Колпачковая тарелка
Тарелка представляет стальной диск с отверстиями для паровых потоков, приваренных к тарелкам. Сверху над парубком расположены колпачки с прорезями (d = 60-80 мм, длина прорези 15,20,30 мм). Для создания необходимого уровня жидкости на тарелке его снабжают сильной перегородкой. Переливная перегородка образует карман, в который погружается сливное устройство верхней тарелки. Жидкость заполняет тарелку, прорези колпачков погружены в жидкость, пар проходит через патрубки щели колпачков и барбатируют через слой жидкости. Давление газов и жидкости перекрестное. Колпачковые тарелки имеют радиальный или диаметральный перелив.
Материал – из Сu, чугуна, керамики, пластмассы.
Достоинства: стабильная работы при разных скоростях газа расходах жидкости, КПД = 75-80%.
Недостатки: сложная конструкция, металлоемкие трудно чистить, дорогое.
Ситчатая тарелка
Тарелка – это диск с отверстиями d = 2-6 мм. Отверстия расположены по вершинам ∆. Газ проходит через отверстия в тарелке и распространяется в жидкости в виде струй пузырьков. При малой ω газа жидкость проваливается сквозь отверстия на нижней тарелке при этом массопередача ухудшается. Поэтому скорость газа должна быть определенной, чтобы держать жидкость на тарелке.
Достоинства: простое устройство, малое гидравлической сопротивление, малая металлоемкость.
Недостатки: может работать в узком диапазоне ω газа, нельзя работать с загрязненными средами.
Обоснование места размещения предприятия
На территории Томской области сосредоточена богатые природные ресурсы: нефть, газ, лес, редкие металлы, торф и др.
Строительство производства формалина было обусловлено:
- Потребностью промышленности в формалине по стране в шести районах Сибири.
- Наличие сырья – производство метанола мощностью 750 тыс.т./год
- Наличие формалинопотребляющего производства карбамидных смол мощностью 200 тыс.т./год
Обеспечение потребности действующего производства в паре, горячей воде на отопление, вентиляцию и горячего водоснабжения, предусмотрено установкой двух водогрейных котлов типа КВГМ – 100 производительностью 100 гкал/ч каждый.
Обеспечение производства в электроэнергии от ГПП – 1 и ГПП – 2, установленных на территории ТНХК.
Водоснабжение производственной водой осуществляется насосной станцией 1 – го подъема (НС – 1), установленный на берегу реки Томь и насосной станцией 2 – го подъема (НС – 2), расположенный на территории ВОС ТНХК. Водоснабжение хозяйственной питьевой водой обеспечивается НСВ – 4, расположенной на территории ВОС ТНХК.
1.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДИМОЙ ПРОДУКЦИИ
Выпускаемый готовый продукт - формалин технический.
Предусмотрен выпуск товарного формалина, с массовой долей формальдегида 37 %, соответствующего ГОСТ 1625-89, а также концентрированного формалина, с массовой долей формальдегида до 50 %, используемого для внутреннего потребления в производстве карбосмол.
Формалин является водным раствором формальдегида и метанола в воде.
Эмпирическая формула формальдегида: СН2 О.
Структурная формула формальдегида:
Молярная масса 30 кг/моль.
При охлаждении газообразный формальдегид переходит в жидкость, которая кипит при -19 0С, а при -118 0С замерзает, превращаясь в твердое кристаллическое вещество.
Как в жидком, так и в газообразном состоянии формальдегид неустойчив и легко полимеризуется, особенно в присутствии влаги. Поэтому формальдегид транспортируется и хранится либо в растворах, либо в виде полимера. Формальдегид хорошо растворяется в воде и спиртах. В водных растворах формальдегид не сохраняется в мономерной форме, а вступает в химическое взаимодействие с водой с образованием гидратов (метиленгликолей):
СН2 О + Н2 О → СН2 (ОН)2 + Q кДж/кг (1.2)
При обычных температурах водные растворы формальдегида мутнеют, вследствие выпадения в осадок продуктов полимеризации - полиоксиметиленгликолей.
Для предохранения концентрированных растворов формальдегида от полимеризации к ним добавляют стабилизаторы. Основным промышленным стабилизатором служит метанол.
По физико-химическим показателям технический формалин должен соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1.
Таблица 1 - Нормы требования технического формалина по физико-химическим показателям
| Наименование показателей | Норма для марки | |
| ФМ ГОСТ 1625-89 | ||
| Высший сорт ОКП 241731 0120 | Первый сорт ОКП 241731 0130 | |
| 1. Внешний вид | Бесцветная прозрачная жидкость. При хранении допускается образование мути или белого осадка, растворимого при температуре не выше 40 оС. | |
| 2. Массовая доля формальдегида,% | 37,2 + 0,3 | 37,0 + 0,5 |
| 3. Массовая доля метанола, % | 4 – 8 | 4 - 8 |
| 4. Массовая доля кис- лот в пересчете на муравьинную кислоту, %, не более | 0,02 | 0,04 |
| 5. Массовая доля железа, %, не более | 0,0001 | 0,0005 |
| 6. Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более | 0,008 | 0,008 |
Примечание:
1. Для технического формалина марки ФМ допускается, по согласованию с потребителем, устанавливать норму по показателю 3 не более 10 %.
