1、前言甲醛是重要的有機化工基礎原料，是甲醇最重要的衍生物產品之一，甲醛的用途十分廣泛，主要用于生產脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生產醫藥產品、農藥和染料以及消毒劑、殺菌劑、防腐劑等。目前甲酴的生產均采用甲醇為原料，銀催化劑，經空氣氧化得到，其濃度為37%左右，其余為水，含甲醛40%、甲醛80%的水溶液叫做福爾馬林，是常用的殺菌劑和防腐劑。甲醛是脂肪族中的最簡單的醛，化學性質十分活潑。甲醛最早由俄國化學家A.M.Butlerov于1895年通過亞甲基二乙酯水解制得。1868年，A.M.Hoffmann使用鉑催化劑，用空氣氧化甲醇合成了甲醛，并且確定了它的化學特性。1886年Loews使用銅

2、催化劑和1910年Blank使用銀催化劑使甲醛實現了工業化生產。1910年，由于酚醛樹脂的開發成功，使甲醛工業得到了迅猛的發展。隨著甲醛工業生產的不斷擴大和甲醛產品的深入研究，其生產工藝的日漸完善，對甲醛生產設備的要求也在不斷提高。工業甲醛生產典型的有機合成工藝，在我國已有近五十年的歷史。我國的甲醛生產技術無論在裝置技術、催化劑的改進、還是余熱利用方面都已有了長足的進步，其主要技術經濟指標已過到國際上同類生產工藝先進水平。從我國甲醛的生產現狀看，結合畢業實習的相關內容，此設計采用的是銀催化劑氧化生產甲醛的生產工藝流程。在整個設計過程中，按照設計任務書的要求，對年產3萬噸甲醛裝置進行了完整的物料

3、衡算與熱量衡算，對工藝過程中的主要設備進行了較為詳細的工藝計算，同時也對裝置的技術經濟狀況進行了初步估計。由于本人能力有限，加上時間較為倉促，在整個設計中難免有錯誤和不足之處，敬請老師和同行批評指正。設計依據及原則（2.1）設計依據 CH2OCOH2HOCH2CHO（2.2）設計指導思想和設計原則 主要從能耗、投資、環境等因素考慮。產品方案（3.1） 產品名稱和性質產品名稱：甲醛 化學分子式：HCHO 分子量：30.03 產品性質A.物理性質甲醛又稱蟻醛，是無色有強烈刺激性氣味的氣體，對空氣的比重為1.06，略重于空氣，易溶于水、醇和醚，甲醛在常溫下是氣態，通常以水溶液形式出現。其30%40%

4、的水溶液為福爾馬林液，此溶液沸點為19。故在室溫時極易揮發，隨著溫度的上升揮發速度加快。甲醛易聚合成多聚甲醛，其受熱易發生解聚作用，并在室溫下可緩慢釋放甲醛。表1-2 甲醛的物理性質 計量單位:見表項目數值密度(g/cm3)-80 0.9151-20 0.8153沸點(101.3kPa)/-19熔點-118汽化熱(19)/(kj/mol)23生成熱(25)/(kj/mol)-116標準自由能(25)/(kj/mol)-109.7比熱容J/(mol.k)35.2熵J/(mol.k)218.6燃燒熱(kj/mol)561569臨界溫度137.2141.2臨界壓力Mpa6.816.66空氣中爆炸極限

5、%7.073著火點430B.化學性質甲醛分子中含有醛基，具有典型的醛類的化學性質，同時又含有羰基碳原子鍵合的較為活潑的-H，使甲醛的化學性質十分活潑，能參加與多種化學反應。在此只介紹幾種重要的化學反應。（1）加成反應 1）在有機溶劑中，甲醛與烯烴在酸催化下發生加成反應，通過這種反應，可由單制備雙烯烴，并增加一個碳原子，例如甲醛與異丁烯反應得到異戊二烯。2）在乙炔酮、乙炔銀和乙炔汞催化劑存在下，單取代乙炔化合物與甲醛加成生成炔屬醇（Reppe反應）。對乙炔來說，加上2mol甲醛，生成2-丁炔-1，4-二醇，2-丁炔-1，4-二醇進一步加氫生成重要的化學1，4-丁二醇。3）在堿性溶液中，甲醛和氰化

6、氫反應生成氰基甲醇。（2）縮合反應甲醇除自身外，能各多種醛、醇、酚、胺等化合物發生縮合反應。縮合反應是甲醛最重要的化學反應。1）甲醛能發生自縮合反應，生成三聚甲醛或多聚甲醛。60%濃甲醛溶液在室溫下長期放置就能自動聚合成三分子的環狀聚合物。2）在NaOH溶液中，甲醛自身縮合生成羥基乙醛。HOCH3CHO它能進一步快速與甲醛縮合生成碳水化合物，俗稱Formose反應。3）甲醛聚糖反應是已知的唯一一步合成碳水化合物的方法，它在生成物多元醇和甲醛生物工程利用中具有潛在的重要意義。在RhCl(Ph3P)和叔胺催化體系的作用下，在120312Mpa的條件下甲醛與合成氣反應生成販丙糖、戊糖和己糖。4） 在

7、堿性催化劑作用下，甲醛和酚首先發生加成反應。生成多羥基苯酚，生成多羥基苯酚受熱后，可進一步縮合脫水，生成酚醛樹脂。5）甲醛很容易和氨及胺發生縮合反應，生成鏈狀或環狀化合物。甲醛和氨在2030條件下縮合生成六亞甲基四胺，俗稱烏洛托品。（3）分解反應純的、干燥的甲醛氣體能在80100的條件下穩定存在，在300以下時，中醛發生緩慢分解為CO和H2，400時分解速度加快，達到每分鐘0.44%的分解速度。 300HCHOCOH2 （4）氧化還原反應甲醛極易氧化成甲酸、進而氧化為CO2和H2O O2 O2HCHOHCOOHCO2H2O（5）羰基化反應在鈷或銠催劑作用下，于110 和13-15Mpa條件下，

