甲醇氧化制甲醛原理及工藝流程

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上For personal use only in study and research; not for commercial use甲醇氧化制甲醛原理及工藝流程1.反應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，由于反應氧化不足，反應溫度較高，有脫氫反應同時發(fā)生，所以又稱之為氧化脫氫工藝。其二是以Fe2O3 - Mo

2、O 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。國內普遍采用的“銀催化法”。銀催化氧化總反應是一個放熱反應過程，副反應較多，其副產物有CO、CO2、H2、HCOOH、HCOOCH3等，在產品甲醛中含有少量未反應的甲醇。 主反應：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：CH3OH+O2=CO+2H2O

3、 +393.009 KJ/molCH3OH+3/2O2=CO2+2 H2O +675.998 KJ/mol CH3OH+1/2O2=HCOOH +246.73 KJ/mol HCOOH=CO+H2O -10.278 KJ/mol 2 工藝流程甲醛生產工藝由以下工序組成：配制原料混合氣，氧化反應，吸收，尾氣燃燒及余熱回收?？諝獍b蒸發(fā)過濾高位槽計量甲醇氫氣輸送加熱阻火器氧化脫氫余熱鍋爐冷卻廢氣鍋爐過濾成品甲醛噴淋吸收計量尾氣過濾羅茨風機圖1 簡單工藝流程圖2.1原料工序本工序的任務是負責原料甲醇和空氣的穩(wěn)定輸送，保證生產的連續(xù)性和安全性2.2蒸發(fā)工序本工序的任務是負責甲醇的蒸發(fā)和原料氣的制備，即

4、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)方式轉為氣態(tài)，同時通入一定量的空氣以供應反應所需要的氧氣，為維持反應溫度還混入一定量的水蒸汽（或尾氣）以導走多余的反應熱。2.3過熱、阻火、凈化工序本工序的任務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是負責將原料甲醇轉化為甲醛，是生產的關鍵工序。影響轉化的主要因素有：（1）反應溫度 主反應中的氧化反應系放熱反應，因此升溫對反應不利，但即使在高溫下，氧化反應的平衡常數仍很大

5、，反應幾乎仍可進行到底，甲醇氧化反應在200以上各種溫度范圍內都可進行。而主反應中的脫氫反應系吸熱反應，因此升溫對反應有利，隨著溫度的升高，甲醇脫氫反應的平衡轉化率增大，但在627以后再升高溫度，平衡轉化率增大已不十分顯著。另外，從反應溫度對反應速度的關系看，隨著反應溫度的升高反應速度將迅速加快，因此選擇較高的反應溫度對脫氫反應較為有利。但溫度也不能太高，太高則消耗甲醇的副反應也會加劇，電解銀催化劑的熔結現(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，結合本系統(tǒng)的條件反應溫度一般選擇在610-650為宜。（2）氧醇比 從生成甲醛

6、的反應式可見，增加氧量無論對氧化反應還是對脫氫反應都有利，但如氧量太多，則對生成碳氧化物的副反應也有利。同時氧醇比的大小還涉及生產的安全性，銀法生產甲醛是在甲醇的爆炸范圍的上限以上進行，即在甲醇過量空氣不足情況下進行生產。因此，正常生產時，在足夠量的水蒸氣存在下，氧醇比一般取0.380.42。（3）配料濃度 配料濃度中的水大部分來自水蒸氣，水蒸氣起維持反應溫度的作用。適當增大原料氣中水蒸氣的量，有可能提高氧醇比，使反應在較低的溫度下進行時，仍得到滿意的轉化效果。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準狀態(tài)下的原料氣體積數?？账俚拇笮Q定原

7、料氣在催化劑層的停留時間。一般空速高生產能力大，有利于抑制副反應。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會，反應不完全，產率將反而下降。空速太小則原料氣在催化劑層的停留時間太長，會增加副反應。一般銀法的停留時間取0020005s。既空速為。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

8、。但是吸收溫度也不能太低，因甲醛在低溫度時易聚合，因此，必須適當控制吸收溫度。（2）氣速 操作氣速是影響塔生產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的阻力，吸收速率主要受氣相一側的阻力所控制，即甲醛的吸收是氣膜控制，所以塔內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行，必須在填料塔內能足夠地潤濕填料的表面，保證有一定的噴淋密度，一般噴淋密度應不小于5米3小時米2。一塔和二塔的填料段均采用吸收液自身循環(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

9、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。經吸收后的尾氣送尾氣鍋爐用作燃料，生產蒸汽供生產系統(tǒng)使用。2.6 儲存工序本工序的任務是負責成品甲醛的收集、儲存及輸送。經吸收塔循環(huán)吸收后的合格甲醛送至甲醛中間貯槽，經化驗合格后送入成品貯槽進行儲存。2.7 尾氣處理工序 本工序的任務是負責尾氣處理器的操作，利用生產系統(tǒng)尾氣中的能量和解決系統(tǒng)廢氣排放的污染問題。專心-專注-專業(yè)僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur für den persönlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwende