甲醇氧化制甲醛原理及工藝流程

1、CO、 CO2、 H2 、甲醇氧化制甲醛原理及工藝流程1.反應(yīng)原理制備甲醛的工藝主要有甲醇空氣氧化法、烴類直接氧化法和二甲醚催化氧化法、以液化石油氣為原料非催化氧化法。采用甲醇空氣氧化法生產(chǎn)甲醛，主要有兩種不同的工藝，其一是以電解銀，浮石銀為催化劑的銀法工藝，使用這種方法時，甲醇在原料混合氣中的操作濃度高于爆炸區(qū)上限(36 %) ，即在甲醇過量的情況下操作，由于反應(yīng)氧化不足，反應(yīng)溫度較高，有脫氫反應(yīng)同時發(fā)生，所以又稱之為氧化脫氫工藝。其二是以Fe2O3 - MoO作為催化劑的鐵法工藝，此法是在空氣甲醇混合氣中甲醇濃度低于爆炸區(qū)的下限(小于 6.7 %) , 即在含有過量空氣的情況下操作 ,由于

2、空氣過剩,甲醇幾乎全部被氧化,所以又稱此法為純粹的氧化工藝。國內(nèi)普遍采用的“銀催化法”。銀催化氧化總反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)過程，副反應(yīng)較多，其副產(chǎn)物有HCOOH 、HCOOCH3 等，在產(chǎn)品甲醛中含有少量未反應(yīng)的甲醇。主反應(yīng)：CH3OH+1/2O2=CH2O+H2O+156.557 KJ/molCH3OH =CH2O+H2-85.270 KJ/molH2+1/2 O2= H2O+241.827 KJ/mol副反應(yīng)：CH3OH+O2=CO+2H2O+393.009 KJ/molCH3OH+3/2O2=CO2+2 H2O+675.998 KJ/molCH3OH+1/2O2=HCOOH+246.73 K

3、J/molHCOOH=CO+H2O-10.278 KJ/mol2 工藝流程甲醛生產(chǎn)工藝由以下工序組成：配制原料混合氣，氧化反應(yīng)， 吸收，尾氣燃燒及余熱回收。甲醇計量高位槽過濾蒸發(fā)加熱空氣過濾羅茨風(fēng)機(jī)阻火器氫氣輸送過濾廢氣鍋爐尾氣包裝計量成品甲醛噴淋吸收冷卻余熱鍋爐氧化脫氫圖 1簡單工藝流程圖2.1 原料工序本工序的任務(wù)是負(fù)責(zé)原料甲醇和空氣的穩(wěn)定輸送，保證生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性2.2 蒸發(fā)工序本工序的任務(wù)是負(fù)責(zé)甲醇的蒸發(fā)和原料氣的制備，即制備能滿足工藝要求的甲醇蒸汽、空氣、水蒸汽三元混合原料氣（生產(chǎn)高濃度甲醛時用尾氣取代部分水蒸汽），在這里液態(tài)甲醇用蒸發(fā)方式轉(zhuǎn)為氣態(tài)， 同時通入一定量的空氣以供應(yīng)反

4、應(yīng)所需要的氧氣， 為維持反應(yīng)溫度還混入一定量的水蒸汽（或尾氣）以導(dǎo)走多余的反應(yīng)熱。2.3過熱、阻火、凈化工序本工序的任務(wù)是使三元混合原料氣過熱以保持氣態(tài)，防止冷凝， 并通過過濾、 凈化為下道工序作好準(zhǔn)備。阻火目的為防止回火，以保證蒸發(fā)器的安全。2.4氧化工序本工序的任務(wù)是負(fù)責(zé)將原料甲醇轉(zhuǎn)化為甲醛，是生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。 影響轉(zhuǎn)化的主要因素有：（ 1）反應(yīng)溫度主反應(yīng)中的氧化反應(yīng)系放熱反應(yīng)，因此升溫對反應(yīng)不利，但即使在高溫下，氧化反應(yīng)的平衡常數(shù)仍很大，反應(yīng)幾乎仍可進(jìn)行到底，甲醇氧化反應(yīng)在200?以上各種溫度范圍內(nèi)都可進(jìn)行。而主反應(yīng)中的脫氫反應(yīng)系吸熱反應(yīng)，因此升溫對反應(yīng)有利，隨著溫度的升高，甲醇脫氫反應(yīng)