8、甲醛與合成氣（H2/CO=1-3）能進行羥基化反應生成乙醇醛，進一步加氫可以生成乙二醇，該反應也稱甲醛氫甲酰化反應。CH2OCOH2HOCH2CHO在羰基銠催化劑和鹵化物促進劑的作用下，甲醛與合成氣能進行同系化反應生成乙醛，進一步加氫生成乙醇。（3.2）產品質量規格多年來，我國生產的工業甲醛都是單一的37%（wt）濃度的水溶液，使用中存在濃度低、運輸費用高和影響某些下游產品的加工性能及廢水處理等問題。近年來，隨著甲醛下游產品的發展和“鐵鉬法”生產甲醛技術的引進，甲醛產品的規格品種已開始向多種化工方向發展，現根據需要，可生產除37%（wt）濃度以外的37%-55%（wt）濃度的多種甲醛產品供應市

9、場。 由于歷史的原因，目前我國工業甲醛執行的產品標準仍是以37%（wt）濃度的產品，我國工業甲醛（37%）的質量大部分都達到優極品標準，有的還根據用戶和自身的要求，嚴格控制酸度和甲醇含量等標準。但企業間仍存在一定的差異，少數企業優極品率低，質量波動較大。 我國甲醛生產廠家現主要集中地 單位：萬噸地區名企業數生產能力產量(2003年)200120022003全國276722.5287.6426.6308.97山東4911762.78139.49吉林1020.57.81016.09黑龍江1018.5572.54遼寧22217.68.83.62內蒙古50.50.51.10.58河南26368.810

10、.53.75河北3472.532.430.321.14北京153.61.40天津4123.232.77山西4171.850.82陜西241.41.42.46新疆110.30.60.54江蘇198831.83346.55浙江10331824.527.44安徽8301112.413.52上海533.523.522.515.29重慶28455.55四川8235.75.26.19廣西372.93.74.27寧夏110.21.11.14甘肅11.51.20.40.84云南612.567.313.84貴州23.51.51.82.85江西27.53.54.15.5廣東128621.623.836.46福建1

11、3258.713.913.25湖南5168.19.115.3湖北917.53.46.716.3海南24.51.410.88（3.3）產品用途甲醛屬于用途廣泛、生產工藝簡單、原料供應充足的大眾化工產品，是甲醇下游產品中的主干，世界年產量在2500萬噸左右，30%左右的甲醇都用來生產甲醛。但甲醛是一種濃度較低的水溶液，從經濟角度考慮不便于長距離運輸，所以一般都在主消費市場附近設廠，進出口貿易也極少。甲醛除可直接用作消毒、殺菌、防腐劑外，主要用于有機合成、合成材料、涂料、橡膠、農藥等行業，其衍生產品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛樹酯、脲醛樹酯、氨基樹酯及烏洛托產品。（3.4）原材料說明原材料名稱：甲醇

12、A.物理性質甲醇是最簡單的飽和脂肪酸，分子式CH3OH，相對分子質量32.04，常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易揮發、可燃、略帶醇香味的有毒液體。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等許多有機液體無限互溶，但不能與脂肪烴類化合物相互溶，甲醇蒸氣和空氣能形成爆炸性混合物，爆炸極限為6.0%36.5%（體積）。B.化學性質甲醇是最簡單的飽和脂肪醇，具有脂肪醇的化學性質，即可進行氧化，酯化、羰基化、胺化、脫水等反應；甲醇裂解生CO和H2，是制備CO和H2的重要化學方法。在此只介紹幾種重要的化學反應。 （1）氧化反應甲醇在電解銀催化劑下可被空氣氧化成甲醛，是重要的工業制備甲醛的方法；（2）酯化反應 甲醇可與多種

13、無機酸和有機酸發生酯化反應。甲醇和硫酸發生酯化反應生成硫酸氫甲酯，硫酸氫甲酯經加熱減壓蒸餾生成重要的甲基化試劑硫酸二甲酯；（3）羰基化反應甲醇和光氣發生羰基化反應生成氯甲酸甲酯，進一步反應生成碳酸二甲酯；（4）裂解反應在銅催化劑上，甲醇可裂解成CO和H2。四、合成方法及生產技術比較（4.1）甲醛的各種生產工藝比較 目前，國內外由甲甲醇生產甲醛主要有以下幾種方法： 4.1 .1 銀催化劑法：用銀鋪成薄層的銀粒為催化劑，控制甲醇過量，反應溫度在600-700之間。銀法工藝路線心德國BASF公司為代表。4.1 .2 鐵鉬催化劑法：用FeO、MO做催化劑，還經常加入鉻和鈷的氧化物做助催化劑，甲醇與過量

14、的空氣混合，經凈化，預熱，在320-380溫度下反應生成甲醛。鐵鉬催化劑法工藝路線以瑞典PERSTORP公司為典型。4.1 .3 甲縮醛氧化法： 甲縮醛氧化法制取高濃度甲醛由三步進程完成：甲縮醛的合成、甲縮醛氧化和過濃度甲醛吸收與處理。甲縮醛氧化法是制備高濃度甲醛溶液的另一種方法。日本旭化成公司于20世紀80年代開發成功的這一生產方法，是將甲醛和甲醇在陽離子交換樹脂的催化作用下，采用反應精餾的方法先合成甲縮醛，然后將甲縮醛在鐵鉬氧化催化劑的作用下，用空氣氧化生產甲醛。4.1 .4 二甲醚氧化法：將二甲醚氣體與空氣混合，預熱后通過多管式固定床反應器，管內裝有金屬氧化物催化劑，管外用液體導熱法移走

