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

分危险的单元，在制作的过程中很容易带来火灾和爆炸，所以要安装相关的设备，减少火灾蔓延。

四、束语

通过甲醇来制作甲醛在工艺上有优势也有问题，但是总体来说是利大于弊，因此科学工作者们应该不断的加强工艺技术的研究和完善更好的发挥甲醛的作用。

参考文献

[1]周萍，王宏，胡艳玲.甲醛生产过程中工艺温度的控制[J].林业科技.2002（02）

[2]黄丽琴，杨红.（±）-N-（2，6-二甲苯基）-丙氨酸甲酯的脂肪酶酶促水解拆分方法[J].南京农业大学学报.2007（04）