甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(20)
N2 0.299 0.081 0.032 30.6
HCHO 0.192 0.013 0.021 39.481
H2 0.076 0.011 0.291 29.10
CO2 0.015 0.030 0.024 43.38
CO 0.00016 0.030 0.032 29.44
H2O 0.41 0.021 0.028 34.17
HCOOH 0.000132 0.013 0.019 53.97
CH4 0.00081 0.014 0.049 41.29
3) 温度为398K时混合气体的物性数据：
表4.4 一定温度下混合气体物性数据
温度/K 粘度 / cP
导热系数 / kJ/(kg•K)
平均摩尔定压热容 / kJ/(kg•K)
398 0.039 0.059 42.15
4.2.3 工艺计算
(1) 催化剂用量及床层尺寸
1) 催化剂用量
根据物料衡算得到反应进、出料气体数量，用空间速度或接触时间来计算催化剂用量。空间速度（简称空速）定义为单位时间内通过单位体积催化剂的进料量，即：
在标准状态时三元气的体积流量为
VO2＝1215.62 / 1.429 =850.68m3
VN2＝3910.76 / 1.25 = 3128.61m3
VH2O = 44532.68 m3
2) 床层高度及直径计算
催化剂厚度一般约为10～50mm，本设计中取30mm。
催化剂截面积 (4.9)
床层直径
取D＝3.3m，即床层直径为3300mm。
则有
(2) 床层阻力降计算
进气压力为5.9×103kPa，反应温度为350℃，由物料衡算结果有：
气体体积
流速
密度
质量流量
压力降（由化学工业出版社出版的《化学反应工程》第159页查得）
代入数据计算得
Δp＝94165.53Pa
(3) 反应器冷却段工艺计算（水冷段）
水冷段使用60℃的水冷却，水温上升到90℃。
① 管数及管长
水冷段热负荷：
平均传热温差
取传热系数K＝100 W/(m2•K)。
选用Φ57×3.5mm不锈钢传热管，取管内流速为u＝22m/s，则管数为
取换热管的外径计算换热面积，则所需传热管长度为：
由《化工原理课程设计》第85页可知，目前传热管排列采用正三角形排列居多，所以本设计采用正三角形排列，而管子排列的面积是一个正吹冰边形，由N＝3a(a+1)+1，计算出14个正吹冰边形设计可排管数为631根。
② 管程压力降流速
雷诺系数
摩擦因子 由 、 4.3 吸收塔设备工艺计算
4.3.1 吸收塔选择
(1) 甲醛吸收工艺特点
本设计中利用水吸收甲醛，制备质量浓度为55％的甲醛水溶液。从氧化反应器所冷凝下来的甲醛此时为气液混和物，被送至第一吸收塔下部，与上部来自第二吸收塔的稀甲醛溶液逆向接触被吸收，大部分甲醛在第一吸收塔被吸收下来。由于一吸收塔不能完全吸收甲醛，为了提高甲醛的收率，故采用二塔循环吸收来提高甲醛的收率。
(2) 操作条件的确定
操作温度的确定由吸收过程的气液平衡关系可知，低温有利于吸收，故本设计中确定吸收温度为85℃。而操作压力的确定也由吸收过程的气液平衡关系可知，加压有利于吸收。但过高的压力也会对设备造成一定的损耗，本设计中操作压力为0.4MPa。
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