15、反應熱量。反應器結構與鐵鉬法相同。反應壓力為常壓，溫度450-500，空速為1000-4000m/h，催化劑為金屬氧化鎢，也有氧化鉍-氧化鉬催化劑的專利發表。反應氣體速冷后進入二段吸收系統，用離子交換法脫去甲酸，制得37-44%（wt%）的甲醛水溶液。4.1 .5 低碳烷烴直接氧化法： 用低碳烴，例如天然氣或瓦斯氣體中甲烷及丙烷，丁烷等在No催化劑作用下，直接用空氣氧化而得到甲醛。其反應式如下：CH4O2=HCHOH2（4.2）生產工藝比較目前，工業上幾乎所有的甲醛生產方法都是用銀催化劑法、鐵鉬催化劑法。4.2 .1 工藝技術比較銀法是以甲醇為原料以一定配比的甲醇和空氣、水蒸氣經過過熱器，過濾

16、器進入氧化器，在催化床層使甲醇脫氫成甲醛。甲醛氣體和水蒸氣經冷卻，冷凝由吸收塔吸收，制成37%的甲醛溶液成品。在銀法過程中也能做到適當的濃度。鐵鉬法用二元氣生產，銀法用三元氣生產，兩法所用催化劑不同。鐵鉬法所進行的反應為完全氧化反應，而銀法是氧化脫氫反應。故銀法選擇是甲醇與空氣混合的爆炸上限操作（混合比37%以上，醇過量），為保持脫氫反應進行，反應溫度為650左右。反應熱量靠加入水蒸氣等帶走。鐵鉬法選擇的是下限操作（混合比7%以下，氧過量），即與過量的空氣中的氧氣反應。反應溫度控制在430左右，而反應的熱量靠惰性氣體帶走，所以在反應過程中需引入尾氣塔，由于吸收系統中加水少，從而能制取高濃度甲醛

17、。但由于采用了尾氣循環和足夠量的空氣，增加了動力的消耗，且由于氣體量的加大而使裝置能力相對減小了約25%。根據最新統計，美國鐵鉬法、銀法生產裝置各占50%，而國內銀法占95%以上。甲醇蒸發器過熱器三元過濾器氧化器吸收一塔吸收二塔空氣 電解銀法制甲醛工藝流程圖說明（1）用兩種方法生產的甲醛作為商品，鐵鉬法也有它的局限性，因為濃甲醛在常溫下容易聚合，高濃甲醛在貯存和運輸上很難處理。在制膠工業中客戶一般不喜歡用鐵鉬法制取的低醇含量的甲醛。如作為有些需要脫水的下游產品的原料，則有它的可取之處。（2）鐵鉬法一次性投資費用大，投資回收期長。與銀法相比其投資風險大，而隨著科學技術的不斷進步，近幾年銀法甲醛工

18、藝也已有了很大的進步（如單耗、能耗等），單耗已接近鐵鉬法水平。（3）銀法工藝上用的電解銀催化劑，其制法簡單，成本較低，并可重復使用。鐵鉬法由供應商提供，價格昂貴且受到一定的制約。（4）用兩種工藝路線生產甲醛，銀法的運行成本在設備折舊費、能耗、催化劑消耗費用以及副產蒸汽等方面都優于鐵鉬法；鐵鉬法在單耗，甲醛濃度上也有它的明顯優點。2.2.2 銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點的比較： 電解銀催化劑法和鐵鉬催化劑法的特點 計量單位：見表項目銀催化劑法鐵鉬催化劑法反應溫度（）600720320380反應器絕熱式管式絕熱流化床催化劑壽命361218 收率（%）89919194甲醇單耗(Kg/t)47048

19、0420470甲醛濃度（%）37553755產品中甲醇含量（%）480.51.5產品中甲酸量（104）100200200300甲醛中混合氣體中濃度（%）377投資相對低相對高催化劑失活原因原料中鐵、硫引起中毒M升華對毒物敏感程度敏感不敏感附：國內外甲醛裝置能耗比較 國內外甲醛裝置能耗比較 單位：m3/t、t/t、kwh/t項目國外國內銀法鐵鉬法銀法鐵鉬法先進一般先進一般先進一般先進一般冷卻水20-3030-502028-4215-2035-452030-40蒸汽0.2-0.50.3-0.10.60.3-0.50.3-0.50.3-00.60.3-0.5電2025-307085-9018-203

20、0-408085-98注：以生產1噸37%的甲醛消耗量統計通過以上分析，我認為銀法甲醛生產線具有投資小，能耗低，能生產高濃度甲醛，物耗又接近鐵鉬法水平等優點，因此，將它推廣為首選的甲醛生產路線，應比較適合中國的國情。（4.3）工藝流程介紹4.3.1 流程說明 熱水 蒸汽 工藝補水 尾氣 甲醇蒸發器過熱器三元過濾器氧化器吸收一塔吸收二塔空氣 冷卻水 甲醛產品圖31 電解銀法制甲醛工藝流程圖 原料氣的供給：原料甲醇用泵連續從甲醇貯槽送至高位槽，一部分甲醇流回甲醇貯槽，另一部分自高位槽能過甲醇過濾器過濾羰基鐵等到雜質后，控制一定的流量進入蒸發器；同時，空氣經空氣過濾器過濾灰塵等到雜質后由羅茨鼓風機在

21、蒸發器底部送入，并通過空氣放空來控制一定的量。空氣經過濾器由鼓風機鼓入蒸發器。空氣鼓泡經過0.81m的45甲醇液，被甲醇蒸發所飽和，蒸發器頂部裝有阻霧設施，分離夾帶的甲醇液滴。按照配料要求補加水蒸氣。用熱水或蒸氣調節蒸發器溫度后，控制在4552（依據氧醇比和平衡濃度來定）。甲醇在蒸發器中經空氣鼓泡蒸發后，形成均勻混合的二元氣體，再通過噴嘴加入不定期定量的水蒸氣（即配料蒸氣）以調節水醇比，形成配比的二元反應氣。甲醇-水蒸氣-空氣經過過熱器加熱到120，以保證反應混合氣中甲醇全部氣化。因為甲醇液滴進入反應區，會劇烈蒸發，使催化劑床層翻動，造成床層厚度不均，發生短路，而且甲醇蒸發吸熱，會降低反應溫度

