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJCH3OH195.0751.30120120.09H2O241.3336.54120105.82N2272.1529.5612096.54O274.1330.5412027.17合計(jì)782.68//349.62則需補(bǔ)充熱量：349.62×104—325.53×104=24.09×104(kJ)蒸發(fā)器用過(guò)熱蒸汽加熱,蒸汽進(jìn)口溫度為120℃,出口溫度為100℃.120℃過(guò)熱水蒸氣比熱容為36.54kJ/kmol﹒℃.100℃水比熱容為75.82kJ/kmol﹒℃,相變焓為4.060×104kJ/kmol,則：設(shè)需水量為G120×36.54G+4.060×104G-100×75.82G=24.09×104(kJ)G=6.44(kmol)=115.93×103(kg)3.4氧化反應(yīng)器熱量熱量衡算(1)氧化反應(yīng)器物料衡算表表3.4.1氧化器物料衡算表進(jìn)料出料物料名稱(chēng)kg/hkoml/h物料名稱(chēng)kg/hkoml/h混合氣20578.54782.68合成氣20530.09908.57CH3OH6242.24195.07HCHO5230.80174.36H2O4343.94241.33HCOOH5.520.12N27620.20272.15H2O6639.48368.86O22372.1674.13O223.360.73CH3OH239.687.49H213969.50N27620.16272.15CH411.710.73CO40.971.46CO2579.4113.17(2)反應(yīng)熱（反應(yīng)溫度為640℃）以物料衡算中的6個(gè)反應(yīng)方程式為基準(zhǔn),所有反應(yīng)物和產(chǎn)物均為氣態(tài),它們的反應(yīng)熱見(jiàn)表3.4表3.4.2反應(yīng)放出的熱量反應(yīng)方程式物質(zhì)的量/kmol反應(yīng)熱/105kJ/kmol熱量/105kJCH3OH+1/2H2O→HCHO+H2O104.13-1.593-165.88CH3OH→HCHO+H270.23+0.906163.68CH3OH+3/2O2→CO2+2H2013.17-6.7290-88.63CH3OH+O2→CO+2H2O1.46-3.94-5.76CH3OH+H2→CH4+H2O0.73-1.2008-0.88CH3OH+O2→HCOOH+H2O0.12-4.5857-0.55合計(jì)189.84/-199.36即反應(yīng)放出總熱量為：199.36×105kJ(3)反應(yīng)段熱量衡算在反應(yīng)器中,反應(yīng)放出的熱量一部分用于原料氣升溫,另一部分為熱損失.反應(yīng)總的放熱量如上述計(jì)算：Q1=-20×107kJ原料從120℃升溫到640℃吸收的熱量：表3.4.3120℃原料氣的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJCH3OH195.0751.30120120.09H2O241.3336.54120105.82N2272.1529.5612096.54O274.1330.5412027.17合計(jì)782.68//349.62表3.4.5640℃原料氣的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJCH3OH195.0786.06650986.27H2O241.3339.60650571.46N2272.1531.82650485.60O274.1333.64650142.23合計(jì)782.68//2185.58則原料從120℃升溫到640℃吸收的熱量:Q2=2.18×107-3.49×106=1.83×107kJ熱損失損失率為：(1.99-1.83)×107/1.99×107×100%=8.07%.處于8%～12%之間,符合工業(yè)實(shí)際.(3)余熱回收段熱量衡算合成氣出催化床層的溫度為640℃,即進(jìn)余熱回收段的合成氣為640℃.各組分含量如上述物料衡算表出料所示.冷卻水采用冷凝水罐中的95℃冷凝回水.出余熱回收段的合成氣熱量：表3.4.6余熱回收段帶出熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJHCHO174.3641.63180130.65HCOOH0.1257.611800.12H2O368.8637.80180250.97O20.7331.801800.42CH3OH7.4955.731807.51H269.5028.8018036.03N2272.1529.81180146.03CH40.7344.091800.58CO174.3630.2718095.00CO20.1247.851800.10合計(jì)908.57//667.41則放出熱量：2.18×107—667.41×104=1512.59×104(kJ)余熱回收用95℃冷凝回水進(jìn)行冷卻,生成蒸汽溫度為120℃.120℃過(guò)熱水蒸氣比熱容為36.54kJ/kmol﹒℃.95℃水比熱容為75.82kJ/kmol﹒℃,相變焓為4.060×104kJ/kmol,則：設(shè)需水量為G120×36.54G+4.060×104G-95×75.82G=1.51×107(kJ)G=404.52(kmol)=7.28×103(kg)產(chǎn)生的蒸汽可用過(guò)熱器加熱和配料,這兩方面共需蒸汽量：（212.96+33.85+6.44）×18=4558.50（kg）,余下7280—4558.50=2721.50（kg）的蒸汽,即該甲醛裝置蒸汽自給有余2721.50/1.39=1957.91（kg）/t(37%CH2O),這些多余的水蒸氣可以外輸或并入蒸汽總網(wǎng).(4)急冷段熱量衡算表3.4.7轉(zhuǎn)化氣帶出的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃熱量/104kJHCHO174.3635.018048.83HCOOH0.1249.78800.048H2O368.8636.4680107.59O20.7330.11800.18H269.5028.858016.04N2272.1529.388063.97CH40.7338.48800.22CO174.3629.518041.16CO20.1240.51800.039合計(jì)908.57//280.95則放出熱量：667.41×104—280.95×104=386.46×104(kJ)急冷段用用冷凝水冷卻,冷凝上水溫度為25℃,出口溫度為95℃進(jìn)冷凝水罐.20℃冷水比熱容為75.44kJ/kmol﹒℃.95℃水比熱容為75.82kJ/kmol﹒℃,則：設(shè)需水量為G95×75.82G-25×75.44G=386.46×104(kJ)G=636.33(kmol)=1.14×104(kg)3.5吸收塔熱量衡算(1)轉(zhuǎn)化氣帶入的熱量為：280.95×104kJ(2)塔頂加水帶入的熱量：加水量111.92kmol,溫度20℃,cpm=75.44kJ/(kmol﹒℃)則帶入熱量為111.92×75.44×20=1.69×105(kJ)(3)相變熱生成的產(chǎn)品氣除尾氣放出,余下的被吸收塔冷凝,其量為：CH2O：174.36—0.18=174.18（kmol）CH3OH:7.49-0.55=6.94（kmol）HCOOH：0.12（kmol）H2O：368.86—7.32=361.54（kmol）表3.5.1相變熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃CH2O174.181.56271.72CH3OH6.943.4023.60HCOOH0.122.270.27H2O361.544.151500.39合計(jì)542.78/1795.98則相變熱為：1.80×107(kJ)(4)成品帶出的熱量：成品出料溫度35℃,cp=90.80kJ/(kmol﹒℃).則成品甲醛帶出的熱量為：174.18×90.80×35=5.54×105(kJ)成品中水帶出熱量為：361.54×75.20×35=9.52×105(kJ)成品中甲醇帶出熱量為：6.94×82.31×35=2.00×104(kJ)成品中甲酸帶出熱量為：0.12×99.91×35=4.20×102(kJ)成品帶出的熱量為：5.54×105+9.52×105+2.00×104+4.20×102=1.53×106(kJ)(5)尾氣（溫度25℃）帶出的熱量表3.5.2尾氣帶出的熱量物料名稱(chēng)物質(zhì)的量/kmolCpm/kJ/(kmol﹒℃)T/℃物料名稱(chēng)CH2O0.1834.9725157.37CH3OH0.5544.0225605.28H2O7.3233.51256132.33CO213.1738.112512547.72CO1.4629.29251069.09CH40.7335.2025642.40O20.7329.3025534.73H269.5029.292550891.38N2272.1529.1725198465.39合計(jì)365.79//271045.66則吸收工段共需移走熱量：（280.95+16.90+1800—153—27.10）×104=1917.75×104(kJ)設(shè)熱損失為8%：實(shí)際需移走熱量為：1917.75×104×(1-0.08)=1764.33×104(kJ)設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度為20℃,出口溫度為60℃,共需冷水量為：吸收塔中塔液用冷凝水冷卻,冷凝上水溫度為20℃,出口溫度為60℃冷凝回水.20℃冷水比熱容為75.44kJ/kmol﹒℃.60℃水比熱容為75.29kJ/kmol﹒℃,則：設(shè)需水量為G60×75.29G-20×75.44G=1764.33×104(kJ)G=586.43(kmol)=1.05×105(kg)4設(shè)備工藝計(jì)算4.1反應(yīng)器類(lèi)型的確定確定并選擇工業(yè)上氧化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型,需要掌握工業(yè)反應(yīng)器需要達(dá)到的要求,然后根據(jù)反應(yīng)工程中的理論知識(shí),選擇出合理的類(lèi)型反應(yīng)器.