年产2万吨甲酸（85w％）生产工艺过程分析

1、华东理工大学工 程硕 士 学 位 论文第 I 页年产 2 万吨甲酸 C 8 5 w % )生产工艺过程分析摘 要充矿集团鲁南化肥厂为发展碳一化工产品， 拟采用本厂充裕的甲醇和一氧化 碳为原料，建设年产2 万吨甲酸 ( 8 5 w o/ a )装置。本论文查阅了国内外文献，调研了甲酸生产的技术发展趋势和市场状况， 阐述了甲酸生产的工艺原理。 论文提 出了 年产2 万吨甲酸 ( 8 5 w %) 的工艺技术路线， 采用变压吸附制备一氧化碳， 甲醇拨基化合成与精馏制备甲酸甲A ll, ， 甲酸甲 酷水解和精馏生产甲酸， 论文对甲酸生产工艺过程、 各步骤操作条件、自 控、 公用工程等进行了说明和分析， 还对 装置的经济指标进行了 估算和分析。 研究结果表明， 在充矿集团鲁南化肥厂建设 一套年产2 万吨甲酸 ( 8 5 w o/ o )装置在技术上是可行的，在经济上是有显著效益的。关键词:甲酸，甲酸甲酷，甲醇，拨基化，工艺分析第 I I 页华东理工大学1 程硕士学 位论文T e c h n o l o g i c a l p r o c e s s a n a l y s i s f o r 2

2、 0 k t / a f o r m i c a c i d ( 8 5 w %)ma n u f a c t u r e sAb s t r a c tI n o r d e r t o d e v e l o p C I c h e m i c a l p r o d u c t s , L u n a n f e rt i l i z e r p l a n t o f Y a n m i n e g r o u p p l a n s t o c o n s t r u c t a n a p p a r a t u s o f ma n u f a c t u r e 2 0 k t f o r m i c a c i d ( 8 5 w %) a n n u a l l y w i t h u n s t i n t e d p r o d u c t s o f m e t h a n o l a n d c a r b o n m o n o x i d e a s i t s r a w m a t e r i a l . T h i s d i s s e r t

3、a t i o n c o n s u l t s t h e re l a t e d r e f e r e n c e s i n s i d e a n d o u t s i d e c h i n a , i n v e s t i g a t e s t h e t e c h n i c a l d e v e l o p m e n t t r e n d s a n d m a r k e t s t a t u s a n d e x p a t i a t e s t h e t e c h n i c a l p r in c ip l e o f f o r m i c a c id p r o d u c t i o n . I t a l s o p u t s f o r w a r d t h e t e c h n o l o g i c a l p r o c e s s f o r 2 0 k t f o r m i c a c i d ( 8 5 w %) m a n u f a c t u r e s a n n u a l l y . D

4、 u r in g t h i s p r o c e s s , c a r b o n m o n o x i d e i s p r o d u c e d b y p r e s s u re s w in g a d s o r p t i o n ( P S A ) a n d m e t h y f o r m a t e b y c a r b o n y l a t i o n o f m e t h a n o l a n d r e c t i f y i n g , f o r m i c a c i d i s t h e n p r o d u c e d t h r o u g h h y d r o ly z i n g a n d r e c t i f y i n g o f m e t h y l f o r m a t e . I n t h e e n d , t h i s d i s s e rt a t i o n e x p l a i n s a n d a n a l y z e s t h e t e c h n o l o g

5、i c a l p roc e s s , o p e r a t i o n c o n d i t i o n s , a u t o m a t i c c o n t r o l a n d u t i l i t i e s . T h e e c o n o m i c in d e x o f t h e a p p a r a t u s i s a l s o e s t im a t e d a n d a n a l y z e d . R e s u l t s s h o w s i t i s f e as ib l e t e c h n i c a l l y a n d w i l l m a d e n o t a b l e e c o n o m i c b e n e f i t t o c o n s t ru c t a n a p p a r a t u s o f m a n u f a c t u r e 2 0 k t / a f o r m i c a c i d ( 8 5 w %) i n L u n a n f e r t

6、i l i z e r p l a n t o f Y a n m i n eg rou p . K e y w o r d s : f o r m i c a c i d ; m e t h y l f o r m a t e ; m e t h a n o l ; c a r b o n y l a t i o n ; p r o c e s s a n a l y s i s作者声明我郑重声明:本人烙守学术道德，崇尚严谨学风口所呈交的学位论文， 是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外， 本论文不包含任何他人己 经发表或撰写过的内容。论文为本人亲自 撰写，并对所写内容负责。论 文 作 者 签 名 : 、 长 咨 、 森7 -0 e S年 8 月 2 . 0日华东理工大学工程硕士学 位论文第 1 页第一章前言1 . 1 甲酸甲酷、甲酸简介1 . 1 . 1 甲酸甲醋甲 酸甲 醋 ( M e t h y l F o r m a t e， 简称M F ) 是无色有愉快气味的 液体， 易溶于 水和醇、 醚等多数有机溶剂，在碱性溶液中能皂化，与空气