22、，甚至發生熄火不反應。過熱的反應混合氣進入阻火器，阻火器起安全隔離作用，當反應器中發生燃燒反應時，不會涉及到前部的蒸發器。再進入過濾器以除去五羰基鐵等含鐵雜質。最后于120左右進入氧化反應器。原料所轉化為甲醛：在氧化器的的氧化室中，三元反應氣在電解銀觸媒的作用下發生氧化和脫氫反應生成甲醛，反應溫度控制在650絕大部分甲醇轉化成甲醛，同時會有一些副反應發生。為控制副反應的發生并防止甲醇的分解，轉化后的氣體經廢熱鍋爐被聚冷到230以下，再經冷卻段冷卻到80100，然后進入第一吸收塔。反應氣體的吸收：吸收采用雙塔循環，二塔用軟水作吸收劑，一塔用二塔來的甲醛溶液的稀溶液（二補一）作吸收劑。具體流程：自

23、氧化器出來的甲醛從一塔底進入，向塔頂流動；二塔來的稀甲醛溶液（二補一）從塔頂加入，一塔循環液從塔頂和塔中部加入，向下流動，氣流逆向流動；在此運行過程中大部分甲醛被吸收，并放出大量的熱；為控制一定的一塔循環溫度以保證吸收效果，一塔出來的循環液經泵送入塔頂和塔中部前，必須經一塔第一冷卻器和一塔第二冷卻器冷卻后，才能送入形成自塔循環。未補吸收的氣體由塔頂引出，進入第二吸收塔的底部，由塔頂引出尾氣鍋爐或支真空系統。吸收用水由泵經冷卻器打到第二吸收塔頂，在二塔內吸收甲醛后，用泵經第二冷卻口頭冷卻后，打到第一吸收塔頂，在一塔內進一步吸收甲醛后，由一塔底引出冷卻器流入甲醛貯槽。產品含甲醛36.7%37.4%

24、，甲醇6%左右，密度1.1Kg/L。鐵會促使甲醛分解，為了避免鐵接觸，反應器以后的設備、管路采用鋁或不銹鋼制成。五、年產3萬噸37.2%甲醛的工藝計算5.1 計算依據： （1）主副反應（見計算過程） （2）基準 年工作時間：1年以300天計（約7200小時） 年生產能力：3萬噸/年 （3）配料濃度：57.5% （4）氧醇比：以0.405計，技術單耗按0.450 （5）尾氣組成及產品質量見下表： 尾氣組成及產品質量 尾氣及產品組成Wt%組分CO2COO2H2HCHOCH3OHCH4H2ON2HCOOH二塔尾氣3.30.30.42150.20.00720.25.732874.840100 （6）裝

25、置所有蒸汽壓力 392.5KPa(表壓) （7）空氣相對濕度為80%：其中含O2：21%；N2：77.1%；H2O：1.9%（8）甲醛分子量：30.035.2 物料衡算5.2.1產品：30000（30024）=4.167（t）=4167（kg）其中： HCHO：416737.2%=1550.124(kg）=51.619(kmol) CH3OH：41671.2%=50.004(kg）=1.561(kmol) HCOOH：41670.01%=0.417(kg）=0.009(kmol) H2O：4167(1550.12450.0040.417)=2549.787(kg）=141.655(kmol)

26、產品組成 計量單位：見表組分HCHOCH3OHH2OHCOOH含量/kmolh151.6191.561142.1180.009195.307含量/kgh11550.12450.0042567.2890.4174167.8345.2.2 原料甲醇投入量：設投入量為Y尾氣中含有X，則Y=（41670.450/32.015）X 根據氧醇比和空氣中氧氣的含量得：0.405Y21%=n空 77%n75.81%=n尾 0.0072%n=X解四元一次方程得：X=0.0084 (kmol) Y=58.544(kmol) n空=112.906(kmol) n尾=116.303(kmol) 41670.450=1

27、875.150(kg）=58.544(kmol)5.2.3 空氣投入量（根據氧醇比求）：0.40558.54422.4/21%=2529.101(m3)=112.906(kmol) 空氣相對濕度為80%；其中含O2：21%；N2：77.1%；H2O：1.9%所以：O2：112.90621%=23.710(kmol)=758.728(kg）N2：112.90677.1%=87.051(kmol)=2437.415(kg）H2O：112.9061.9%2.145(kmol)=38.614(kg）5.2.4 尾氣中各組分含量的計算：112.90677.1%/74.87%=116.303(kmol)其

28、中： CO2：116.3033.3%=3.838(kmol)=168.872(kg） CO：116.3030.3%=0.349(kmol)=9.772(kg） O2：116.3030.42%=0.489(kmol)=15.684(kg）H2：116.30315%=17.445(kmol)=34.89(kg）HCHO：116.3030.2%=0.233(kmol)=6.997(kg）CH3OH：116.3030.0072%=0.0084(kmol)=0.261(kg）CH4：116.3030.2%=0.233(kmol)=3.782(kg）H2O：116.3035.7328%=6.667(kmo

29、l)=120.013(kg）N2：116.30374.84%=87.051(kmol)=2437.418(kg）由以上數據及下列反應式可求的甲醇消耗量: 甲醇消耗量/kmolh1CH3OH1/2O2HCHOH2O (1) 34.212CH3OH3/2O2CO22H2O (2) 3.838CH3OHO2CO2H2O (3) 0.394CH3OHO2HCOOHH2O (4) 0.009CH3OHH2CH4H2O (5) 0.233CH3OHHCHOH2 (6) 17.678根據氧的衡算，由（1）式和上列有關反應式得甲醛量為：23.710(3.8383/20.3940.4890.009)2=34.2

