Производство формальдегида – мономера для получения термореактивных смол

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Обоснование выбора метода производства 9
1.2 Физико–химические основы производства 12
1.3 Характеристика сырья и готового продукта 13
1.3.1 Формалин технический ГОСТ 1625-89. 13
1.3.2 Исходное сырье, материалы и полупродукты 14
1.4 Описание технологической схемы 15
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 21
3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, И ОПИСАНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 30
3.1 Расчеты секции контактирования 30
3.1.1 Тепловые расчеты 30
3.1.2 Технологические расчеты 34
3.2 Расчеты подконтактного холодильника 35
3.2.1 Тепловые расчеты 35
3.2.2 Расчет поверхности теплопередачи 37
3.3 Механические расчеты основного аппарата 43
3.3.1 Расчет толщины стенок аппарата 43
3.3.2 Расчет массы аппарата 47
3.3.3 Выбор опоры 48
3.3.4 Расчет обечайки на действие осевой сжимающей силы 49
3.3.5 Расчет на ветровую нагрузку 50
3.3.6 Выбор монтажных штуцеров 57
3.3.7 Описание вспомогательного оборудования 57
Заключение 61
Список используемых источников…………………………………………… 62

Весь текст будет доступен после покупки

Формальдегид как промышленный продукт стали получать более ста лет назад. В 1859 г известный русский ученый Бутлеров А.М, открыл структуру формальдегида, а в 1868 г немецкий ученый Гофман А.В. предложил промышленный способ его получения, при пропускании смеси паров метилового спирта с воздухом через раскаленную платиновую спираль.
В 1859 году А. М. Бутлеров впервые получил формальдегид, синтезом метиленгликоля путём гидролиза метиленацетата, который был сначала синтезирован взаимодействием уксуснокислого серебра и йодистого метилена. Бутлеров проводя опыт у полученного раствора формальдегида отметил характерный запах, но ему не удалось узнать, что неустойчивый гликоль, который разлагается на воду и формальдегид. Твёрдый полимер формальдегида, получил Бутлеров взаимодействием йодистого метилана и щавелевокислого серебро. CH2 I 2+HgO> HgI 2+CH2O.
А. Гофман в 1868 году получил формальдегид при пропускании паров метанола с воздухом через нихромовую спираль. Это легло в основу современных методом производства формальдегида [1], Большое количество товарного формальдегида производится в воднометальных растворов. Продукт содержащий 36-37 % формальдегида и 6-12 % метанола, получил название формалина, который имел большое распространение.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обоснование выбора метода производства
Переработка метанола в формальдегид осуществляется несколькими способами:
1) Каталитическое окисление метанола на металлических катализаторах;
2) Каталитическое окисление метанола на оксидных катализаторах;
3) Окисление природного газа и низших парафинов.
В первом случае катализатором изначально выступала медь, но серебро доказало, что оно и его сплавы более эффективны, чем медь. Это привело к тому, что серебряные катализаторы полностью вытеснили медные. И при этом серебряные и медные катализаторы занимают доминирующую позицию по применению, чем какие–либо другие металлические контакты.
Реакция проходит при температурах 500–600 °С и атмосферном давлении. Сущность метода состоит в парофазном окислении и дегидрировании метанола кислородом воздуха в реакторе с последующим поглощением продуктов реакции водой. Окислительная конверсия метанола на серебре проводится при соотношении метанол : воздух выше верхнего предела взрывоопасной концентрации, так как смеси метанола с воздухом взрывоопасны. Поэтому метанол берут в большом избытке [2,3].

СН3ОН + ?О2 > СН2О + Н2О + Q (147,4кДж/моль); (1.1.1)
СН3ОН > СН2О + Н2 – Q (93,4 кДж/моль); (1.1.2)
Н2 + ?О2 > Н2О + Q (241,8 кДж/моль). (1.1.3)

Одновременно с этим протекают побочные реакции, которые снижают выход формальдегида и повышают расход метанола. Выход формальдегида достигает 80–85 % при конверсии метанола 85–90 %. Так как окислительное дегидрирование проводят при недостатке кислорода, глубокое окисление не получает значительного развития. Дегидрирование, инициируемое кислородом, протекает быстрее, поэтому процент побочных реакций очень мал [1].
Во втором случае используют железо-молибденовые катализаторы, которые работают по оксилительно–восстановительному механизму:
СН3ОН + 2МоО3 > СН2О + Н2О + Мо2О5; (1.1.4)
Мо2О5 + ?О2 > 2МоО3; (1.1.5)
Реакция идет при 350–430 °С в избытке кислорода, поскольку в противном случае под действием метанола и формальдегида катализатор восстановится. Из этого вытекает следующая особенность получения формальдегида на оксидных катализаторах: реакция идет ниже предела взрываемости, а именно при содержании метанола и воздуха 7–8 %.[2]
Процесс отличается высокой степенью конверсии метанола – 99 %, а также сильной экзотермичностью, что заставляет использовать трубчатые реакторы с охлаждением. Этот способ позволяет получать формалин – 37 % с содержанием метанола не выше 0,5 % и с крайне низким содержанием муравьиной кислоты, менее 0,02 % [1].

Весь текст будет доступен после покупки

. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: учебник для студентов химикотехнологических специальностей вузов. – Москва: Альянс, 2013. – 592 с.
2. Огородников С.К. Формальдегид. – Л: Химия, 1984. – 280 с.
3. Тимофеев В.С. Принципы технологии основного органического синтеза. Пособие для вузов.- 3-е изд. Перераб. И допол.- М.: Высшая школа, 2010.
4. Кутепов А.Н. Общая химическая технология: учебник для вузов.- М.; Академкнига, 2005.
5. Гутник С. П., Сосонко В. Е., Гутман В. Д. Расчеты по технологии органического синтеза: Учеб. пособие. – М: Химия, 1988. – 272 с.
6. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971.–784 с.
7. Справочник азотчика / Под. Ред. Мельникова Е. Я. В 2-х т. – М.: Химия, 1987. – 464 с.
8. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1981. – 560 с
9. Основные процессы химической технологии. Пособие к проектированию/ под ред. Ю.И.Дытнерского.- М.: Химия, 2001.- 496 с.
10. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – Л.: Машиностроение, 1970. – 752 с.

Весь текст будет доступен после покупки