2 Технологічна частина

2.1 Фізико-хімічна характеристика вихідної сировини, матеріалів і продуктів

Таблиця 2.1 – Фізико-хімічна характеристика вихідної сировини й матеріалів

Найменування речовини	Молекулярна формула	Молярна маса, г/моль	Характеристика деяких фізичних властивостей	Стандарт
Метанол технічний	СН3ОН	32	Щільність при 20 °С ρ = 0,791÷0,792	ДСТУ 3057 – 95
Конденсат паровий	Н2О	18	Зміст NH3 1 мг/дм3, хлорид-іонів 2 мг/л, рН = 7,9÷9,2	СТП 6 – 52 – 96 з изм. № 1
Пара	Н2О	18	Тиск Ризб = 0,55 МПа	—
Вода зворотнього циклу	Н2О	18	Тиск не менш 0,25 МПа температура не менш 28 °С	—
Азот газоподібний технологічний	N2	28	Тиск не менш 0,3 МПа частка кисню не більше 3 %	—
Повітря технологічне	—	29	Тиск 0,3÷0,5 МПа	—
Повітря СТОСІВ	—	29	Тиск 0,29÷0,31 МПа	СТП 3 – 161 – 2002
Розсіл	—	—	Тиск не більше 1,4 МПа, температура -10 ÷ -18 °С	—
Надсмольна вода	—	—	Масова частка СН2Про не більше 12 %, сухого залишку не більше 0,03, рН не менш 7	—
Масло індустріальне 40А	—	—	—	ДЕРЖСТАНДАРТ 20799 – 88

Таблиця 1.2 – Фізико-хімічна характеристика продукту

Фізико-хімічна характеристика	Значення параметра
Марка	ФМ (стабілізований метанолом)
Зовнішній вигляд	Безбарвна прозора рідина, при зберіганні допускається утворення каламуті або білого осаду, розчинного при температурі вище 40 °С (ДЕРЖСТАНДАРТ 1625 – 89)
Масова частка формальдегіду, %	ВР 37,2 ± 0,3 ПС 37,0 ± 0,5
Масова частка метанолу, %	ВР 4 ± 8 ПС 4 ± 8
Масова частка кислот у перерахуванні на мурашину, не більше %	ВР 0,02 ПС 0,04
Масова частка заліза, не більше %	ВР 0,0001 ПС 0,0005
Масова частка залишку після прожарювання, не більше %	ВР 0,008 ПС 0,008

2.2 Опис технологичного процессу та розробка технологічної схеми

2.2.1 Розробка технологічної схеми

Метанол з лінії нагнітання насосів беззупинно подається по трубопроводу в спиртовипарювач СП з об'ємною витратою не більше 2200 л/г. У трубопровід подачі метанолу подається конденсат паровиї з об'ємною витратою не більше 1200 л/г. Масова частка метанолу у метанольно-водній суміші, що надходить у спиртовипарювач, підтримується автоматично в межах від 60 до 80 % і регулюється подачею конденсату в спиртовипарювач.

Спиртовипарювач являє собою вертикальний циліндричний апарат з камерою, що гріє, краплеотбійником і барботером [19].

Температура рідкої фази в спиртовипарювачі підтримується в межах від 72 до 82 °С шляхом безперервної подачі циркуляційного конденсату в камеру, що гріє, спиртовипарювач й залежить від температури циркуляційного конденсату, що повинна бути від 74 до °95 С.

Циркуляційний конденсат, безупинно циркулюючи за схемою: теплообмінник спиртовипарювача - насос циркуляційного конденсату Н1 - підконтактний холодильник - теплообмінник циркуляційного конденсату АТ6 - теплообмінник спиртовипарювача, здійснює охолодження реакційних газів і нагріває рідку фазу в спиртовипарювачі до заданих температур.

Температура циркуляційного конденсату регулюється шляхом зміни кількості конденсату, що подається в теплообмінник і в байпас теплообмінника циркуляційного конденсату. Тому що кількість теплоти, що віддається реакційними газами, більше необхідного для підтримки робочого значення температури рідкої фази в спиртовипарювачі, то надлишок тепла знижується оборотною водою, що подається в теплообмінник циркуляційного конденсату [19].

Повітря з напірного колектора надходить у спиртовипарювач СП. Тиск повітря в напірному колекторі підтримується не більше 0,063 МПа. Об'ємна витрата повітря в спиртовипарювачі підтримується в межах від 1400 до 2000 м³/г. Барботируючи у спиртовипарювачі через метанольно-водну суміш, повітря насичується парами метанолу й води. Отримана парогазова суміш надходить у перегрівач АТ1, де нагрівається пором для попередження конденсації з її рідини до температури не менш 100°С [19].