30、12(kmol)由（5）式與（6）式得甲醛量為：17.4450.233=17.678(kmol)總甲醛量為：34.21217.678=51.890(kmol)而尾氣帶走甲醛量為：0.233(kmol)所以實際甲醛產量為：51.8900.233=51.657(kmol)=1551.260(kg）預計產品總量（含37.2%的甲醛水溶液）：1551.26037.2%=4170.054(kg）預計計劃生產量為：(30001000)7200=4167(kg）預計產品與設計計劃量要求基本一一致。5.2主要設備物料衡算（以小時計）：（1）蒸發器物料衡算：其中進料量在物料衡算中求得，出料H2O為工業甲醇水和濕

31、空氣中水相加：37.84038.614=76.446kg。其中出料量與進料量相同。 蒸發器物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg原料甲醇59.990 1892.005原料氣172.8965126.765CH3OH57.8881854.165CH3OH57.8881854.165H2O2.10237.840 H2O4.24776.446空氣112.9063234.76O223.710 758.728O223.710 758.728N287.0512437.418N287.0512437.418H2O2.14538.614合計172.896 5126.765172

32、.8965126.765（2）過熱器物料衡算出料中H2O量為配料蒸氣與原料氣水量相加。 過熱器物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg原料氣172.896 5126.765三元氣244.7866420.784CH3OH57.8881854.165CH3OH57.8881854.165H2O4.24776.446 H2O76.1371370.465O223.710 758.728O223.710 758.728N287.0512437.418N287.052437.418配料蒸汽71.890 1294.019合計244.786 6420.784244.786 64

33、20.776（3）氧化器物料衡算：進料量已求，出量料計算：甲醛量=產品中甲醛量尾氣中甲醛量 甲醇量=產品中甲醇量尾氣中甲醇量 水量=進料中水量反應生成的水量 其它組分與物料衡算中尾氣相 氧化器物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg三元氣244.786 6420.784CH3OH57.8881854.165CH2O51.890 1556.7物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkgH2O76.1371370.465CH3OH1.569450.268O223.710 758.728HCOOH0.009 0.417N287.052437.418H2O118.8

34、742139.732CO23.838168.872CO0.3499.772CH40.2333.728H217.44534.890 O20.48915.648N287.0512437.418合計244.7866420.776281.7456417.445（4）吸收一塔物料衡算進料的轉化氣量已在求得，來自二塔液相各組分量已在物料衡算中求得，出料中的成品量已在物料衡算中求出。塔頂氣相各組分量=對應進料量對應一塔吸收量。 吸收一塔物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkgCH2O51.890 1556.7成品194.8524167CH3OH1.569450.268CH2O

35、51.6191550.124HCOOH0.0090.417CH3OH1.569450.268H2O118.8742139.732HCOOH0.0090.417CO23.838168.872H2O141.6552549.787CO0.3499.772塔頂氣體153.8653428.344CH40.2333.728CH2O6.102183.06H217.44534.890 CH3OH1.569450.221O20.48916.648H2O29.927538.677N287.0512437.418CO23.838168.872來自二塔液60.1371174.973CO0.3499.772CH2O5.

36、869176.246CH40.2333.728CH3OH1.56149.999H217.44534.890 H2O52.707948.728O20.48915.648N287.0512437.418合計342.0737595.418349.170 7595.344（5） 吸收二塔物料衡算：進料的進塔氣相量已求得，塔頂加水量已在物料衡算中求得。出料的尾氣在物料衡算中已求出，二塔液相采出量與表中相同 吸收二塔物料衡算 計量單位：見表物料輸入物料輸出名稱kmolkg名稱kmolkg進料氣相153.865 3428.344尾氣116.3032783.417CH2O6.102 183.243CH2O0.

37、2336.997CH3OH1.569450.268CH3OH0.00840.261H2O36.789662.202H2O6.667120.01CO23.838168.872CO23.838168.872CO0.3499.772CO0.3499.772CH40.2333.728CH40.2333.728H217.44534.890 H217.44534.890 O20.48915.648 O20.48915.648N287.0512437.418N287.0512437.418塔頂加水29.448530.064二塔液采出60.1371174.973CH2O5.869176.246CH3OH1.5

38、6149.999H2O52.707948.728合計183.4633958.408176.4513958.39物料平衡總圖進料出料組分摩爾流量質量流量質量含量組分成品尾氣kmol/hkg/hwt%kmol/hkg/hwt%kg/hkmol/hmol%CH3OH57.8881854.16527.08HCHO51.6191550.12437.26.990.2330.20 O223.710 758.72810.82CH3OH(HCOOH)1.5750.4211.20.2610.00840.0072N287.0512437.42835.61H2O141.6552549.78761.6120.0136.

39、6675.7328甲醇帶水2.10237.840 0.54CO2168.8723.8383.30 空氣帶水2.14538.6141.02CO9.7720.3490.33配料蒸汽71.890 1294.01918.06N22437.15387.05174.84工藝補水29.488530.0646.87O215.6840.4890.42H2 34.8917.44515CH43.7820.2330.20 小計274.2346950.488100小計194.84441671002783.417116.303100S6950.488S6950.417附錄資料：不需要的可以自行刪除地下連續墻施工工藝標準1

40、、范圍本工藝適用于工業與民用建筑地下連續墻基坑工程。地下連續墻是在地面上采用一種挖槽機械，沿著深開挖工程的周邊軸線，在泥漿護壁條件下，開挖出一條狹長的深槽，清槽后，在槽內吊放鋼筋籠，然后用導管法灌筑水下混凝土筑成一個單元槽段，如此逐段進行，在地下筑成一道連續的鋼筋混凝土墻壁，作為截水、防滲、承重、擋水結構。本法特點是：施工振動小，墻體剛度大，整體性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支護及進行逆作法施工，可用于各種地質條件下，包括砂性土層、粒徑50mm以下的砂礫層中施工等。適用于建造建筑物的地下室、地下商場、停車場、地下油庫、擋土墻、高層建筑的深基礎、逆作法施工圍護結構，工