固定床反應(yīng)器是氣—固催化反應(yīng)的典型設(shè)備,按操作和床層溫度分布的不同可分為絕熱式、等溫式和非絕熱非等溫三種類(lèi)型.常用的固定床反應(yīng)器下部設(shè)有多孔板,板上放置固體催化劑顆粒.氣體自反應(yīng)器頂部通入,流經(jīng)催化劑床層反應(yīng)后自反應(yīng)器底部引出.催化劑顆粒保持靜止?fàn)顟B(tài).反應(yīng)器的直徑較大,設(shè)備為簡(jiǎn)單的筒體式.合成甲醛的反應(yīng)器有很多類(lèi)型,但是由于合成甲醛的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),反應(yīng)熱效應(yīng)較大,為使反應(yīng)始終處于較高的速度,必須及時(shí)移走反應(yīng)熱量,按照不同的移熱方式,反應(yīng)器可分為等溫固定床列管式和絕熱冷激型多段式兩大類(lèi).由于等溫固定床列管式反應(yīng)器溫度便于控制,目前采用較多.所以工藝采用等溫固定床列管式反應(yīng)器,這種反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是采用管束式合成塔,這種合成塔的溫度幾乎是恒定的,反應(yīng)溫度恒定的好處一是有效抑制了副反應(yīng)；二是催化劑的使用壽命相對(duì)長(zhǎng).4.2氧化器設(shè)計(jì)甲醇氧化脫氫生成甲醛的反應(yīng)都在氧化器中進(jìn)行,氧化器是甲醛生產(chǎn)工藝的核心設(shè)備.氧化器設(shè)計(jì)制作的好壞,直接影響成品質(zhì)量、原料消耗和氧化器的使用壽命.本次氧化塔采用銀催化法并采取上段為氧化段,中段為余熱回收急冷段,下段為氣體冷卻段的三段式設(shè)計(jì)[15][16].4.2.1氧化器蓋氧化器蓋下部用法蘭與觸媒室法蘭相連.三元?dú)怏w從入口管進(jìn)入,由于錐形罩的阻擋,氣體分兩路呈弧形進(jìn)入蓋與錐形罩的夾層,在向上從錐形罩的頂口流向錐形罩的內(nèi)部空間.錐形罩的作用是使氣體分布均勻.同時(shí),如果三元?dú)庵袏A帶冷凝液時(shí),也可在此沉降并氣化.氧化器蓋頂有一視鏡,以便觀(guān)察觸媒層的亮度和床層是否均勻一致.外加一保溫套層,形成保溫夾層,保持頂蓋內(nèi)的溫度,從而消除了因三元混合氣中的冷凝夜對(duì)催化劑的影響.4.2.2氧化段設(shè)計(jì)根據(jù)物料衡算得到反應(yīng)器進(jìn)出氣體的數(shù)量,用空間速度或接觸時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算催化劑的用量.空間速度（簡(jiǎn)稱(chēng)空速）定義為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位體積催化劑的進(jìn)料量,即：St=VG/VR式中:St空速,h-1,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)取,to=0.03（s）,St=120000(h-1)VG氣體體積流量,m3/hVR催化劑體積,即所求催化劑用量,m3進(jìn)料三元?dú)怏w的體積流量為：VG=V(O2)+V(N2)+V(H2O)+V（CH3OH）=17583.33（m3/h）；St=17583.33/VR=120000；VR=0.146（m3）4.2.3催化劑床層高度及直徑計(jì)算催化劑厚度為10-50mm,設(shè)計(jì)取30mm氧化器蓋的法蘭下部與急冷段上管板之間為觸媒室.催化劑層理論截面積：則內(nèi)徑：圓整到2.5m實(shí)際截面積：4.2.4反應(yīng)床層阻力降計(jì)算進(jìn)氣壓力為101kPa,反應(yīng)溫度為650℃,由物料衡算結(jié)果有：氣體體積：V=(nRT)/p=68810.31(m3/h)流速u(mài)=V/A=68810.31/(4.91×3600)=1.0(m/s)密度=m/VR=9204.7/26214=0.35(kg/m3)質(zhì)量流量G=9204.7/3600=2.56（kg/s）進(jìn)了氣體組成性質(zhì)如下:表4.2.4氧化氣進(jìn)料三元?dú)怏w組成物料名稱(chēng)質(zhì)量流量/kg/h摩爾流率/kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)/yi/%組分黏度/cPCH3OH6242.24195.0724.930.030H2O4343.94241.3330.830.045O22372.1674.139.470.040N27620.20272.1534.770.033合計(jì)20578.54782.68100——壓力降計(jì)算公式：QUOTE=0.0359cP 