年产甲醛20000吨工程分析.doc

3.0 工程分析

3.1主要原辅材料消耗
本项目年产甲醛20000吨，要原辅材料消耗见表3.1－1
表3.1－1　主要原辅材料消耗表
序号
原料名称
年用量（t）
贮存量（t）
1
98%甲醇
9024
140
2
水
11426

4
电
360000千瓦时

本项目的产品为甲醛溶液，成品组成：37％CH2O，1.6％CH3OH，0.03％HCOOH，61.37％H2O。

3．2主要生产设备
本项目的主要生产设备见表3.2－1。
表3.2－1　　　　　　　 主要生产设备表
序号
设备名称
型号或规格
单位
数量
备注
1
蒸发器
φ1800×5100
台
1

2
过热器
φ600×3200
台
1

3
阻火过滤器
φ1300×1800
台
1

4
氧化器（反应器）
φ1200×6200
台
1

5
吸收一塔
φ1200×1200
台
1

6
吸收二塔
φ1000×1200
台
1

7
尾气锅炉
φ1000×11300
台
1

8
甲醇高位槽
φ1000×1500
台
1

9
软水高位槽
φ1000×1500
台
1

10
尾气液封槽
φ1200×1200
台
1

11
罗茨风机
L52LD
台
1

12
L53LD
台
1

13
板式冷却器
105m2
台
1

14
35m2
台
1

15
化工泵
FB80-24
台
2
7.5kw
16
FB65-24
台
2
4kw
17
FB65-16
台
4
3kw
18
FB25-25
台
2
1.1kw
19
循环泵
IS125-100-125
台
2
7.5kw
20
热水泵
IS100-65-200
台
2
4kw
21
多极泵
11/2GC5*4
台
2

22
空压机

台
2

23
冷却塔
150m3/h
台
1

24
甲醛储槽
200m3
台
1
内防腐内加热
25
甲醇储槽
200m3
台
1

26
甲醛中间槽
40m3
台
2

27
甲醇中间槽
40m3
台
2

3.3公用工程
3.3.1供排水系统：
1）给水
该项目生产用水主要来源于上饶县枫岭头镇自来水厂。从水厂DN100供水管道中加用DN50管道铺设到厂内。另一部分水源来自厂内两口水井。
厂区西侧围墙内、外分别设置两口直径为1.2m和5m水井，采用功率为0.5kw和1.5kw的潜水泵送入补充冷却水池和贮罐喷淋系统。
厂区内设冷却循环水池三个，一个260m3，两个为75m3。75m3的软化水池两个，消防水池一个400 m3。

2）排水
该项目排水系统采取雨、污分流方式排放，雨水经暗沟到集水池再排出厂外。
生活污水经厂区化粪池处理后，进入开发区污水管网，经开发区统一处理后排放。
正常情况下，无生产废水排放。
3.3.2供电系统：
1）电源及负荷
该公司的生产电源搭接在上饶经济开发区的电力线路上，距上饶县供电变电站1.5km，供电电压10KV。
公司自备相复励三相同步发电机组一台。柴油机型号为R6105AZLD，发电机型号为：T2X-100，功率100KW，在外供电源失压的情况下，发电机组可在几分钟内恢复对生产装置供电，能满足负荷生产。
新光公司的总装机容量为150KW，生产最大负荷为60KW，全部为二级用电负荷。一台125KVA的变压器，能满足生产装置的用电需要。
2）变配电装置
一S9系列125KVA的变压器为立柱设置，离地高度3m，10KV侧装有柱上闸刀，跌落式熔断器和氧化锌避雷器。变压器0.4KV电源用50mm2铜芯聚氯乙烯塑套电缆埋地敷设进入生产厂区。
配电装置只有一台PGL2型配电柜，独立设置，外供电源与自备电源共用CFH-13-S600/3型双投刀开关。动力电源经自动空气开关用三芯电缆埋地敷设接入各用电设备。
3）动力及照明
该公司的动力全部用0.4KV电压拖动，电机选型为Y系列，甲醇泵选用Y系列防爆电机。大部分电机都是5KW以下的小型电机，用自动空气开关直接启动。两台较大的罗茨风机电机为37KW、45KW，起动方式使用了Y/∆启动。
厂房照明选用了防爆灯具和防爆型开关。照明配线用BV-500塑料线走PVC槽板明装。
4）防雷、防静电
新光化工公司生产区建筑属二类防雷，采用敷设避雷针和独立避雷针。金属储罐接地等措施防直击雷设计。上饶市防雷装置质量检测所对该公司防雷装置进行了检测，检测结论为：符合国家标准技术规范要求。
该公司防静电措施采用接地泄漏法防静电，金属储罐槽、机座等单体设备进行了接地，管道、阀门、法兰进行了金属跨接。电气接地系统采用TN-S接地系统。防静电接地与敷设避雷针接地、电气接地共同形成有效的接地网。