7、形成爆炸混合物，略有腐蚀性，其他物 理性质见表 1 . 1 。甲酸甲酷的这些物理性质表明它可以与液化石油气 ( L P G) 相似的形式进 行储存、 处理和运输D 1在低于2 0 0 的温度下，通过适当催化剂，甲酸甲酷几乎全部按下式分解:H C O O C H 3 -C H 3 0 H + C O 1 - ( 1 )由 式 1 - ( 1 ) 可知，甲 酸甲醋可作为高纯度一 氧化碳的来源和携带体。 若在更高的 温 度下裂解，甲醇就进一步分解成一氧化碳和氢。因此甲酸甲醋可以看作是一种运输和存储方便的合成气 ( C O + H 2 ) 源。此外，M F有毒，并对中枢神经有麻痹作用，可以作为溶剂和杀虫剂。目 前它主要的工业用途是水解制甲酸、甲酞胺及碳酸二甲醋等。沸点 ( l a t m )甲 酸甲 醋 的 物 理 性 质 12 1熔 点相对密度 ( 山 2 0 )折射率 ( 2 0 1 C )闪点表 1 . 13 1 . 8 C0 . 9 4 7 2- 1 9 自燃点- 9 9 名 *C1 . 3 4 3 14 5 61C燃烧热 ( 2 5 0C)一7 9 . 5 KJ / mo l生成热

8、( 2 5 C)- 3 7 8 . 2 KJ / mo t1 . 1 . 2甲酸甲酸是无色透明、具有强腐蚀性和辛辣刺激酸味的挥发性液体。常压沸点 1 0 0 . 8 0C 凝固点 8 .4 0C 。甲酸能溶于水和某些溶剂中，与苯、四氯化碳、甲苯部分互溶，甲酸的物 理性质见表 2和表 3 。甲酸和水形成共沸物，7 7 . 5 % ( 质量分数)甲酸时共沸点 1 0 7 . 3 C ( O . 1 M p a ) . 8 3 .2 %( 质量分数)甲 酸时共沸点1 3 4 .6 C ( 0 .2 4 M p a ) o表1 . 2 甲 醉物理 性质3 1沸点/ 1 0 0 . 81 0 0 0C 时 汽化热/ ( J / g )4 3 5凝固点/ 8 . 42 5 下燃烧热 ( 液态)/ ( K J 如o f)- 2 5 4 名密 度P 4 c 15 / ( 9 / C M )1 . 2 2 6 52 5 下生成热 ( 液态) / ( K J / m o l)- 1 0 5 . 72 5 表面张力/ ( M n / m )3 7 . 0闪点 ( 开杯试验) / 5 92 5 0C 戮度 /

9、 ( m p a .s )1 . 5 7自燃点/ 4 8 02 5 比 热容/ ( J / ( g .k ) 2 . 1 5 1 在空气中爆炸极限 ( 体积分数) / %1 4 33 4 . 0熔融规 ( k J / m o l )1 2 . 0 8第 2 页华东理工大学工 程 硕士 学 位论文表1 .3 甲 酸 蒸 汽 压3 1温度/ 0 . 08 251 2 . 5 72 0 .0 02 9 . 9 63 9 . 9 8蒸汽压 / k p a1 . 4 8 82 . 3 9 23 . 0 2 94 .4 7 37 . 2 4 71 1 . 3 6温度/ 4 9 . 9 35 9 387 0 .0 47 9 . 9 31 0 0 .0 81 1 . 0 2蒸汽压/ k p a1 7 . 4 32 5 . 6 93 7 .415 2 . 7 41 0 1 . 6 61 3 5 . 6 71 . 2该装置建在充矿鲁南化肥厂的优势充矿集团为了发展非煤产业，占 领煤化工技术的至高点，将万吨级煤制油装置建设在 充矿鲁南化肥厂，为了该装置开车气体配比的需要，在中试装置现场新上了一套水煤气气体净化装置，该净化装置没有变换炉， 所产气体中C O含量高。此外，充矿鲁南化肥厂的 水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心拥有一套千吨级的甲醇 c 基化法生产甲酸甲N HI 的 柔性装置，该装置培养了一大批有操作经验的操作工，另外我厂有丰富的公用工程资源， 该装置的废气、废水的处理都可以 依托老厂的设备，此外我厂拥有 巧万吨/ t E 的甲 醇生产装置，具有很大的原料优势。1 . 3论文的目 的和意义本文综合分析了国外甲 酸生产工艺的流程，同时结合充矿鲁南化肥厂公 用工程、千吨 级甲酸甲醋柔性装置和原料的实际情况，提出了应用甲醇和一氧化碳低压毅基法合成甲酸 甲酷，而后再将甲酸甲酷水解精馏得到合格的甲酸产品的工艺是可行的，同时对甲酸生产 工艺过程及整体装置的经济指标进行了 详细分析和讨论，并由 此得出 结论， 利用充矿鲁南 化肥厂原有的公用工程和原料优势，建设年产2 万吨的甲酸 ( 8 5 w % )生产装置工艺上是可行的，是有很大经济效益的。华东理工大学工程硕 士学 位论文第

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