式中:△P氣體通過(guò)床層的壓力降,Pa；G質(zhì)量流速,kg/s;氣體密度,kg/m3;dP催化劑顆粒直徑,m,現(xiàn)有催化劑顆粒直徑取3mm；催化劑孔隙率,當(dāng)dP=3mm時(shí),約為0.44；氣體粘度,cPg重力加速度,9.81m/m2h催化劑床層總高度,m代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：△P=21525(pa)4.2.5筒體壁厚選取查《壓力容器》GB150.1-150.4-2011[21]不銹鋼0Cr18Ni9Ti的在650℃下A=[σ]t=42MPa,取腐蝕裕量C2=1.0mm.采用雙面焊,局部無(wú)損傷,焊接頭系數(shù)φ=0.85.筒體內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力為0.25Mpa.查《壓力容器》GB150.1-150.4-2011：鋼板偏差為C1=0.8mm,則：δn=δ+C1+C2=8.79+1.0+0.8=10.59mm選取壁厚為11mm.4.2.6預(yù)熱回收急冷段設(shè)計(jì)(1)急冷段體積流量氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為：M=ΣMixi=23.21kg/kmol.根據(jù)ρ=PM/RT,算得定性溫度650℃下各物質(zhì)的密度：總質(zhì)量流量:m=20530.09kg/h則(2)急冷段熱負(fù)荷合成氣出氧化爐段所帶總熱量為:Q=2.18×107(kJ/h)(3)急冷段傳熱溫差管程殼程對(duì)流傳熱,管程由640℃降至180℃,殼程由95℃冷凝水升至120℃水蒸氣.(4)急冷段傳熱面積參考工業(yè)生產(chǎn),取總傳熱系數(shù)K=641.25w/(m2.℃)理論換熱面積:(5)換熱管規(guī)格選用φ25×2mm的不銹鋼管(6)列管布置由上計(jì)算得傳熱面積A=216.25m2進(jìn)口溫度：640℃出口溫度：180℃余熱回收段選用固定列管式,列管采用φ25×2mm不銹鋼d0=25-2×2=21mm則需列管子總長(zhǎng)L總=A/πdm=216.25/(3.14×0.021)=3279.50m取列管長(zhǎng)L=2500mm則列管數(shù)n=L總/L=3279.50/2.5=1312根按等邊三角形排列,查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表7—4得n=1421根管長(zhǎng)包括焊接預(yù)留各2mm和管板厚度56mm.則實(shí)際換熱面積：A=πndmL=3.14×1421×0.021×(2.5-0.002×2-0.056×2)=223.38m2設(shè)計(jì)裕量:傳熱面積符合要求.(8)管程流動(dòng)阻力管程壓力其中,—分別是直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降Ft—結(jié)構(gòu)校正因數(shù),無(wú)因次.φ25mm×2.5mm的管子,Ft=1.4Ns—串聯(lián)的殼程數(shù)；Np—管程數(shù).直管壓強(qiáng)降計(jì)算表4.2.6410℃時(shí)的氣體粘度和導(dǎo)熱系數(shù)物質(zhì)粘度導(dǎo)熱系×103(W/m.K)平均比熱J/kg.KCH2O0.020352.911701.33CO20.030245.60985.91H2O0.023857.062058.33H20.015226.114590O20.037254.62965.625N20.031151.141091.79由于其他組分含量非常低,將其忽略.反應(yīng)氣的平均粘度代入數(shù)據(jù)得=0.0479管內(nèi)實(shí)際流速：雷諾數(shù)由化工原理(上冊(cè))表1-2查得管壁絕對(duì)粗糙度相對(duì)粗糙度ε/di=0.3/21=0.014,由(上冊(cè))圖1-25查得摩擦系數(shù)λ=0.054則:總壓強(qiáng)降4.2.7冷卻段設(shè)計(jì)(1)氣體體積流量氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為：M=ΣMixi=23.21kg/kmol.根據(jù)ρ=PM/RT,算得定性溫度180℃下各物質(zhì)的密度：總質(zhì)量流量:m=20530.09kg/h則(2)熱負(fù)荷總熱量為Q=667.41×104kJ/h(3)傳熱溫差管程殼程對(duì)流傳熱,管程由180℃降至80℃,殼程由20℃升至95℃(4)傳熱面積計(jì)算參考工業(yè)生產(chǎn),取總傳熱系數(shù)K=651.34w/(m2.