Після перегрівача парогазова суміш крізь вогнеприпинувач ОП, призначений для запобігання проскакування полум'я з контактного апарата у спиртовипарювач при аварійній ситуації, надходить у контактний апарат РТ.

Контактний апарат являє собою вертикальний циліндричний апарат, змонтований на підконтактному холодильнику. На трубну дошку подконтактного холодильника укладається мідна (або нержавіюча) сітка, потім мідні перфоровані ґрати й мідна (або нержавіюча) сітка. На сітку засипається каталізатор. Висота шару каталізатора 76 мм, термін служби - не менш 120 доби. На верхній шар каталізатора укладається мідна (або нержавіюча) сітка.

Температура в зоні реакції підтримується в межах від 650 до 750 °С.

На виході із зони контакту реакційні гази різко охолоджуються в підконтактному холодильнику до температури не більше 120 °С и надходять у нижню частину поглинальної колони КЛ [19].

Проходячи знизу нагору по колоні, гази контактують із рідиною, що рухається протитоком. При цьому формальдегід і метанол поглинаються рідиною, а непоглинені гази з верхньої частини колони КЛ направляються на додаткове поглинання в скрубер АР системи вловлювання.

При поглинанні формальдегіду й метанолу водою й при їхній конденсації виділяється велика кількість тепла. Для відводу тепла передбачені примусова циркуляція й охолодження формаліну у виносних холодильниках з наступною його подачею в колону.

Поглинальна колона формаліну КЛ являє собою циліндричний вертикальний зварений апарат з нержавіючої сталі висотою 16,850м і діаметром 1,812 м. По висоті колона має 37 ковпачкових тарілок і 3 (7, 22, 31) глухих [19].

Примусова циркуляція формаліну по колоні здійснюється в такий спосіб:

• формалін з кубової частини колони поглинання формаліну надходить на всас насосів Н2. З лінії нагнітання насосів формалін подається в холодильник АТ2, де охолоджується зворотньою водою.

Охолоджений формалін подається на 21-у тарілку, а надлишок як готовий продукт направляється на склад.

• формалін із середньої (другий) глухої тарілки надходить на всас насосів Н3, прокачується крізь холодильник АТ3, де прохолоджується зворотньою водою й подається на 30-у тарілку колони.

• формалін з верхньої (третьої) глухої тарілки надходить на всас насосів Н4, потім прокачується крізь холодильник АТ4, де охолоджується зворотньою водою й подається на 37-ю тарілку колони [19].

Надлишок рідини з кожної глухої тарілки крізь переливні пороги по зовнішніх переливах самопливом перетікає на нижчележащу ковпачковую тарілку. Рідина, перетікаючи з тарілки на тарілку й насичуючись формальдегідом і метанолом, попадає у кубову частину поглинальної колони. Рівень у кубі колони підтримується шляхом відкачки частини формаліну на склад готової продукції. Температура в кубі колони повинна бути від 60 до 90 °С [19].

У верхню частину колони подається охолоджена рідина системи вловлювання або охолоджений паровий конденсат з об'ємною витратою не більше 1200 л/г залежно від концентрації формаліну у кубовій частині колони.

Перехід газу з однієї частини колони в іншу здійснюється по зовнішніх газових трубопроводах, розташованим у глухих тарілках.

Скрубер АР являє собою вертикальний циліндричний апарат з десятьма ковпачковими тарілками по висоті. Уловлювання метанолу й формальдегіду з газу в скрубері здійснюється рідиною, що циркулює за схемою: збірник Е (-холодильник АТ5 - насос Н5 – скрубер [19].

З нижньої частини скрубера АР рідина по «качці» зливається в збірник Е. Рідина зі збірника Е подається на холодильник АТ5, де прохолоджується оборотною водою, і далі надходить на всас насосів Н5.

З лінії нагнітання насосів рідина подається на зрошення скрубера АР з об'ємною витратою 2 – 5 м³/г, а також на зрошення поглинальної колони КЛ.

Гази, що відходять, з температурою не більше °40 С надходять у циклон ВД, де відділяється краплинна волога, що втримується у газах, що відходять.

Гази, що відходять, після циклона ВД скидаються в атмосферу або подаються на утилізацію [19].