铁钼法制备甲醛技术的优势探讨

铁钼法制备甲醛技术的优势探讨
Fredrik Rietz;张华民
【摘要】从甲醛浓度、残留甲醇和甲酸含量、质量参数一致性、余热利用等方面,介绍了用于人造板胶黏剂工业的铁钼法甲醛制备技术.
【期刊名称】《林产工业》
【年(卷),期】2016(043)001
【总页数】3页(P44-46)
【关键词】甲醛;铁钼法;人造板工业
【作者】Fredrik Rietz;张华民
【作者单位】庄信万丰福茂(北京)贸易有限公司;庄信万丰福茂(北京)贸易有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TQ224.12+2
目前，甲醛生产普遍采用两种生产工艺，即银法工艺和铁钼法生产工艺。

其中，银法以甲醇和空气作为反应原料，主要使用银催化剂，反应中甲醇占比较高，最终产品中残留甲醇较高，必须经过精馏装置脱除。

铁钼法甲醛生产工艺，也以甲醇和空气作为反应原料，催化剂是以铁钼混合氧化物为主要成分，甲醇在过量空气的环境中氧化制得甲醛，该方法制备的甲醛的纯度高于银法制备的甲醛的纯度[1]。

从全球来看，铁钼法生产的甲醛市场份额在不断扩大。

我国人造板生产中所用的胶黏剂，目前仍以“三醛类”（脲醛树脂、酚醛树脂、三
聚氰胺甲醛树脂）胶黏剂为主，由于甲醛是“三醛类”胶黏剂的必备原料，因此，甲醛的质量在一定程度上影响着胶黏剂的生产和性能，进而影响着人造板产品的生产、使用和性能。

根据“三醛类”胶黏剂在人造板行业中的应用，甲醛的下列质量参数对胶黏剂的生产和质量起着重要的作用:1）甲醛的浓度;2）甲醇的残留量;3）
甲酸含量;4）甲醛产品质量参数在不同批次生产的一致性。

笔者将从上述4个方面以及余热利用等方面，比较和探讨银法和铁钼法两种甲醛生产技术的优劣势，以期为木材工业用胶黏剂的生产提供参考。

1 甲醛浓度
甲醛浓度主要影响着胶黏剂的固体含量。

高浓度甲醛更容易生产高固体含量的胶黏剂，高固体含量的胶黏剂无需或仅需少量地蒸馏，节省了蒸汽耗量和胶黏剂的生产周期，可提高胶黏剂生产的效率，并降低成本。

由于甲醛类胶黏剂的固化过程是缩聚反应，固化过程中会生成水，因此，胶黏剂的水分含量越低，即胶黏剂的固体含量越高，其固化速率越快，反之亦然。

胶黏剂固体含量越高，其活性越高，固化压制的时间越短，人造板的产量越大、成本越低。

反之，若甲醛浓度越低，胶黏剂生产所需的固化时间越长、蒸汽消耗越多。

同时，由于胶黏剂固体含量降低，导致在人造板热压生产过程中，需要蒸发更多的水分，压制速度减慢，从而延长了生产周期和增加了能耗。

目前，银法工艺生产甲醛浓度基本能达到45%，铁钼法工艺生产甲醛浓度则可达
到55%。

因此，与银法相比，铁钼法工艺更容易提供较高浓度的甲醛。

2 甲醛中甲醇的含量
由于银法和铁钼法都属于甲醇空气氧化法制备甲醛，都以甲醇和空气为原料，因此，两种方法制备的甲醛中或多或少均有甲醇残留。

在胶黏剂的生产过程中，由于甲醇与甲醛和尿素均不产生强键结合，所以小部分残留在甲醛中的甲醇，在胶黏剂蒸馏时进入馏份中。

然而，大部分残留在甲醛中的甲醇，则在胶黏剂热压固化过程中以
强挥发性有机物的形式挥发。

如果胶黏剂制备和人造板生产中没有添加废气净化和处理装置，那么甲醛中残留的甲醇将释放到大气中，污染环境。

因此，制备甲醛时，甲醇残留越低越好。

目前，银法生产工艺生产的甲醛中甲醇残留一般为0.8%～
2.8%，铁钼法工艺的甲醇残留相对较低，一般为0.4%～1.0%。

3 甲酸含量
在甲酸含量方面，铁钼法生产的甲醛中甲酸含量比银法生产的甲醛中的甲酸含量要高，一般铁钼法甲醛中的甲酸为200ppm，而银法工艺生产的甲醛（未经净化处理）一般为100ppm。