3.4工艺流程
采用电解银为催化剂，甲醇和空气在高温(620-650℃)和水蒸汽存在的情况下进行气固相催化氧化制备甲醛。
原料甲醇用泵连续送至高位槽，自高位槽以一定流量进入蒸发器，同时在蒸发器底部由鼓风机送入一定量的空气以调节氧醇比使操作避开爆炸范围，保持甲醇浓度在爆炸极限的范围外进行生产。甲醇经蒸发后再通入一定量的水蒸汽构成三元气体，甲醇、空气、水蒸汽三元混合气经换热器、阻火器过滤进入反应器反应，在电解银催化剂的作用下，大部分甲醇转化为甲醛。转化后的气体经反应器冷却段冷却后进入第一吸收塔，第二吸收塔，吸收水由第二吸收塔补充，由一塔底部得到约37%的甲醛溶液，送到储罐，即为产品。吸收二塔顶部出来的尾气进入尾气锅炉燃烧，燃烧过程放出的热量在废热锅炉产生蒸汽，供本系统加配料蒸气用以达到消除污染和节能的目的。
化学反应式：　　　　
CH3OH + 1/2 O2 → CH2O + H20 +156 KJ/mol
CH3OH CH2O + H2 -85 KJ/mol
CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + 2H20
CH3OH + O2 → CO + 2H20
CH3OH + H2 → CH4 + H20
CH3OH + O2 → HCOOH + H20
本项目工艺流程主要分蒸发、氧化、吸收三个部分。
1、蒸发工序：甲醇经过过滤器进入蒸发器，控制一定的液位和蒸发温度。空气进入蒸发器后鼓泡通过甲醇并与其蒸汽混合，再在蒸发器出口处配入一定量的水蒸气，得到甲醇－空气水蒸气三元混合气体。
2、氧化过程：三元气体过热至100～1400C，再经过滤除去羰基铁等有害杂质后进入氧化反应器，甲醇在银催化剂的作用下经过氧化、脱氢反应生成甲醛。反应产物立即骤冷（反应热用于发生蒸汽）至2300C，再进一步间接冷却至80～900C进入吸收系统。
氧化过程的进料为甲醇－空气水蒸气三元混合气体，出料为含有CH2OH、CH3OH、HCOOH、H2O、CO2、CO、CH4、O2的混合转化气。
3、吸收过程：本工序由两个吸收塔组成，第一吸收塔的进料来自氧化过程得到的含有CH2OH、CH3OH、HCOOH、H2O、CO2、CO、CH4、O2的混合转化气，并用来自吸收二塔的含有CH2O、CH2OH、H2O的稀甲醛溶液进行喷淋，经过吸收在一塔的塔底得到成品甲醛混合溶液，未被吸收的的含有CH2OH、CH3OH、H2O、CO2、CO、CH4、O2、H2、N2混合气体经塔顶进入吸收二塔，吸收二塔的塔顶用工艺水喷淋进行再次吸收，得到稀甲醛溶液，并排出含有CH2OH、CH3OH、H2O、CO2、CH4、O2、H2、N2尾气。
工艺流程及污染源分布图见图3.4－1。

甲醇蒸汽
98%甲醇

空气
蒸发器

水蒸气
过热器

催化反应器

二氧化碳
尾气燃烧炉
尾气
吸收塔

产品贮槽

图3.4 -1 工艺流程图及污染源分布图

3.5相关平衡
3.5.1物料平衡
项目物料平衡见表3.5－1至3.5－5（按每小时计）。
表3.5－1 蒸发器物料衡算表
进 料
出 料
物料名称
㎏
Kmol
物料名称
㎏
Kmol
1、甲醇
1278.904
40.586
原料气
3284.824
110.586
其中：CH3OH
1253.326
39.166
其中：CH3OH
1253.326
39.166
H2O
25.578
1.420
H2O
48.762
2.708
2、空气
2005.92
70.000
O2
470.400
14.700
其中：O2
470.4
14.700
N2
1512.336
54.012
N2
1512.336
54.012

H2O
23.184
1.288

合计
3284.824
110.586

3284.824
110.586
表3.5－2 过热器物料衡算表
进 料
出 料
物料名称
㎏
Kmol
物料名称
㎏
Kmol
1、原料气
3284.824
110.586
三元气
4143.642
158.298
其中：CH3OH
1253.326
39.166
其中：CH3OH
1253.326
39.166
H2O
48.762
2.708
H2O
907.580
50.42
O2
470.400
14.700
O2
470.400
14.700
N2
1512.336
54.012
N2
1512.336
54.012
2、配料蒸汽
858.818
47.712

合计
4143.642
158.298

4143.642
158.298
表3.5－3 氧化器物料衡算表
进 料
出 料
物料名称
㎏
Kmol
物料名称
㎏
Kmol
三元气
4143.642
158.298
转化气
4143.634
184.160
其中：CH3OH
1253.326
39.166
其中：CH2O
1037.706
34.590
H2O
907.580
50.42
CH3OH
48.282
1.508
O2
470.400
14.700
HCOOH
0.840
0.018
N2
1512.336
54.012
H2O
1386.776
77.042