℃)換熱面積(5)列管布置列管總長(zhǎng)L總=A/πdm=73.52/(3.14×0.021)=1114.95m列管長(zhǎng)度L=L總/n=1114.95/1421=0.78m圓整取900mm實(shí)際傳熱面積A實(shí)=πndmL=3.14×1421×0.021×(0.9-0.002×2-0.056×2)=75.46m2設(shè)計(jì)裕量:傳熱面積符合要求.(6)管程流動(dòng)阻力管程壓力其中,—分別是直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降Ft—結(jié)構(gòu)校正因數(shù),無(wú)因次.φ25mm×2.5mm的管子,Ft=1.4Ns—串聯(lián)的殼程數(shù)Np—管程數(shù)直管壓強(qiáng)降計(jì)算:表3.7.5.1135℃時(shí)的氣體粘度和導(dǎo)熱系數(shù)物質(zhì)粘度mPa.S×103導(dǎo)熱系×103(W/m.K)CH2O13.121.88CO219.8825.02H2O13.3628.00H210.46235.07O226.2755.18N221.9633.01反應(yīng)氣的平均粘度:代入數(shù)據(jù)得=0.0252管內(nèi)實(shí)際流速雷諾數(shù)由化工原理(上冊(cè))表1-2查得管壁絕對(duì)粗糙度ε=0.3mm,相對(duì)粗糙度ε/di=0.3/21=0.014由化工原理(上冊(cè))圖1-25查得摩擦系數(shù)λ=0.052則總壓強(qiáng)降：表3.7.5.2氧化反應(yīng)器規(guī)格一覽表序號(hào)項(xiàng)目數(shù)據(jù)1列管式反應(yīng)器入口溫度120℃2列管式反應(yīng)器出口溫度80℃3反應(yīng)壓力1大氣壓4原料甲醇的量195.07kmol/h5原料氧氣的量74.13kmol/h6原料水蒸氣的量241.33kmol/h7催化劑床層高度3m8塔徑2.5m9催化劑用量300kg10列管根數(shù)1492根11列管規(guī)格Φ25×2mm12管子排列方式三角形排列4.3設(shè)備一覽表通過(guò)工藝計(jì)算,將甲醛生產(chǎn)各工段的主要設(shè)備明細(xì)列于表4.18中[17].表4.3主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)材料數(shù)量1空氣過(guò)濾器Φ2000×2000×2000V=8m330412甲醇過(guò)濾器Φ1000×1000V=0.8m330413甲醇再沸器Φ900×4300V=3m330414甲醇蒸發(fā)器Φ1490×5000V=6m330415空氣加熱器Φ1500×2500V=4.5m330416三元?dú)饣旌掀鳓?00×2500V=1.5m330417三元?dú)饧訜崞鳓?600×2200V=22m330418三元?dú)膺^(guò)濾器Φ3600×2200V=22m330419蒸汽分配器Φ500×3600V=0.7m3304110氧化器Φ2500×7000V=40m3催化劑：8目、12目、24目、30目、40目300kg內(nèi)部換熱規(guī)格：Φ32×2L=3400mm、1492根304111蒸汽過(guò)濾器Φ1000×1000V=0.8m3304212一塔吸收塔Φ2600×13500填料層：36,層高：9m304113二塔吸收塔Φ2400×15300填料層：36,層高：9m3041141#蒸發(fā)冷5260×3190×5000V=83m33041152#蒸發(fā)冷3190×3190×5000V=50m33041163#蒸發(fā)冷3190×3190×5000V=50m33042臺(tái)17鍋爐及水泵Q=10m3/hH=40m3042臺(tái)16一#循環(huán)泵Q=400m3/hH=32m3042臺(tái)19二#循環(huán)泵Q=200m3/hH=32m3042臺(tái)20三#循環(huán)泵Q=100m3/hH=32m3042臺(tái)21羅茨風(fēng)機(jī)V=10920m3/h24Sh—28304122空氣穩(wěn)壓管Φ1200×1600V=2m330414.4主要工藝管道計(jì)算及選型4.4.1空氣管道(空氣穩(wěn)壓罐→三元?dú)饣旌掀鳎20]：空氣流量為7906.98m3/h換算成實(shí)際狀態(tài)下的氣流量Qa取羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口溫度為常溫；壓力為0.05MPa計(jì)入10%的氣散量為：Qb=Qa×(1＋10%)=7906.98×1.1=8697.67m3/h=2.42m3/s取空氣吸入管道的流速u(mài)=12m/s由V=π/4D2u計(jì)算D即0.785D2×16=2.42=>D=0.439m=439mm依據(jù)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》[23]GB/T8163-2008,選DN=450mm,φ466