在胶黏剂产品中，甲酸常以甲酸钠的形式存在，因为大多
数胶黏剂生产工艺中均使用氢氧化钠调节pH值，此时甲酸钠作为pH调节助剂，将中和后加的硬化剂或木纤维酸度。

由于，铁钼法和银法这两种工艺生产的甲醛中甲酸的含量均较低，对后续的胶黏剂生产和性能影响较小。

在胶黏剂生产过程中，可通过加入酸碱调节pH值的方法，消除甲醛中残留甲酸的影响。

但是，甲醛中甲酸含量的变化对胶黏剂的生产影响较大。

在甲醛生产过程中，若遇停电或装置因维修而停产，均会因停车前后巨大的温差导致银催化剂床出现裂缝。

这些裂缝将导致甲酸含量出现1～2d的剧烈波动，直至裂缝在重新结晶后愈合。

这些变化将影响胶黏剂在反应器中的冷凝特性，以及板材的固化特性。

目前，一些用银法甲醛生产胶黏剂的工厂，通常采取甲醛的甲酸含量逐批测试分析并根据结果进行适当调整的方法，降低上述影响。

采用铁钼法生产的甲醛的胶黏剂，尽管其甲醛中甲酸含量略高，但由于甲酸含量稳定，即使在甲醛制备过程中发生短暂的停车，所生产的甲醛的甲酸含量也不会波动太大。

值得注意的是，由于在甲醛储存过程中，其甲酸含量将不断升高。

为了确保进入胶黏剂反应器的甲酸浓度恒定，建议甲醛最好在胶黏剂厂和板材厂即用即产，避免长期储存。

4 恒定质量参数
如上所述，产品质量参数的重点是其始终保持一致，因为胶黏剂质量稳定是确保能够简单且经济地生产高品质板材的关键。

上述变化情况越少，相应的压板速度越稳定、生产系统的调整越少，因此需确保整个胶黏剂生产过程的一致性，包括胶黏剂生产的原料、工艺、储存和板材生产过程的一致性，其中保证胶黏剂原料——甲
醛质量稳定是关键。

生产甲醛的铁钼法工艺不受生产因素变化的影响，也不受计划或非计划停车的影响，生产出的甲醛质量稳定，这是确保胶黏剂生产一致性的基础。

不同的甲醛生产技术之间另一项区别是基本反应的不同。

甲醇制甲醛的铁钼法工艺中，只涉及一个氧化反应(1):
银催化剂工艺涉及两个反应——氧化（1）和脱水（2）：
所选的银催化剂温度和银晶体状态，决定了通过氧化（1）、脱水（2）生成甲醛
的量。

随着银催化剂使用时间的变化，银晶体和反应温度也随之发生变化，主反应（1）和（2）的比重也会随着变化，另外，实际生产过程的副反应也在变化，这
都是生产工艺本身无法控制的因素。

但铁钼法工艺的反应均一，因此从根本上能更好地保证产品的一致性。

5 余热利用和其他方面
银法和铁钼法制备甲醛的反应均为放热反应，因此，甲醛生产有大量蒸汽热释放。

在人造板生产中，如在中密度纤维板生产时，木片热磨需要大量的蒸汽，通常所需蒸汽的压力约为12～14kg，又由于胶黏剂装置和板材厂之间的蒸汽管道通常存在压降，因此，甲醛装置的蒸汽输出压力通常应达到16kg左右才能确保蒸汽输至板材厂的供应压力。

由于冷却高达700℃的银催化剂很困难，因此，大多数使用银
法生产工艺制备的甲醛反应器，通常只能产出10kg以下的低压蒸汽。

尽管其尾气
焚烧炉可以产出高压蒸汽，但因产量太小而无实际输出价值。

作为标准设计，铁钼法工艺可提供16kg以上的蒸汽，而且该工艺生产的甲醛浓度高，因此，胶黏剂生产用汽量少，所产蒸汽几乎可以全部输出至中密度纤维板厂，用于生产。

部分胶黏剂生产厂更愿意使用脲醛预缩液（UFC）而非甲醛。

因为在环境温度下，高浓度的UFC很稳定，因此，UFC比甲醛更方便处理、储存和运输。

但是，UFC 的应用不如甲醛原料广泛（如三聚氰胺或苯酚浸渍胶黏剂的生产）。

然而，UFC
的应用正变得越来越普遍，铁钼法工艺可连续生产UFC，从而满足用UFC生产现代板材胶黏剂的技术要求。

6 结束语
甲醛的质量和质量稳定性是胶黏剂生产质量控制的关键。

通过对比分析生产甲醛的银法工艺和铁钼法工艺，尽管这两种技术生产的甲醛都能满足胶黏剂生产的要求，但与银法工艺相比，铁钼法工艺具有以下优势，更适于制备人造板胶黏剂用甲醛:1）甲醛浓度高;2）甲醛中残留甲醇少;3）甲酸含量稳定;4）产品性能不受停产影响;5）生产余热可向中密度纤维板等人造板厂输出蒸汽，从而提高整个生产过程的经济效益;6）根据需要可生产脲醛预缩液（UFC）。

参考文献
【相关文献】
[1] 孙继光. 电解银法与铁钼法生产甲醛工艺技术分析比较[J]. 化工技术与开发, 2012, 41(5):26-29.。