CO2
115.016
2.614

CO
8.120
0.290

CH4
2.324
0.146

O2
4.646
0.146

H2
27.588
13.794

N2
1512.336
54.012
合计
4143.642
158.298

4143.634
184.160
注：本表数据有0.002％误差，基本平衡。
表3.5－4 第一吸收塔物料衡算表
进 料
出 料
物料名称
㎏
Kmol
物料名称
㎏
Kmol
转化气
4143.634
184.160
1、成品
2801.700
131.494
其中：CH2O
1037.706
34.590
其中：CH2O
1036.630
34.554
CH3OH
48.282
1.508
CH3OH
44.828
1.400
HCOOH
0.840
0.018
HCOOH
0.84
0.018
H2O
1386.776
77.042
H2O
1719.402
95.522
CO2
115.016
2.614
2、塔顶气相
2026.494
87.324
CO
8.120
0.290
其中：CH2O
103.76
3.458
CH4
2.324
0.146
CH3OH
48.282
1.508
O2
4.646
0.146
H2O
204.422
11.356
H2
27.588
13.794
CO2
115.016
2.614
N2
1512.336
54.012
CO
8.120
0.290
2、来自二塔液相
684.560
34.658
CH4
2.324
0.146
其中：CH2O
102.684
3.422
O2
4.646
0.146
CH3OH
44.828
1.400
H2
27.588
13.794
H2O
537.048
29.836
N2
1512.336
54.012
合计
4828.194
218.818

4828.194
218.818
表3.5－5 第二吸收塔物料衡算表
进 料
出 料
物料名称
㎏
Kmol
物料名称
㎏
Kmol
1、塔顶气相
2026.494
87.324
尾气
1700.710
72.598
其中：CH2O
103.76
3.458
其中：CH2O
1.080
0.036
CH3OH
48.282
1.508
CH3OH
3.480
0.108
H2O
204.422
11.356
H2O
26.120
1.452
CO2
115.016
2.614
CO2
115.016
2.614
CO
8.120
0.290
CO
8.120
0.290
CH4
2.324
0.146
CH4
2.324
0.146
O2
4.646
0.146
O2
4.646
0.146
H2
27.588
13.794
H2
27.588
13.794
N2
1512.336
54.012
N2
1512.336
54.012
2、塔顶加水

2、二塔液相采出
684.560
34.658
H2O
358.776
19.932
其中：CH2O
102.684
3.422

CH3OH
44.828
1.400

H2O
537.048
29.836
合计
2385.270
107.256

2385.270
107.256
3.5.2水平衡
项目水平衡见图3.5－2。
29.22
吸收塔

进入成品 29.22

蒸发 2.0
甲醇贮罐冷却喷淋水
冷却喷淋水
2.0

新鲜水37.22
消耗0.8

生活用水
4.0

处理后排放 3.2

损耗 2.0

2.0

循环冷却系统
400

图3.5－2 工程水平衡图（单位：m3/d）
3.6工程污染源分析
3.6.1废气
1、吸收塔尾气
在甲醛生产过程中，有一定量的二氧化碳、氢气、甲烷和一定量的没有被吸收的甲醛和甲醇气体在吸收二塔的顶部排出，这些排放气总称为尾气，尾气采用燃烧法处理。因为尾气中含有大量的可燃气体，将尾气燃烧后产生二氧化碳和水蒸气，消除了尾气对大气的污染，产生的蒸汽既可供甲醛装置自用，也可供外界使用，从而达到节约能源，化害为利的目的。根据上饶市环境检测站于2006年11月23日对尾气锅炉的监测数据表明，有组织排放情况下，SO2的排放浓度为0mg/m3，甲醛的浓度为1/2×0.01 mg/m3，甲醇的浓度为1/2×0.01 mg/m3，甲醛和甲醇的有组织排放浓度均低于检出限，可见，本项目的废气排放对环境的影响很小。
2、甲醇蒸汽
由于甲醇的沸点较低（64、65oC），挥发性较强，易挥发成气体。在气温较高的情况下，尤其在太阳直接曝晒下，甲醇储存槽内的甲醇液体一部分蒸发成蒸气排入大气中，会造成对大气的污染。
对于甲醇储存过程中蒸发量的控制，一般都采用冷凝法，即用冷却水喷洒甲醇储槽，使储槽里的甲醇温度下降，另外，在甲醇储槽的顶部加呼吸阀，亦可减少甲醇蒸发量。
根据2006年11月23日的监测数据表明，厂界的无组织排放浓度监测的2个点，SO2的排放浓度分别为0.116mg/m3和0.1000mg/m3，甲醛和甲醇的浓度也均低于检出限，可见甲醇的挥发在经过控制后对环境的影响很小。
3.6.2废水
1、整个生产过程无工艺废水排放。
2、生活污水以0.15t/d.人计，产生的废水量为4 t/d，COD为146Kg/a，处理后排污量为3.2t/d，排放的污染物COD为116.8Kg/a。
3.6.3废渣
1、整个生产过程中无废渣产生。
2、生活垃圾以1.5kg/人.d计算，产生量为13.69t/a。
3.6.4噪声
该项目噪声源主要是罗茨风机的噪声，其产生的噪声声级约为 95dB(A)，可采用消声、隔声、选用低转速风机等措施减少噪声对环境的影响。
3-11