41、業建筑的深池、坑；豎井等。2、施工準備2.1材料要求2.1.1水泥用32.5號或42.5號普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，要求新鮮無結塊。2.1.2砂宜用粒度良好的中、粗砂，含泥量小于5%。2.1.3石子宜采用卵石，如使用碎石，應適當增加水泥用量及砂率，以保證坍落度及和易性的要求。其最大粒徑不應大于導管內徑的16和鋼筋最小間距的14，且不大于40mm。含泥量小于2%。2.1.4外加劑可根據需要摻加減水劑、緩凝劑等外加劑，摻入量應通過試驗確定。2.1.5鋼筋按設計要求選用，應有出廠質量證明書或試驗報告單，并應取試樣作機械性能試驗，合格后方可使用。2.1.6泥漿材料泥漿系由土料、水和摻合物組成。拌

42、制泥漿使用膨潤土，細度應為200250目，膨潤率510倍，使用前應取樣進行泥漿配合比試驗。如采取粘土制漿時，應進行物理、化學分析和礦物鑒定，其粘粒含量應大于50%，塑性指數大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化鋁含量的比值宜為34。摻合物有分散劑、增粘劑(CMC)等。外加劑的選擇和配方需經試驗確定，制備泥漿用水應不含雜質，pH值為79。2.2主要機具設備2.2.1成槽設備有多頭鉆成槽機、抓斗式成槽機、沖擊鉆、砂泵或空氣吸泥機(包括空壓機)、軌道轉盤等2.2.2混凝土澆灌機具有混凝土攪拌機、澆灌架(包括儲料斗、吊車或卷揚機)、金屬導管和運輸設備等。2.2.3制漿機具有泥漿攪拌機、泥漿泵、空壓

43、機、水泵、軟軸攪拌器、旋流器、振動篩、泥漿比重秤、漏斗粘度計、秒表、量筒或量杯、失水量儀、靜切力計、含砂量測定器、pH試紙等。2.2.4槽段接頭設備有金屬接頭管、履帶或輪胎式起重機、頂升架(包括支承架、大行程千斤頂和油泵等)或振動拔管機等。2.2.5其他機具設備有鋼筋對焊機，彎曲機，切斷機，交、直流電焊機，大、小平鍬，各種扳手等。2.3作業條件、2.3.1在工程范圍內鉆探，查明地質、地層、土質以及水文情況，為選擇挖槽機具、泥漿循環工藝、槽段長度等提供可靠的技術數據.。同時進行鉆探，摸清地下連續墻部位的地下障礙物情況。2.3.2按設計地面標高進行場地平整，拆遷施工區域內的房屋、通訊、電力設施以及

44、上下水管道等障礙物，挖除工程部位地面以下m內的地下障礙物。施工場地周圍設置排水系統。2.3.3根據工程結構、地質情況及施工條件制定施工方案，選定并準備機具設備，進行施工部署、平面規劃、勞動配備及劃分槽段；確定泥漿配合比、配制及處理方法，編制材料、施工機具需用量計劃及技術培訓計劃，提出保證質量、安全及節約等的技術措施。2.3.4按平面及工藝要求設置臨時設施，修筑道路，在施工區域設置導墻；安裝挖槽、泥漿制配、處理、鋼筋加工機具設備；安裝水電線路；進行試通水、通電、試運轉、試挖槽、混凝土試澆灌。3、操作工藝3.1工藝流程(圖3.1)圖3.1多頭鉆施工及泥漿循環工藝3.2導墻設置3.2.1在槽段開挖前

45、，沿連續墻縱向軸線位置構筑導墻，采用現澆混凝土或鋼筋混凝土澆3.2.2導墻深度一般為12m，其頂面略高于地面50100mm，以防止地表水流入導溝。導墻的厚度一般為100200mm，內墻面應垂直，內壁凈距應為連續墻設計厚度加施工余量(一般為4060mm)。墻面與縱軸線距離的允許偏差為10mm，內外導墻間距允許偏蓋5mm，導墻頂面應保持水平。3.2.3導墻宜筑于密實的粘性土地基上。墻背宜以土壁代模，以防止槽外地表水滲入槽內。如果墻背側需回填土時，應用粘性土分層夯實，以免漏漿。每個槽段內的導墻應設一溢漿孔。3.2.4導墻頂面應高出地下水位1m以上，以保證槽內泥漿液面高于地下水位0.5m以上，且不低于

46、導墻頂面0.3m。3.2.5導墻混凝土強度應達到70%以上方可拆模。拆模后，應立即將導墻間加木支撐至槽段開挖拆除。嚴禁重型機械通過、停置或作業，以防導墻開裂或變形。3.3泥漿制備和使用3.3.1泥漿的性能和技術指標，應根據成槽方法和地質情況而定，一般可按表3.3.1采用。泥漿性能指標表3.3.1項目性能指標檢查方法一般地層軟弱土層密度粘度膠體率穩定性失水量pH值泥皮厚度靜切力(1min)含砂量1.041.25kgL1822s95%0.05gcm330mL30min101.53.0mm30min1020mgcm298%0.02gcm320mL30min891.01.5mm30min2050mgc

47、m24%泥漿密度秤500700mL漏斗法100mL量杯法500mL量筒或穩定計失水量儀pH試紙失水量儀靜切力計含砂量測定器注：1.密度：表中上限為新制泥漿，下限為循環泥漿。一般采用膨潤土泥漿時，新漿密度控制在1.041.05；循環程中的泥漿控制在1.251.30；對于松散易坍地層，密度可適當加大。澆灌混凝土前槽內泥漿控制在1.151.25，視土質情況而定；2.成槽時，泥漿主要起護壁作用，在一般情況下可只考慮密度、粘度、膠體率三項指標；3.當存在易塌方土層(如砂層或地下水位下的粉砂層等)或采用產生沖擊、沖刷的掘削機械時，應適當考慮，泥漿粘度，宜用2530s。3.3.2在施工過程中應加強檢查和控制