2. Показатели 5 и 6 определяются по требованию потребителя.
Физические свойства технического формалина зависят от содержания в нем формальдегида и метанола и меняются в пределах:
Плотность, кг/м3 1077-1116
Температура кипения, оС98,9
Удельная теплоёмкость, Дж/(кг*К)3352
Вязкость, сП2,45-2,58
Формалин широко применяется в промышленности для изготовления синтетических смол, пластических масс, органических красителей, различных клеящих материалов, лаков, лекарственных препаратов и других продуктов. Формалин используется также в сельском хозяйстве для протравливания семян, в кожевенной промышленности для дубления кож, в медицине и животноводстве как антисептическое средство и т.п
1.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ, МАТЕРИАЛОВ И ПОЛУПРОДУКТОВ
Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов в таблице 2.
Таблица 2 – Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов
| Наименование сырья, материа - лов и полупродуктов | Государственный или отраслевой стандарт, СТП, ТУ, регламент | Показатели по стандарту, обязательные для проверки | Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями |
| 1.Метанол - яд синтетический | ГОСТ 2222-95 | 1.1. Плотность, | 0,791-0,792 |
| 2.Вода демине-рализованная | Технолог. регламент №4 производства тепла, пара и воды. | 2.1. Жесткость, ммоль/ дм3 2.2. Содержание железа, мг/дм3 2.3. рН | не более 0,005 не более 0,05 6,5 – 7,5 |
| 3.Кислота азотная концентрирован-ная | ГОСТ 701-89 | 3.1.Массовая доля азотной кислоты,% | 98,2 |
| 4.Едкий натр | ГОСТ 2263-79 | 4.1.Массовая доля едкого натра (марка «РР»),% | не менее 42 |
| 5.Оборотная вода. | Технолог. регламент установки оборотного водоснабжения. | 5.1. Содержание взвешенных частиц, мг/дм3 5.2. Общая жесткость, ммоль/дм3 | не более 20 не более 5 |
| 6.Пар | Технолог. регламент производства тепла, пара и воды. | 6.1. Давление, кгс/см2 6.2. Температура, оС | 18 - 25 + 350 |
| 5.Природный газ. | 1.Состав, объёмная доля, %: - метан - этан - пропан - бутан - азот - двуокись углерода 2. Плотность кг/м3 | 86 - 97 1,5 - 4 1 - 6 0 - 4 1 - 2 0 - 1 0,741 |
1.4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Метод производства формалина из метанола состоит в получении формальдегида на катализаторе "серебро на носителе" при температуре (550-700) °С с последующей абсорбцией его водой и ректификацией.
Процесс получения формалина для одной технологической нитки состоит из следующих стадий:
- получение метаноло – воздушной смеси,
- синтез формальдегида
-абсорбция формальдегида с получением "формалина-сырца",
- ректификация "формалина-сырца".
Общими для всех ниток узлами являются:
-сбор и переработка некондиционных и дренируемых продуктов,
-очистка газовых выбросов,
-сжигание абгазов на факельной установке
-теплоснабжение, сбор и перекачка конденсата
Вспомогательными узлами являются:
- приготовление катализатора,
- складирование и отгрузка формалина,
- термическое обезвреживание отходов.
ХИМИЗМ ПРОЦЕССА.
Образование формальдегида происходит при прохождении метаноло -воздушной смеси через слой катализатора "серебро на носителе" при температуре в зоне контактирования:(550-600) °С при работе в "мягком" режиме, (660-700) °С при работе в "жестком" режиме.
Образование формальдегида осуществляется в результате протекания параллельных реакций простого и окислительного дегидрирования метанола:
СН3 ОН → СН2 О + Н2 - 93,4 кДж/моль (1.3)
СН3 ОН + 1/2 О2 → СН2 О + Н2 О + 147,4 кДж/моль (1.4)
Наряду с этими реакциями в системе протекает целый комплекс побочных превращений.
СН3 ОН + 2/3 О2 → СО2 + 575,1 кДж/моль(1.5)
СН2 О + 1/2 О2 → НСООН + 270,4 кДж/моль(1.6)
НСООН + 1/2 О2 → СО2 + Н2 О + 14,5 кДж/моль(1.7)
НСООН → СО + Н2О - 53,7 кДж/моль(1.8)
СН2 О → СО + Н2 + 1,9 кДж/моль (1.9)
2 СН2 О + Н2 О → СН3 ОН + НСООН + 122,0 кДж/моль(1.10)
Н2+ 1/2 О2 → Н2 О + 241,8 кДж/моль(1.11)
2 СН3 ОН → СН2 (ОСН3 )2 + Н2 О + 131,0 кДж/моль(1.12)
СО + 1/2 О2 → СО2 + 283,0 кДж/моль(1.13)
2 СО → СО2 + С + 172,5 кДж/моль (1.14)
Реакции (3) и (4) являются равновесными. Доля метанола израсходованного по реакции (4) составляет около 60 %, а остальное, по реакции (3).
Превращение метанола в формальдегид происходит в результате контакта молекул спирта с кислородом, хемосорбированным на атомах серебра, т.е. активными центрами катализатора являются поверхностные окислы серебра. Процесс получения формальдегида в целом сопровождается выделением тепла, за счет которого поддерживается необходимая температура в зоне контактирования и равновесие реакции дегидрирования смещается вправо.