甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(8)
铁钼氧化物催化剂氧化法甲醛生产是在甲醛-空气的爆炸下限以外操作，该反应是在常压和250～400℃下进行，其主要反应是氧化、脱氢反应，反应方程式 如下：
CH3OH + 1/2O2 → HCHO + H2O （3.1）
CH3OH + O2→ CO + H2O （3.2）
CH3OH + O2 → HCOOH + H2O （3.3）
CH3OH + 3/2O2 → CO2 + 2H2O （3.4）
CH3OH → HCHO + H2 （3.5）
CH3OH + H2 → CH4 + H2O （3.6）
1）产品产量及其组成：根据计算条件，得：60000 / 8000=7.5 (t) = 7500 (kg)
产品中甲醛的含量：W 6HCHO = 7500× 55% = 4125 kg N 6HCHO = 137.4 mol
产品中甲醇的含量：W 6CH3OH = 7500 × 0.5% = 37.5 kg N 6CH3OH = 1.17 mol
产品中甲酸的含量：W 6HC00H = 7500 × 0.04% = 3 kg N 6HC00H = 0.0652 mol
产品中水的含量：W 6H2O = 7500 × 44.46% = 3334.5 kg N 6H2O = 185.15 mol
总摩尔数： N = 137.4 + 1.17 + 0.0652 + 185.15 = 323.78 (kmol)
2）甲醇投入量
甲醇投入量： W 1CH3OH = 7500 × 0.427 = 3202.5 (kg) N 1CH3OH = 99.95 (kmol)
3）空气消耗量
根据氧醇比δ求得：V2空气 = (0.38 × 100 × 22.4) / 21% = 4053.33 (m3)
N 2空气 = 180.95 (kmol)
空气中氧气的含量： N2O2 = 180.95 × 21% = 38.00 (kmol) W2O2=1215.62 (kg)
空气中氮气的含量： N2N2=180.95×77.16%=139.62(kmol) W2N2=3910.76 (kg)
空气中水汽的含量： N2H2O=180.95× 1.84% = 3.33 (kmol) W 2H2O = 59.97 (kg)
4）尾气排放量
尾气总排放量： N 10 = (181 × 77.16% ) / 74.4% = 187.71 (kmol)
二氧化碳排放量： N10CO2 =187.71 × 3.6% = 6.76 (kmol) W 10CO2 = 297.5 (kg)
一氧化碳排放量： N10CO= 187.71 × 0.4% = 0.75 (kmol) W 10CO = 21.00 (kg)
甲烷排放量： N10CH4=187.71 × 0.2% = 0.38 (kmol) W 10CH4 = 6.10 (kg)
氧气排放量： N10O2 = 187.71 × 0.2% = 0.38 (kmol) W 10O2 = 12.16 (kg)
氢气排放量： N10H2= 187.71 × 19% = 35.66 (kmol) W 10H2 = 71.89 (kg)
水气排放量： N 10H2O = 187.71 × 2% = 3.75 (kmol) W 10H2O = 67.54 (kg)
甲醛排放量： N10HCHO=187.71×0.05%=0.094(kmol) W 10HCHO = 2.82 (kg)
甲醇排放量： N10CH3OH=187.71×0.15%=0.28(kmol) W 10CH3OH = 8.97 (kg)
氮气排放量： N10N2=187.71×74.4%= 139.66 (kmol) W10N2 = 3911.88 (kg)
（3）物料衡算校核
1）甲醛量
根据氧的核算，计算出按反应式（3.1）生成的甲醛量：
N D1HCHO ＝ [38.00 - (6.76 × 1.5 + 0.75 + 0.38 + 0.0652)] × 2
= 53.33 (kmol)
根据尾气中H2的量，并结合反应式（3.6），计算按反应式(3.2)生成的甲醛量：
N D2HCHO ＝ 35.66 + 0.38 = 36.04 (kmol)
甲醛总生成量为：N DHCHO = 53.33 + 36.04 = 89.37 (kmol)
尾气带出的甲醛量为：N 10HCHO = 0.094 (kmol)
实际甲醛产量：N 7HCHO = 89.73 – 0.094 = 89.28 (kmol)
折算成55％HCHO水溶液：W 55％HCHO = 89.28 × 30.0258 / 55% = 4874.01 (kg)
设计要求为7500kg，产品产量与设计要求基本相符。
2）甲醇量
根据氧的衡算：
反应式（3.1） 消耗甲醇 N D1CH3OH＝53.33 kmol
下一篇：多孔壁碳纳米笼的提纯研究