5、的平衡轉(zhuǎn)化率增大，但在627以后再升高溫度，平衡轉(zhuǎn)化率增大已不十分顯著。?另外，從反應(yīng)溫度對反應(yīng)速度的關(guān)系看，隨著反應(yīng)溫度的升高反應(yīng)速度將迅速加快，因此選擇較高的反應(yīng)溫度對脫氫反應(yīng)較為有利。但溫度也不能太高，太高則消耗甲醇的副反應(yīng)也會加劇，電解銀催化劑的熔結(jié)現(xiàn)象也會加重，使其活性受到影響。所以，在一定條件下，反應(yīng)溫度還取決于催化劑的活性和熱穩(wěn)定性。因此，綜合以上因素，結(jié)合本系統(tǒng)的條件反應(yīng)溫度一般選擇在610-650 為宜。（2）氧醇比從生成甲醛的反應(yīng)式可見，增加氧量無論對氧化反應(yīng)還是對脫氫反應(yīng)都有利，但如氧量太多， 則對生成碳氧化物的副反應(yīng)也有利。同時氧醇比的大小還涉及生產(chǎn)的安全性，銀法生產(chǎn)甲

6、醛是在甲醇的爆炸范圍的上限以上進(jìn)行，即在甲醇過量空氣不足情況下進(jìn)行生產(chǎn)。因此，正常生產(chǎn)時，在足夠量的水蒸氣存在下，氧醇比一般取0.38 0.42 。（3）配料濃度配料濃度中的水大部分來自水蒸氣，水蒸氣起維持反應(yīng)溫度的作用。適當(dāng)增大原料氣中水蒸氣的量，有可能提高氧醇比，使反應(yīng)在較低的溫度下進(jìn)行時，仍得到滿意的轉(zhuǎn)化效果。但水蒸氣量不能太大，太大將影響吸收效果。（4）空速空速即單位時間、單位體積催化劑上所通過的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的原料氣體積數(shù)。空速的大小決定原料氣在催化劑層的停留時間。一般空速高生產(chǎn)能力大，有利于抑制副反應(yīng)。但如果空速太大則原料氣在催化劑層的停留時間太短，減少了原料氣與催化劑的接觸機(jī)會，反應(yīng)

7、不完全，產(chǎn)率將反而下降?？账偬t原料氣在催化劑層的停留時間太長，會增加副反應(yīng)。一般銀法的停留時間取0 02 0 005s。既空速為180000 720000。甲醛在高溫下很不穩(wěn)定，易分解成一氧化碳和氫氣，故需將生成物急速冷卻。2.5 吸收工序本工序任務(wù)是用水將氣態(tài)甲醛盡可能多地吸收下來，以制成3748甲醛水溶液。影響吸收的主要因素（1）溫度? 一般地講氣體分子動能較大，使其溶解在液體里必須減小它的動能，將其一部分熱量帶走， 同時甲醛溶解于水的過程是一個放熱過程，降低溫度對吸收有利。但是吸收溫度也不能太低，因甲醛在低溫度時易聚合，因此，必須適當(dāng)控制吸收溫度。（2）氣速操作氣速是影響塔生產(chǎn)能力和吸收能力的一個重要因素。甲醛的溶解度較大，因此吸收過程的總阻力主要為氣相一側(cè)的阻力，吸收速率主要受氣相一側(cè)的阻力所控制，即甲醛的吸收是氣膜控制， 所以塔內(nèi)的實際操作氣速在可能的條件下盡量取大。對填料塔而言， 一般氣體空塔速度取0.2 1.5米秒。（3）噴淋密度為使吸收能順利地進(jìn)行，必須在填料塔內(nèi)能足夠地潤濕填料的表面，保證有一定的噴淋32循環(huán)的方式。（4）二塔的加水量為使二塔能有效地發(fā)揮吸收作用，必須在滿足產(chǎn)品濃度的同時，有一定的加水量，因此配料水蒸氣量的選取還必須同時考慮二塔加水量的大小。經(jīng)吸收后的尾氣送尾氣鍋爐用作燃料，生產(chǎn)蒸汽供生產(chǎn)系統(tǒng)使用。