×8mm,材料為1Cr18Ni9Ti的鋼管4.4.2甲醇液體管道(甲醇過(guò)濾器→蒸發(fā)器)：甲醇液體流量為195.07kmol/h=0.00218m3/s取u=1.5m/s由V=π/4D2u計(jì)算D即0.785D2×1.5=2.18=>D=0.065m=65mm依據(jù)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》GB/T8163-2008,選DN=65mm,φ76×4mm,材料為1Cr18Ni9Ti的鋼管4.4.3甲醇蒸汽管道（蒸發(fā)器→混合器）：甲醇蒸汽量：195.07kmol/h=1.21m3/s取管道內(nèi)氣體的流速為u=12m/s由V=π/4D2u計(jì)算D即0.785D2×12=1.21=>D=0.253m=253mm依據(jù)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》GB/T8163-2008,選DN=250mm,φ273×5mm,材料為1Cr18Ni9Ti的鋼管4.4.4三元?dú)饣旌蠚怏w管道（混合器→氧化器）：此段流程之間為成套設(shè)備,管子自帶.4.4.5合成氣管道（氧化器→塔底）：產(chǎn)品氣體流量為1068.42kmol/h溫度為100℃；壓力為795mmHg(絕)則：V=1068.42×(273＋80)/273×760/795×22.4/3600=4.23m3/s取管道內(nèi)氣體的流速為u=14m/s由V=p/4D2u計(jì)算D即0.785D2×14=4.23=>D=0.583m=583mm依據(jù)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》GB/T8163-2008,選φ610×6mm,材料為1Cr18Ni9Ti的鋼管4.4.6尾氣管道（二塔頂部→尾氣鍋爐）：出塔氣體流量為365.79kmol/h則：V=365.79×(273＋42)/273×760/785×22.4/3600=1.141m3/s取管道內(nèi)氣體的流速為u=12m/s由V=π/4D2u計(jì)算D即0.785D2×12=1.141=>D=0.348m=348mm依據(jù)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》GB/T8163-2008,選φ410×6mm,材料為1Cr18Ni9Ti的鋼管.4.4.7產(chǎn)品甲醛管道（一塔底→產(chǎn)品中間罐）：產(chǎn)品流量為651.64kmol/h則：Vs=651.64×(273＋32)/273×760/775×22.4/3600=0.825m3/s取u=1.2m/s由Vs=p/4D2u計(jì)算D即0.785D2×12=0.825=>D=0.06m=60mm據(jù)《流體輸送用無(wú)縫鋼管》GB/T8163-2008,選φ76×4mm,材料為1Cr18Ni9Ti的鋼管.表4.7.7主要工藝管道匯總計(jì)量單位：見(jiàn)表管道名稱(chēng)管道規(guī)格管道材質(zhì)管道走向甲醇液體管道φ76×4mm1Cr18Ni9Ti甲醇過(guò)濾器→蒸發(fā)器甲醇?xì)怏w管道φ273×5mm1Cr18Ni9Ti蒸發(fā)器→混合器空氣管道φ463×6mm1Cr18Ni9Ti空氣過(guò)濾器→蒸發(fā)器合成氣管道φ610×6mm1Cr18Ni9Ti反應(yīng)器→一塔底一塔頂出氣管φ463×6mm1Cr18Ni9Ti一塔頂→二塔底尾氣管φ410×6mm1Cr18Ni9Ti二塔頂→尾氣處理車(chē)間配料蒸汽管[22]φ157×3.5mm1Cr18Ni9Ti--冷凝水管道DN80mm1Cr18Ni9Ti--5節(jié)能方案和安全控制技術(shù)改進(jìn)5.1甲醛生產(chǎn)工藝的能量分析甲醛生產(chǎn)的主要化學(xué)反應(yīng)如下：CH3OH→HCHO+H2△H=87193kJ/molCH3OH+1/2H2O→HCHO+H2O△H=-159111kJ/mol甲醛生產(chǎn)過(guò)程可以回收和利用的能源來(lái)自以下2個(gè)部分：1.由物料衡算與能量衡算可知,整個(gè)甲醛生產(chǎn)是放熱過(guò)程,每生產(chǎn)1t37%甲醛,反應(yīng)生成熱約114GJ,使反應(yīng)后的氣體溫度上升至640℃左右.回收利用這部分熱量是甲醛生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能的關(guān)鍵一環(huán).2.甲醛生產(chǎn)的尾氣含有19%H2和少量CO,CH4氣體.該尾氣的熱值經(jīng)測(cè)算為2.3×106kJ/M3,可以燃燒利用其熱能.5.2甲醛生產(chǎn)中能耗消耗部位5.2.1甲醇蒸發(fā)器在此甲醇液體從室外溫度被加熱升溫達(dá)100℃左右而蒸發(fā).