甲醛生产工艺设计1

摘要

甲醛是一种重要的有机化工原料，主要用于生产酚醛树脂(PP)、脲醛树脂(UF)等，还可用作杀菌剂、消毒剂、防腐剂、溶剂、还原剂以及尿素—甲醛型缓效肥料等，在农业、水处理、涂料、医药以及染料等方面具有广泛的用途。本套设计是根据国内甲醛工业现状、产品要求，采用铁、钼、钒等金属氧化物作为催化剂，在“铁钼法”传统生产工艺的基础上，设计出具有创新性“铁钼法”工艺，反应原理简单，所得产品纯度高，污染少的一套装置。

关键词：铁钼法，原理方法，工艺设计，尾气循环，物料衡算

引言

甲醛用途非常广泛，合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛，可以说甲醛是化学工业中的多面手，但任何东西的使用都必须有个限量，有一个标准，一旦使用超越了标准和限量，就会带来不利的一面。国外甲醛衍生产品多达近百种。甲醛生产企业应根据本地区的原料及产品供求情况，不失时机和因地制宜的发展一些附加值更高的甲醛衍生产品，加快甲醛衍生产品的品种及其生产技术的发展进程。与此同时，应重点关注催化剂性能的改进和提高工作，大力加强业已成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料的推广应用，不断提高装置的技术含量，加大技术进步力度。本次设计在“铁钼法”传统生产工艺的基础上，设计出“尾气循环工艺”、“热量循环工艺”等多种改良创新性节能、环保的新型“铁钼法”工艺，解决了实际生产中尾气、热量的再次利用。

由于甲醛是有毒有害气体，生产过程中一定要注意环保，尾气和废碱，废酸必须经过处理达排放标准后才能排放。

这次设计有成功也有不足。对所需的各种参数都做到了有据可查，计算过程有理有据。从铁钼催化法甲醛生产工艺设计流程出发，系统的进行了物料衡算，但是，由于此设计资料有限，反应器的动力学模型无法建立，不能进行反应器设备设计，又因为自身水平的限制，尽管已尽最大努力，最终不足之处仍然存在,希望大家批评指正。

一、甲醛生产的目的及意义

甲醛是脂肪族等系列中最简单的醛,化学性质十分活泼,可合成多种化合物,是重要的大宗基本化工原料之一,广泛应用于化工、医药、染料和农业等领域,大部份用作脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺—甲醛树脂的原料，还可用作生物合成香料、合成炸药、合成螯合剂、合成助剂以及合成重要的中间体等，甲醛的用途分布为图1所示。

图1 甲醛用途分布图

我国甲醛工业经过40多年的发展,无论在装置的设计、催化剂的改进,还是在余热利用和生产工艺控制方面都有了长足的进步,使得原料甲醇消耗逐步接近国际同类工艺的先进水平,品质提高,规模不断扩大。从整体来看,我国甲醛装置规模仍然偏小,布点多且分散,技术发展极不平衡,下游衍生物产品的生产技术和品种开发进展缓慢的现实不容乐观,仍需加快研发进程,重点研制高浓度甲醛和低醇甲醇的生产工艺技术,适应市场需求,甲醛产品才能在我国的国民经济建设中发挥更大的作用。

二、甲醛的国内外供需分析及中国发展前景

(一)世界生产现状

近年来，世界甲醛生产能力稳步增长，2004年总生产能力为3855.0万t/a(以37%纯度产品计，下同)，2006年增加到4084.1万t/a。世界甲醛的生产概况如下: 1．现有装置85%以上采用银法生产工艺，该工艺不断得到改进和发展，使得生产成本更加低廉，所得产品质量更好。另外，铁钼法工艺成为新建装置发展的主流工艺。

2．生产装置分布世界各地，但大型装置主要集中在亚洲、北美和西欧3个地区，生产能力合计约占世界总生产能力的83.5%；北美地区的生产能力为650.9万t/a，约占世界甲醛总生产能力的15.94%；西欧地区的生产能力为871.2万t/a，约占总生产能力的21.33%；亚洲地区的生产能力为1889.9万t/a，约占总生产能力的46.27%。

(二)我国甲醛的生产消费现状及发展前景

我国甲醛生产厂家现主要集中在山东、广东、河北、江苏等地区。其中华北地区（包括山东、河北、天津、北京、山西五省市）的生产能力约占全国总能力的1/3，

而西北地区的生产能力很小，还不到全国的1％。目前山东省是全国最大的甲醛生产地区，生产能力约117万吨／年；其次是河北地区（含天津市和北京市），生产能力约89.5万吨／年；江苏省排名第三，生产能力约88万吨／年；第四位是广东省，生产能力约86万吨／年。

2006年，我国甲醛的总生产能力为1300.0万t／a，约占世界总生产能力的31.8%，建涛化工公司是最大的甲醛生产厂家，生产能力达到63.0万t／a，约占国内总生产能力的4.8%，其次是广东龙太工业公司，生产能力为18.0万t／a，约占国内总生产能力的1.4%。

(三)综述

1．目前，全球甲醛的生产能力已经达到4084.1万t／a，而2011年的消费量预测值只有约3434.2万t，产能过剩，因此未来几年世界甲醛生产只要保持约84.0%的开工率即可保持供需平衡，我国若新建生产装置应该慎重。

2．目前，全球甲醛主要消费领域为脲醛树脂、酚醛树脂、聚缩醛树脂和蜜胺-甲醛树脂等，有机化工产品等方面的消费量相对较少。今后几年，BDO以及MDI

等产品对甲醛的需求量将会以较快的速度增长，发展前景比较乐观。

3．虽然世界各个国家和地区均建有甲醛生产装置，但大多数生产装置的生产规模都较小。尤其是亚洲地区，生产装置很多，但装置的生产能力普遍比北美和西欧地区低，导致竞争能力相对较弱。我国应该通过整合、兼并等方法关闭装置规模小，效益低下的装置，实现规模经营，以增强抗御市场风险的能力。

4．我国是世界最主要的甲醛生产和消费国家之一，房地产和木材加工行业是我国甲醛最主要的消费领域，它们的发展速度将直接影响到我国甲醛消费增长的速度。另外，由于人们对环保要求越来越高，以及国家相继颁布多项关于室内装修以及建筑材料的行政法规，对装饰材料的甲醛含量指标进行了严格的规定，也将会在一定程度上影响甲醛的消费量，但从总体来说，今后几年我国甲醛的消费量仍将不断增加，发展前景仍然看好。