48、泥漿的性能，定時對泥漿性能進行測試，隨時調泥漿配合比，做好泥漿質量檢測記錄。一般作法是：在新漿拌制后靜止24h，測一次全項(含砂量除外)；在成槽過程中，一般每進尺15m或每4h測定一次泥漿密度和粘度。在槽結束前測一次密度、粘度；澆灌混凝土前測一次密度。兩次取樣位置均應在槽底以上200mm處。失水量和pH值，應在每槽孔的中部和底部各測一次。含砂量可根據實際情況測定。穩定性和膠體率一般在循環泥漿中不測定。3.3.3泥漿必須經過充分攪拌，常用方法有：低速臥式攪拌機攪拌；螺旋槳式攪拌機攪拌；壓縮空氣攪拌；離心泵重復循環。泥漿攪拌后應在儲漿池內靜置24h以上，或加分散劑膨潤土或粘土充分水化后方可使用。3

49、.3.4通過溝槽循環或混凝土換置排出的泥漿，如重復使用，必須進行凈化再生處理。一般采用重力沉降處理，它是利用泥漿和土渣的密度差，使土渣沉淀，沉淀后的泥漿進入貯漿池，貯漿池的容積一般為一個單元槽段挖掘量及泥漿槽總體積的2倍以上。沉淀池和貯漿池設在地上或地下均可，但要視現場條件和工藝要求合理配置。如采用原土造漿循環時，應將高壓水通過導管從鉆頭孔射出，不得將水直接注入槽孔中。3.3.5在容易產生泥漿滲漏的土層施工時，應適當提高泥漿粘度和增加儲備量，并備堵漏材料。如發生泥漿滲漏，應及時補漿和堵漏，使槽內泥漿保持正常。3.4槽段開挖3.4.1挖槽施工前應預先將連續墻劃分為若干個單元槽段，其長度一般為47

50、m。每個單元槽段由若干個開挖段組成。在導墻頂面劃好槽段的控制標記，如有封閉槽段時，必須采用兩段式成槽，以免導致最后一個槽段無法鉆進。3.4.2成槽前對鉆機進行一次全面檢查，各部件必須連接可靠，特別是鉆頭連接螺栓不得有松脫現象。3.4.3為保證機械運行和工作平穩，軌道鋪設應牢固可靠，道碴應鋪填密實。軌道寬度允許誤差為5mm，軌道標高允許誤差10mm。連續墻鉆機就位后應使機架平穩，并使懸掛中心點和槽段中心一致。鉆機調好后，應用夾軌器固定牢靠。3.4.4挖槽過程中，應保持槽內始終充滿泥漿，以保持槽壁穩定。成槽時，依排渣和泥漿循環方式分為正循環和反循環。當采用砂泵排渣時，依砂泵是否潛入泥漿中，又分為泵

51、舉式和泵吸式。一般采用泵舉式反循環方式排渣，操作簡便，排泥效率高，但開始鉆進須先用正循環方式，待潛水砂泵電機潛入泥漿中后，再改用反循環排泥。3.4.5當遇到堅硬地層或遇到局部巖層無法鉆進時，可輔以采用沖擊鉆將其破碎，用空氣吸泥機或砂泵將土渣吸出地面。3.4.6成槽時要隨時掌握槽孔的垂直精度，應利用鉆機的測斜裝置經常觀測偏斜情況，不斷調整鉆機操作，并利用糾偏裝置來調整下鉆偏斜。3.4.7挖槽時應加強觀測，如槽壁發生較嚴重的局部坍落時，應及時回填并妥善處理。槽段開挖結束后，應檢查槽位、槽深、槽寬及槽壁垂直度等項目，合格后方可進行清槽換漿。在挖槽過程中應作好施工記錄。3.5清槽3.5.1當挖槽達到設

52、計深度后，應停止鉆進，僅使鉆頭空轉而不進尺，將槽底殘留的土打成小顆粒，然后開啟砂泵，利用反循環抽漿，持續吸渣1015min，將槽底鉆渣清除干凈。也可用空氣吸泥機進行清槽。3.5.2當采用正循環清槽時，將鉆頭提高槽底100200mm，空轉并保持泥漿正常循環，以中速壓入泥漿，把槽孔內的浮渣置換出來。3.5.3對采用原土造漿的槽孔，成槽后可使鉆頭空轉不進尺，同時射水，待排出泥漿密度降到1.1左右，即認為清槽合格。但當清槽后至澆灌混凝土間隔時間較長時，為防止泥漿沉淀和保證槽壁穩定，應用符合要求的新泥漿將槽孔的泥漿全部置換出來。3.5.4清理槽底和置換泥漿結束1h后，槽底沉渣厚度不得大于200mm；澆混

53、凝土前槽底沉渣厚度不得大于300mm，槽內泥漿密度為1.11.25、粘度為1822s、含砂量應小于8%。3.6鋼筋籠制作及安放3.6.1鋼筋籠的加工制作，要求主筋凈保護層為7080mm。為防止在插入鋼筋籠時擦傷槽面，并確保鋼筋保護層厚度，宜在鋼筋籠上設置定位鋼筋環、混凝土墊塊。縱向鋼筋底端距槽底的距離應有100200mm，當采用接頭管時，水平鋼筋的端部至接頭管或混凝土及接頭面應留有100150mm間隙。縱向鋼筋應布置在水平鋼筋的內側。為便于插入槽內，利鋼筋底端宜稍向內彎折。鋼筋籠的內空尺寸，應比導管連接處的外徑大100mm以上。3.6.2為了保證鋼筋籠的幾何尺寸和相對位置準確，鋼筋籠宜在制作平

