甲醛技术基础知识汇总

甲醛技术基础知识汇总

甲醛技术基础知识

甲醛是一种重要有机化工原料，主要用于生产合成树脂、维纶、季戊四醇和乌洛托品等，其衍生制品在木材加工、织物整理以及炸药、染料、医药、农药和增塑剂等生产领域中有着广泛的用途。

甲醛，分子式为CH20，分子量为30.03，它是脂肪醛化合物中最简单的脂肪醛。

工业上，甲醛是作为含有不同数量的甲醛水溶液来生产和消费的，通称工业甲醛，俗称福尔马林。工业甲醛一般含甲醛37%～55% (wt)，含甲醇8%～10%，系无色透明液体。

现在，甲醛已成为大规模生产和消费的化工产品，广泛用于化工、医药、纺织、轻工以及工业和农业等方面，它是重要的大宗基本化工原料之一。

第一节甲醛的性质及用途

一、甲醛的性质

1、物理性质

（1）甲醛物理性质

在通常条件下，甲醛是一种具有窒息作用的无色气体，有强烈刺激性气味，特别对眼睛和粘膜有刺激作用，易溶解于水。甲醛气体是可燃性气体。着火温度为430℃，与空气混合能形成爆炸混合物，爆炸极限为7.0～73.0%(vol.)。

甲醛气体在～19.5℃时能液化形成液体甲醛，它在较低的温度下能与非极性溶剂（如甲苯、醚、氯仿，醋酸乙酯等）以任何比例相混溶，其溶解度大小随温度的增高而减少。液态甲醛还微溶于石油醚。气态甲醛和液态甲醛在温度低于80℃时都易聚合。甲醛气体可由多聚甲醛或分子量较低的聚氧甲烯单体的气化而制得，其纯度可达90～100%(vol.)，为防止聚合最好贮存温度为100～150℃。

（2）甲醛水溶液物理性质

甲醛易溶于水，溶解过程系放热反应，热量大小不取决于溶液的浓度。甲醛水溶液系无色透明液体，有强烈刺激气味，沸点基本上不随其溶液浓度的改变而变化。在标准或当地大气压下，含甲醛55%（wt.）以下的甲醛水溶液其沸点在99℃～100℃之间。25%（wt.）甲醛水溶液的沸点为99.1℃，而35%（wt.）甲醛水溶液的沸点为99.9℃。

2、化学性质

甲醛分子结构中存在羰基氧原子和α—氢原子，化学性质很活泼，它能与许多化合物进行反应，生成许多重要的工业化学品和化工中间体，这里仅介绍其中最重要的一些化学反应。

（1）加成反应

甲醛与亚硫酸钠加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐HOCH2OS02Na，然后用锌粉在醋酸蒸馏中还原生成甲醛次硫酸钠盐，在工业上被广泛用作纺织品拨染印花药剂。

CH20 + N2aS03 + H20→HOCH20S02Na + NaOH

由于在上述反应中甲醛能生成等摩尔的NaOH，因此常作为定量分析甲醛含量的分析方法。

（2）缩合反应

甲醛自身能缓慢进行缩合反应，生成低级的羟基醛、羟基酮和其他羟基化合物，但在碱存在下能加快反应的进行。甲醛能与各种化合物进行缩合反应，著称Tolleus反应，在碱性条件下反应则生成羟甲烯

基衍生物(—CH20H)，在酸性条件下或以气相进行缩合反应则生成甲烯基衍生物(＝CHz)。工业上，一个重要的反应是甲醛与苯酚缩合生产酚醛树脂。

（3）聚合反应

甲醛的特殊性质是自身容易聚合，但干燥的气体甲醛是相当稳定的，仅在温度低于100℃时才会缓慢聚合。刚生产出来的甲醛水溶液静置时会自动生成低分子聚合物，形成聚氧甲烯基醇的混合物，同时部份出现沉淀。甲醛水溶液在密闭的容器里置于室温下会迅速聚合并放出热量(63kJ/mol或15.05kcal/mol)。气态甲醛在室温下，甲醛水溶液在浓缩操作过程中均能自聚，生成白色粉状线性结构的聚合体。

（4）分解反应

甲醛具有意想不到的稳定性，在低于300℃时无催化剂作用其分解速度非常缓慢。在400℃甲醛的分解速度约为每分钟0.44%（分解压力为101.3kPa)，分解的主要产物是CO和H2。在工业条件下观察到的甲醛分解成CO和H2的现象，应该归结于反应器壁效应或催化剂的作用而产生的，绝非是甲醛气相热分解而产生的。

（5）氧化还原反应

许多金属（如Pt，Cr，Cu等）能使甲醛还原成甲醇、甲酸甲酯、甲烷，或使甲醛深度氧化成甲酸、C02和H20。氢溴酸也有催化作用。

二、甲醛的用途

甲醛是重要的基本化工原料，由于它的化学性质很活泼，所以它能与许多物质进行反应，生成众多的有用的化学品，如合成树脂、合成农药及缓效肥料、合成医药、合成香料、合成

炸药、合成螯合剂、合成助剂、以及合成重要的有机中间体等。在大宗用途方面，过去，工业甲醛绝大部份用于生产脲醛树脂和酚醛树脂，现在，甲醛用途消费构成已发生变化，用于生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲醛(POM)、工程塑料以及二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的甲醛用量在不断增加，尤其是PBT和POM在电子工业和汽车工业中的用量增长较快。

此外，工业甲醛在工农业生产中也有较广泛的直接用途：

1、合成树脂

2、合成农药及缓效肥料

3、合成香料

4、合成材料的加工助剂

5、纺织助剂

6、纸张处理剂

7、皮革处理剂

8、医药用品

9、湿法冶金助剂

10、石油工业助剂

11、螯合剂

12、炸药

第二节甲醛的合成方法

工业甲醛的生产方法与原料的供应有着密切关系。现在，国外和中国的工业甲醛生产均使用甲醇作原料。

甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两类不同的工艺，其一是采用银催化剂的“甲醇过量法”，也称“银催化法”，其二是采用铁钼氧化物催化剂的“空气过量法”，也称“铁钼催化法”。

一、银催化氧化法

中国的甲醛生产装置现绝大部份仍采用银催化法，催化剂有电解银、浮石银和改良的电解银（结晶银）等，流程大同小异。

基本工艺流程是甲醇经过滤器后进入蒸发器，控制一定的液位和蒸发温度。空气进入蒸发器后鼓泡通过甲醇并与其蒸气混合，再在蒸发器出口处配入一定量的水蒸汽，得到甲醇—空气—水蒸汽三元混合气。

该三元混合气体过热至100～140℃，再经过滤除去羰基铁等有害杂质后进人氧化反应器，甲醇在银催化剂的作用下经过氧化、脱氢反应生成甲醛。反应产物立即骤冷（反应热用于发生蒸汽）至230℃，再进一步间接冷却至80～90℃进入吸收系统。

吸收系统由两个吸收塔组成，第一吸收塔顶用第二吸收塔底的稀