影响甲醇—甲醛转化率的因素及控制方法

影响甲醇—甲醛转化率的因素及控制方法

摘要：目前，制取甲醛有甲烷氧化法、高级烃氧化法、甲醇氧化制甲醛等方法，最主要的方法是将甲醇转化为甲醛。目前，由于甲醛的毒性很危险，因此对于甲醇转化为甲醛的影响因素以及制作方法，制作过程中的安全工艺等等都是十分重要的。

关键词：甲醛；甲醛制作；甲醇转化做甲醛

一、引言

甲醛与苯酚或尿素缩合生成酚醛脲醛树脂，这种树脂广泛用于制造各种用途油漆和化工难蚀材料，也可制造各种用途的电器材料，也可用于生产乌洛托品，进而生产药品。

二、甲醛生产方法介绍

1.甲烷氧化法

此法为在含有98%甲烷的天然气和空气的混合气中加入0.08%的用作催化剂的硝酸蒸汽，与400～600oC使其反应。

因为生成的甲醛易于燃烧，易于分解，而不得不抑制反应速率，也增加了未反应气体的循环量，反应的成本增大使得该法没有推广。

2.高级烃氧化法

高级烃氧化法为使简单的烷烃氧化，再生成乙醇、丙醇、丙酮等副产物时，制得甲醛的方法，该反应对反应条件的要求比较苛刻，也没有得到推广。

3.甲醇氧化制甲醛

优点：产品纯度高，单程收率高甲醇转化率高，工艺技术成熟，催化剂使用寿命长，适用于大批量生产。

缺点：反应复杂，耗电多，单耗高。

4.流程简介

原料甲醇的泵等到送到蒸发器的顶部，进入蒸发器的方式喷淋，通过恒定的流量去控制。新鲜空气需要进行过滤。还要与那些吸收塔顶部的循环尾气进行相应的混合，把夹带的液沫都分离出来，然后从底部进入蒸发器。这个过程的实现要通过风机加压。使混合气体中氧气浓度控制是通过调节循环尾气的流量实现

的。我们在用蒸发器的时候，甲醇混合并加热，并且气体与气化后的甲醇必须要做到充分混合才可以。列管式固定床反应器是反应器，装填铁钼催化剂在列管内。混合气体必须进行化学反应，在催化剂作用下，热量会释放出来，使气流温度逐步升高。这样就会有最佳反应温度，也可以称为热点温度。转化率和选择性在该温度下是最好的。离开反应器的时候，气流温度就要下降。

反应热用以副产蒸汽，它是通过列管间的导热油运走的。在甲醇蒸发器中，反应器的高温气体冷却，然后要进一步被吸收入吸收塔。在此塔中，甲醛被水吸收，一定浓度的甲醛水溶液被制得，将甲醛水溶液经泵送至产品贮槽是通过塔底实现。

放热过程中甲醛是吸收的，将大流量的甲醛溶液进行塔外循环，是通过甲醛吸收塔循环泵在冷却器中移走热量实现的。尾气，指的是吸收塔顶部的，很大一部分都是循环至风机，别的是用作燃料气。

5.工艺条件的影响

导热性能差是铁-钼催化剂的特点之一，除此之外，它还不耐高温，因此，反应温度必须要严格控制。工艺上要求操作温度有一定的限度，就是要做到比催化剂允许的最高温度低，低20K—40K的温度，就是在653K以下进行一定的操作。温度超过753K也是不可以的，就是说催化剂活性就会被破坏了。

甲醇进料浓度很敏感。特别是对氧化温度的影响。反应热点温度大约升高5K，甲醇浓度绝对值增加0.1%。所以说原料气中甲醇浓度恒定是必须要保持的一项内容：

5.1反应温度对氧化反应的影响

甲醛单程收率可达90%，当我们控制的温度在573～633K之间的时候，一氧化碳生产量随着温度的增高去增加。在温度703K情况下，单程收率会下降。一氧化碳收率会高达23%。所以说，醛加热分解生成的一氧化碳含量是很多的。在一定温度范围内几乎不变的是二氧化碳量，一直保持在2%左右。在高温下会促进甲酸的分解，因此我们不断的提高反应温度，减少甲酸生成量。甲醛收率要保证高，尽量降低甲酸生成量，623K左右是应该选择反应的合适温度。

5.2反应器的选取

反应管和反应器的选择

因为主要的反应强烈放热，还有很高转化率，因此没办法在大循环量的情况下操作.靠升高流出物温度将反应热排出也是不能实现的。所以就是说，列管式的反应器是应该的形状，换热器是热流体外部循环冷却的机器。它的优点是：催化剂拥有很小的磨损伤害，流体在管内，并且很容易去接近活塞流，有很大的推动力，生产能力高也是催化剂的一大特色。

中型试验确定了反应器中反应管的尺寸大小，一根由外部冷却的管子中进行试验，工业上的管子的尺寸差不多.通过大量的试验的结果证明，反应管的直径也有一定的范围，一般情况下是在15～24毫米之间。假如说管径太大的话，就会使得交换表面变得很小，热点温度过高，它的选择性就会变低下降，会一定程度上加速催化剂的降解，因此我们要尽量的去避免这些问题的出现。如果说管径适当小点的话，就会在一定程度上可以减小反应器中的热梯度，对主反应有利。但是管径太小（<15毫米）也会带来下述缺点：为了补足管子的直径过小，数量就需要不断的增加，而管子数量增加会导致投入的资金增加，导致成本的增加。如果保持管子的数量不变动的话，就必然要增加催化床层的高度，同时增大操作的压力，这样做的结果就是选择性下降。填装反应器的时间增加，其带来很多的困难都很难处理。

三、安全、节能、环保生产工艺

1.甲醛的毒性

甲醛的特殊气味，是可以凝固蛋白质的。甲醛接触到人体的皮肤和粘膜，就会产生强烈的刺激作用，所以甲醛目前是可能致癌的物质之一。

如果甲醛防止在暴露的地方，短时间内过量的话可能引发下列问题：过量吸入的甲醛会引发鼻炎、咽痛、嗅觉丧失、咳嗽、胸闷和支气管炎，严重者发生喉痉挛和肺水肿等症状。后果十分的严重，而如果接触到眼睛则会引起流泪和结膜炎，十分危险。如果是不小心过量的碰触肌肤将会导致接触性皮肤炎，不小心口服则会导致口、咽、食道和胃部烧灼感，同时伴随口腔黏膜糜烂，剧烈上腹痛，甚至出现带血性呕吐物。严重时可发生休克和昏迷。

如果甲醛长期吸入，而浓度较低的话，会造成头痛、乏力、食欲下降、视力减退等问题。长期接触的话，肌肤很容易导致干燥，皲裂，手掌角化过度或湿疹。

2.安全措施

2.1要在制作的过程中防止反应物料泄漏。由于制作的原料及产品都是易燃易爆物料，所以对设备的保养是十分重要的，要确保设备稳定安全运行。

2.2要注意氧化单元反应物料突然爆炸的危害。因此极限的氧化反应要控制在爆炸极限范围之内。

2.3火源是容易引起爆炸灾害的条件，所以需要切实落实好各种安全的生产安全管理制度，所以在工作中要加强纪律管理，加强安全管理。减少爆炸事故发生的可能性，特别是明火的控制要严格的按照相关的规范和制度来进行，杜绝人为带来的危害。

2.4对于防火的配置和相关的安全配置要做好。在制作的过程中，氧化是十