54、臺上成型。鋼筋籠每棱邊(橫向及豎向)鋼筋的交點處應全部點焊，其余交點處采用交錯點焊。對成型時臨時扎結的鐵絲，宜將線頭彎向鋼筋籠內側。為保證鋼筋籠在安裝過程中具有足夠的剛度，除結構受力要求外，尚應考慮增設斜拉補強鋼筋，將縱向鋼筋形成骨架并加適當附加鋼筋。斜拉筋與附加鋼筋必須與設計主筋焊牢固。鋼筋籠的接頭當采用搭接時，為使接頭能夠承受吊入時的下段鋼筋自重，部分接頭應焊牢固。3.6.3鋼筋籠制作允許偏差值為：主筋間距l0mm；箍筋間距20mm；鋼筋籠厚度和寬目l0mm；鋼筋籠總長度50mm。3.6.4鋼筋籠吊放應使用起吊架，采用雙索或四索起吊，以防起吊時因鋼索的收緊力而目起鋼筋籠變形。同時要注意在起

55、吊時不得拖拉鋼筋籠，以免造成彎曲變形。為避免鋼筋吊起后在空中擺動，應在鋼筋籠下端系上溜繩，用人力加以控制。3.6.5鋼筋籠需要分段吊入接長時，應注意不得使鋼筋籠產生變形。下段鋼筋籠入槽后.臨時穿鋼管擱置在導墻上，再焊接接長上段鋼筋籠。鋼筋籠吊入槽內時，吊點中心必須對準槽段中心，豎直緩慢放至設計標高，再用吊筋穿管擱置在導墻上。如果鋼筋籠不能順利地攝入槽內，應重新吊出，查明原因，采取相應措施加以解決，不得強行插入。3.6.6所有用于內部結構連續的預埋件、預埋鋼筋等，應與鋼筋籠焊牢固。3.7澆注水下混凝土。3.7.1混凝土配合比應符合下列要求：混凝土的實際配制強度等級應比設計強度等級高一級；水泥用量

56、不宜少于370kgm3；水灰比不應大于0.6；坍落度宜為1820cm，并應有一定的流動度保持率；坍落度降低至15cm的時間，一般不宜小于lh；擴散度宜為3438cm；凝土拌合物的含砂率不小于45%；混凝土的初凝時間，應能滿足混凝土澆灌和接頭施工工藝要求，一般不宜低于34h。3.7.2接頭管和鋼筋就位后，應檢查沉渣厚度并在4h以內澆灌混凝土。澆灌混凝土必使用導管，其內徑一般選用250mm，每節長度一般為2.02.5m。導管要求連接牢靠，接頭用橡膠圈密封，防止漏水。導管接頭若用法蘭連接，應設錐形法蘭罩，以防拔管時掛住鋼筋。導管在使用前要注意認真檢查和清理，使用后要立即將粘附在導管上的混凝土清除干凈

57、。3.7.3在單元槽段較長時，應使用多根導管澆灌，導管內徑與導管間距的關系一般是：導管內徑為150mm，200mm，250mm時，其間距分別為2m、3m、34m，且距槽段端部均不得超過1.5m。為防止泥漿卷入導管內，導管在混凝土內必須保持適宜的埋置深度，一般應控制在24m為宜。在任何情況下，不得小于1.5m或大于6m。，3.7.4導管下口與槽底的間距，以能放出隔水栓和混凝土為度，一般比栓長100200mm。隔水栓應放在泥漿液面上。為防止粗骨料卡住隔水栓，在澆注混凝土前宜先灌入適量的水泥砂漿。隔水栓用鐵絲吊住，待導管上口貯斗內混凝土的存量滿足首次澆筑，導管底端能埋入混凝土中0.81.2m時，才能

58、剪斷鐵絲，繼續澆筑。3.7.5混凝土澆灌應連續進行，槽內混凝土面上升速度一般不宜小于2mh，中途不得間歇。當混凝土不能暢通時，應將導管上下提動，慢提快放，但不宜超過300mm。導管不能作橫向移動。提升導管應避免碰掛鋼筋籠。3.7.6隨著混凝土的上升，要適時提升和拆卸導管，導管底端埋入混凝土面以下一般保持24m。不宜大于6m，并不小于1m，嚴禁把導管底端提出混凝土上面。3.7.7在一個槽段內同時使用兩根導管灌注混凝土時，其間距不應大于3.0m，導管距槽段端頭不宜大于1.5m，混凝土應均勻上升，各導管處的混凝土表面的高差不宜大于0.3m，混凝土澆筑完畢，終澆混凝土面高程應高于設計要求0.30.5m

59、，此部分浮漿層以后鑿去。3.7.8在澆灌過程中應隨時掌握混凝土澆灌量，應有專人每30min測量一次導管埋深和管外混凝土標高。測定應取三個以上測點，用平均值確定混凝土上升狀況，以決定導管的提拔長度。3.8接頭施工3.8.1連續墻各單元槽段間的接頭型式，一般常用的為半圓形接頭型式。方法是在未開挖一側的槽段端部先放置接頭管，后放入鋼筋籠，澆灌混凝土，根據混凝土的凝結硬化速度，徐徐將接頭管拔出，最后在澆灌段的端面形成半圓形的接合面，在澆筑下段混凝土前，應用特制的鋼絲刷子沿接頭處上下往復移動數次，刷去接頭處的殘留泥漿，以利新舊混凝土的結合。3.8.2接頭管一般用10mm厚鋼板卷成。槽孔較深時，做成分節拼

60、裝式組合管，各單節長度為6m、4m、2m不等，便于根據槽深接成合適的長度。外徑比槽孔寬度小1020mm，直徑誤差在3mm以內。接頭管表面要求平整光滑，連接緊密可靠，一般采用承插式銷接。各單節組裝好后，要求上下垂直。3.8.3接頭管一般用起重機組裝、吊放。吊放時要緊貼單元槽段的端部和對準槽段中心，保持接頭管垂直并緩慢地插入槽內。下端放至槽底，上端固定在導墻或頂升架上。3.8.4提拔接頭管宜使用頂升架(或較大噸位吊車)，頂升架上安裝有大行程(12m)、起重量較大(50100t)的液壓千斤頂兩臺，配有專用高壓油泵。3.8.5提拔接頭管必須掌握好混凝土的澆灌時間、澆灌高度、混凝土的凝固硬化速度，不失時