论甲醛生产的消耗

“银法”甲醛生产的消耗
“银法”甲醛生产工艺与“铁钼法”生产工艺相比具有投资少、设备结构简单、易操作、能耗较低、催化剂再生循环容易等特点，目前在国内工业甲醛生产装置中占有绝对的主导地位。

“银法”甲醛生产工艺经过多年的发展与改进，又分为传统、尾气（烟气）循环法、甲醇（甲醛）循环法三种工艺，从根本上没有区别，只是原料气的制备、甲醛的吸收及热回收方式有所不同，原料甲醇的消耗量没有很大的差异。

其核心设备氧化反应器均采用管板式列管换热器结构，生产流程均为：原料气（三元或四元气体）经加热器加热到100～120℃，再经过滤阻火器从上部进入氧化反应器后，直接进入催化剂床层，在600~660℃银催化剂催化作用下进行氧化脱氢反应生成甲醛气体，高温反应气由急冷换热器冷却并回收热量，再进一步间接回收热量、冷却后进入甲醛吸收系统，产品甲醛从吸收塔或脱醇塔底部采出，尾气从吸收塔顶部排出进行回收利用。

甲醛生产中甲醇占成本的90%，降低甲醇的消耗是提高企业生产效益最主要的手段。

以生产一吨37%的甲醛为例，看看原料甲醇的消耗构成。

耗醇比
消耗项含量%甲醇量
（%）
1成品中甲醛37.0%394.788.7
2成品中甲醇 1.0%10.0 2.2
3.4%30.67.0
3尾气（CO、
CO2）
4尾气其他0.5% 4.5 1.0
5其他跑漏等5 1.1
6合计444.8100
从列表上可以看到除了成品甲醛所占耗醇比例最高外，也就是尾气占的耗醇量最大。

在我们的甲醛生产中，甲醇的银触媒催化作用下有两个主反应：一个是氧化反应；一个是脱氢反应。

在生成甲醛中所占比例氧化反应占55%，脱氢反应占45%。

氧化反应是放热反应，而脱氢反应是吸热反应。

具体如下：
主反应：
AgGG
CH3OH+1/2O2 CH2O+H2O+156.557Kj/mol
CH2O+H2—85.27kj/mol
600~680℃
Ag
CH3OH
600~680℃
H2+1/2O2→ H2O+57.84kj/mol
副反应：
Fe
CH3OH+O2 → CO+2H2O +393.009kj/mol
高温
CH3OH+3/2O2 → CO2+2H2O + 675.998kj/mol
生成甲醛进一步反应
CH2O+1/2O2 → HCOOH → CO + H2O
CH2O → CO+H2
CH2O +O2 → CO2 + H2O
CH2O + H2O → CH3OH + HCOOH
CO+1/2O2 → CO2
CH2OH + 3/2H2 → CH4 + H2O
伴随着两个主反应后是几个主要副反应：一个就是甲醇遇氧燃烧生成CO2和H2O ;另一个就是甲醇生成CO和H2O.在几个副反应中多是放热反应。

而这些副反应生成气都在尾气中反应出来，尾气含量高低也就能说明副反应程度。

甲醇在银触媒作用下250℃时，遇氧气开始氧化反应放出大量热量。

当氧温达到450℃时，脱氢反应开始，脱氢反应是吸热反应，此时明显感到氧温上升速度变慢，副反应也开始生成。

副反应的存在会降低甲醛的产率。

在实际生产中采用选择性高的银触媒，控制好反应条件就尤为
重要。

如何控制好反应条件，根据尾气含量长期跟踪比较，刚刚开车时由于银触媒的活性还没激发，此时尾气含量就较高。

2至3天后尾气含量缓慢下降，一个星期后达到一个较为平衡的数值，说明反应进入最佳状态。

以后随着开车时间的越来越长，尾气含量也开始增加了，说明银触媒的活性开始下降了。

这也是我们刚刚开车时氧温选择较高以激发触媒活性，几天后当醇酸含量指标达到稳定时，就应该逐步降低氧温。

因为我们的副反应中三个是放热反应，氧温越高就越有利于他们的生成，氧温越低就能压制副反应的生成。

但是问题是我们有一个主反应占55%氧化反应是放热反应，氧温过低就可能也抑制主反应，所以我们降氧温就要有个度。

如何掌握这个度？一般观察产品在中醇含量指标一有反弹就停止降氧温，反向上提4℃
保持氧温，此时的单耗也就是最佳状态。

此时尾气总量也最低。

当开车到后期时触媒活性降低我们就应该向上提氧温以激发触媒活性，这个开车周期中尾气总量的变化曲线与单耗曲线呈反向走势。

氧温为什么不能再降呢？我们说氧温600℃甲醇就能脱氢、氧化生成甲醛。

如果我们把氧温控制低于600℃。

脱氢反应加大，氢气量增加，氢气与甲醇继续反应生成CH4和H2O副反应加大醇耗必然上升。

综上所述，我们控制了副反应，那么开车周期就是我们生产成本较高的一项。

我们知道甲醛生产使用的是罗茨风机，最大升压49kpa，超过后罗茨风机就会过载跳车。

甲醛生产中有几个地方会产生压差。

首先是蒸发器，鼓风机风量从底部进气鼓泡，甲醇位差产生10Kpa的压差，到了蒸发器顶部能承受的最大压差也就是39Kpa；过热器产生的压差估算1kpa。

其次就是三元过滤器用纸质过滤器的产生压差略小2~3kpa.。

如果用玻璃棉过滤随着开车时间延长产生3~8kpa压差。

后面就是氧化器触媒层产生的压差，这段压差随着开车周期越长产生的压差就越高；后面就是吸收塔及尾锅段产生的压差大约是4Kpa.。

因此我们就能知道氧化器段能得到多少升压了。

用纸质过滤器的49-10-1-3-4=31kpa。

用玻璃棉的旧式过滤器为49-10-1-8-4=26kpa。

一个开车周期的长短就取决于氧化器触媒层产生的压差，氧化器段的压差上升速度取决于点解银铺装的数量和生产的空气流量。

甲醛的产能与氧化器的截面积成正比，一般来说：1m2氧化器的截面积能承受最大风量1700m3/h。

每小时的最大产量也就2.7吨左右。

这样就能算出多大的直径的氧化器的产能。

1m2氧化器截面积铺装电解银的数量，经过长期观察老工艺的海绵银总数为32kg为佳。

如果使用新工艺结晶银32*1.9=61kg.
这样比例触媒层压差上升速度较慢。

关于目数配比按总量不改减目数原则，逐步找到最佳配比。

但是真正让触媒层压差过快上升是生产流量的大小。

这就需要生产管理者对自己装置产能有清晰的认识。

按照上述公式核算一下就知道了。

综述，如何提高产能，降低消耗。

首先要知道自己的最大生产能力，如何降低系统压力上升速度。

延长生产周期、产量最大化。

那么最高生产流量只能是设计最高流量的90%。

即1m2的氧化器截面积流量1700*90%=1500m3/h风量。

这样装置就会大大延长生产周期，达到周期产能最大化。

另开车 提负荷不要一步到位，逐步缓慢24h后提到要求负荷。

开车周期的长短最大因素来自银层，氧温高系统阻力上升快，氧温低阻力上升慢。

根据实际调整催化剂总量按照总量不变，调整目数的原则逐步找到装置催化剂最佳配比，降低系统压力、延长生产周期、从而达到降低消耗的目的。

二0一三年一月二日。