溫差和相變需要很大熱能,因此這里是甲醛生產(chǎn)過(guò)程中較大能量消耗單元.5.2.2空氣加熱器在此空氣從室外溫度被加熱到100℃,需要蒸汽加熱.5.2.3混合氣加熱器為保證進(jìn)入甲醛氧化器中的氣體中不含甲醇液滴（該液滴如進(jìn)入氧化器的催化劑中,將導(dǎo)致甲醇轉(zhuǎn)化率降低）,必須使甲醇蒸汽過(guò)熱至120℃,因此這里需要一部分加熱蒸汽加熱升溫混合氣.5.2.4反應(yīng)器甲醇反應(yīng)生成甲醛放出大量熱量,為了控制反應(yīng)溫度,加入一定量的配料蒸汽.該蒸汽除了能降低反應(yīng)溫度外,還可以縮小甲醛在空氣中的爆炸極限,使反應(yīng)安全.由上述內(nèi)容可以看出,合理利用甲醛生產(chǎn)中釋放的反應(yīng)熱和尾氣燃燒熱,提供給需要熱耗的設(shè)備裝置,是能量合理回收利用的關(guān)鍵.5.3能量利用措施5.3.1甲醛氧化器余熱回收和冷卻段的能量利用.為合理利用甲醛氧化器中甲醛氧化釋放的反應(yīng)熱,采取分段吸收的方法：A.將反應(yīng)氣體溫度由640℃降至180℃再降至80℃,該段能量用95℃軟水吸收副產(chǎn)0.4Mpa飽和蒸汽,.由上述熱量衡算得知,廢熱鍋爐產(chǎn)生0.4Mpa飽和蒸汽除系統(tǒng)自用外,還有383.34kg/h的蒸汽外輸.B.甲醛氧化器的下段用來(lái)預(yù)熱軟水,此段稱(chēng)之為冷卻段.反應(yīng)氣體溫度由180℃冷卻到80℃.由熱量衡算可知,冷卻段氣體溫度由180℃降至80℃,該部分熱量可將20℃軟水加熱至95℃,再通入冷凝水罐進(jìn)行熱水分配.為節(jié)省占地,減小氧化器體積,余熱回收段與冷卻段均采用列管式換熱器,并與氧化器合為一體,氣體走管程,冷卻介質(zhì)走殼程.5.3.2尾氣熱量利用.甲醛生產(chǎn)中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)測(cè)算熱值為2311.125kJ/m3,直接排放尾氣會(huì)污染環(huán)境和浪費(fèi)能源,將其通入尾氣鍋爐可產(chǎn)生蒸汽供外網(wǎng)使用.5.4自控儀表及火災(zāi)報(bào)警安全措施5.4.1自控水平與主要控制方案本設(shè)計(jì)范圍包括對(duì)甲醛裝置的壓力、溫度、液位、流量等參數(shù)的檢測(cè)以及可燃、有毒氣體報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要采用DCS對(duì)生產(chǎn)裝置各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行集中控制,與生產(chǎn)相關(guān)公用工程的重要參數(shù)引入DCS監(jiān)控.DCS系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性、可靠性和安全性,自動(dòng)化程度比較高.從而保持了裝置的安全運(yùn)行,同時(shí)可獲得穩(wěn)定高質(zhì)量的產(chǎn)品,簡(jiǎn)化了操作,提高了操作的效率,DCS系統(tǒng)安裝在控制室.為確保每個(gè)生產(chǎn)裝置的可靠運(yùn)行,設(shè)計(jì)系列自動(dòng)控制及報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng),聯(lián)鎖接點(diǎn)由DCS控制系統(tǒng)輸出至相應(yīng)的電氣聯(lián)鎖回路.甲醛裝置設(shè)置固定式可燃和有毒氣體檢測(cè)器,罐區(qū)設(shè)置固定式可燃?xì)怏w檢測(cè)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃及有毒氣體的不間斷監(jiān)測(cè),氣體檢測(cè)信號(hào)引入分別引入可燃和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警控制器.一旦泄漏,氣體濃度越限,報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警,提醒操作人員采取相應(yīng)的措施.表5.4.1.1主要工藝生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制一覽表序號(hào)安全控制要求重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)采用的控制方案1甲醇蒸發(fā)器E0101氣相溫度控制蒸發(fā)器溫度甲醇蒸發(fā)器溫度控制通過(guò)調(diào)節(jié)甲醛進(jìn)口調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制.2氧化器R0101溫度控制氧化器溫度氧化器溫度控制通過(guò)調(diào)節(jié)甲醛進(jìn)口調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制.3甲醇蒸發(fā)器E0101出料溫度控制甲醇蒸發(fā)器出料溫度甲醇蒸發(fā)器出料溫度控制TIC0104通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口調(diào)節(jié)閥TV0104進(jìn)行控制.41#塔換熱器溫度控制換熱器溫度換熱器溫度控制TIC0120通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水出口調(diào)節(jié)閥TV0120進(jìn)行控制.5蒸汽分配器V0107入口0.4MPa蒸汽壓力控制蒸汽分配器入口壓力蒸汽分配器入口壓力控制PIC0114通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽總管進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥PV0114進(jìn)行控制6蒸汽過(guò)濾器V0112進(jìn)口流量控制進(jìn)口流量進(jìn)口流量控制FIC0106通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽進(jìn)口調(diào)節(jié)閥FV0106進(jìn)行控制7進(jìn)料混合器V0203甲醛進(jìn)口流量控制甲醛進(jìn)口流量甲醛進(jìn)口流量控制FIC0201通過(guò)調(diào)節(jié)甲醛進(jìn)料調(diào)節(jié)閥FV0201進(jìn)行控制91#吸收塔T0101塔釜液位控制塔釜液位塔釜液位控制LIC0109通過(guò)調(diào)節(jié)甲醛出口調(diào)節(jié)閥LV0109進(jìn)行控制102#吸收塔T0102塔釜液位控制塔釜液位塔釜液位控制LIC0112通過(guò)調(diào)節(jié)甲醛出口調(diào)節(jié)閥LV0112進(jìn)行控制蒸發(fā)器液位槽V0104液位控制高低限報(bào)警,低限聯(lián)鎖停風(fēng)機(jī)C0101.表5.4.1.2生產(chǎn)過(guò)程報(bào)警聯(lián)鎖一覽表(一)聯(lián)鎖位號(hào)LICAS0104名稱(chēng)磁翻柱液位計(jì)描述蒸發(fā)器液位槽V0104液位調(diào)節(jié)、高低限報(bào)警、低限聯(lián)鎖起因液位低限聯(lián)鎖值≤800mm動(dòng)作聯(lián)鎖?？諝怙L(fēng)機(jī)C0101氧化器R0101溫度顯示控制聯(lián)鎖,高限聯(lián)鎖停風(fēng)機(jī)C0101.表5.4.1.3生產(chǎn)過(guò)程報(bào)警聯(lián)鎖一覽表(二)聯(lián)鎖位號(hào)TICS0105名稱(chēng)K型熱電偶描述氧化器R0101溫度顯示控制聯(lián)鎖起因溫度超高聯(lián)鎖值≥700°C動(dòng)作聯(lián)鎖?？諝怙L(fēng)機(jī)C01015.4.2氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)工藝條件可知,甲醛裝置設(shè)備或管道法蘭接口處可能存在可燃或有毒氣體的泄漏.泄漏的可燃介質(zhì)為甲醇、氫氣,氫氣密度小于空氣,甲醇與甲縮醛相對(duì)密度大于空氣；泄漏的有毒介質(zhì)為甲醛、一氧化碳,甲醛密度大于空氣,一氧化碳密度小于空氣.根據(jù)《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50493-2009）,在這些可能泄漏區(qū)設(shè)置可燃及有毒氣體檢測(cè)器.釋放源處于露天或敞開(kāi)式廠(chǎng)房布置的設(shè)備區(qū)域內(nèi),可燃?xì)怏w檢測(cè)器安裝位置距任一釋放源不宜大于15m,有毒氣體檢測(cè)位置距釋放源的距離不宜大于2m；檢測(cè)比空氣輕的可燃和有毒氣體,當(dāng)釋放源處于露天或敞開(kāi)式廠(chǎng)房的設(shè)備區(qū)內(nèi),通風(fēng)良好,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和引進(jìn)裝置均不設(shè)檢測(cè)器.檢測(cè)比重大于空氣的可燃?xì)怏w檢測(cè)器,其安裝高度應(yīng)距地坪（或樓地板）0.3m~0.6m.檢測(cè)比重大于空氣的有毒氣體的檢測(cè)器,應(yīng)靠近泄漏點(diǎn),其安裝高度應(yīng)距地坪（或樓地板）0.3~0.6m.可燃及有毒氣體檢測(cè)器信號(hào)分別引至控制室可燃和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警主機(jī).氣體檢測(cè)報(bào)警控制器壁掛于控制室墻上,安裝高度距地面或樓板+1.5m.6技術(shù)經(jīng)濟(jì)初步評(píng)估6.1產(chǎn)品甲醛及原料市場(chǎng)分析6.1.1