銀法甲醛生產(chǎn)工藝

一、 55%高濃度甲醛產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1.1用途

1、生產(chǎn)多種重要的工業(yè)原料：甲醛被用于生產(chǎn)酚醛樹脂、脲醛樹脂等，這些原料進(jìn)一步被用于制造涂料、粘合劑等。此外，甲醛還用于生產(chǎn)聚甲醛(pom)、多聚甲醛等成為各種塑料的原料。

2、在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：甲醛在醫(yī)學(xué)上被用來消毒和防腐，例如用于醫(yī)療器械的消毒和某些手術(shù)的防腐。在生物學(xué)中，甲醛是制備生物防腐劑和殺菌劑的重要原料。

1.2甲醛物性

結(jié)構(gòu)式：

分子式：CH₂O

分子量：30.03

性狀：無色氣體，有刺鼻氣味

溶解性：易溶于水，溶于乙醇等多數(shù)有機(jī)溶劑。

熔點(diǎn)（℃）：-92；

沸點(diǎn)（℃）：-19.4

燃燒性：易燃

閃點(diǎn)（℃）：-19.4

相對(duì)密度（空氣=1）：1.07

1.3產(chǎn)品規(guī)格

1、國(guó)標(biāo)甲醛溶液規(guī)格

表1.1工業(yè)用甲醛溶液（GB/T9009-2011）

本項(xiàng)目所用原料為50%級(jí)優(yōu)等品甲醛溶液。

2、我司55%甲醛溶液產(chǎn)品規(guī)格

表1.2

3、副產(chǎn)品蒸汽規(guī)格

表1.3

二、 原料輔料公用工程規(guī)格

2.1原料的主要技術(shù)規(guī)格

1、原輔材料

本項(xiàng)目涉及的主要原輔材料如表2.1所示。

表2.1主要原輔材料一覽表

2、原料質(zhì)量指標(biāo)

表 2.2 工業(yè)用甲醇標(biāo)準(zhǔn)（ GB 338-2011）

2.2公用工程規(guī)格

表2.3

2.3 55%甲醛溶液生產(chǎn)單耗

表2.4

三、 銀法甲醛生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1流程簡(jiǎn)述

3.1.1 反應(yīng)原理

在甲醇過量的條件下，甲醇、蒸汽和空氣混合物在銀催化劑作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)生產(chǎn)甲醛，甲醛等混合氣經(jīng)過急冷段冷卻后去吸收塔由水吸收后經(jīng)冷卻生成甲醛溶液，根據(jù)需要可生產(chǎn)不同濃度的甲醛溶液。

反應(yīng)方程式：

主反應(yīng)：

CH₃OH CH₂ O + H₂  －85.27 kj/mol                                           (1)

（氣相）                       （氣相）

CH₃OH + 1/2 O      CH₂ O + H₂O   + 156.557 kj/mol                             (2)

（氣相）              650℃   （氣相）

副反應(yīng)：

CH₃OH + 3/2 O₂ C O₂ + 2 H₂O + 675.99 kj/mol                                       (3)

（氣相）                  （氣相）

CH₂O CO + H₂  －5.375 kj/mol                                                  (4)

（氣相）                （氣相）

H₂ + 1/2 O₂ H₂ O  + 241.83 kj/mol                                                    (5)

（氣相）                 （氣相）

從反應(yīng)方程式來看：

甲醛的生成反應(yīng)：（1）（2）；

甲醇的消耗反應(yīng)：（1）（2）（3），其中（3）為甲醇的損失反應(yīng)；

氧氣的消耗反應(yīng)：（2）（3）（5）；

甲醛的消耗反應(yīng)：（4）。

3.1.2 工藝流程簡(jiǎn)述

生產(chǎn)過程分為：蒸發(fā)、氧化反應(yīng)、吸收、尾氣處理工序。

1、蒸發(fā)

原料甲醇從甲醇計(jì)量槽用甲醇泵經(jīng)過流量計(jì)計(jì)量，使用甲醇過濾器過濾后送入甲醇蒸發(fā)器。 空氣經(jīng)空氣過濾器被吸入變頻控制的羅茨鼓風(fēng)機(jī)?？刂埔欢髁窟M(jìn)入蒸發(fā)器，空氣流量與甲醇流量比為（A/M=1.8～2.0）。

0.4MPa水蒸汽由蒸汽管路進(jìn)入蒸汽除霧器，過濾后再進(jìn)入蒸發(fā)器上部。

蒸汽流量與甲醇流量比為（S/M=0.3～0.7）。

甲醇蒸氣、空氣混合氣體從蒸發(fā)器中部經(jīng)除霧后再通入一定量的水蒸汽， 后進(jìn)入過熱器，經(jīng)間接加熱至 110~130℃左右，目的是避免蒸汽和甲醇冷凝。由此得到的混合過熱氣體經(jīng)過阻火過濾器便進(jìn)入氧化器。

系統(tǒng)運(yùn)行正常后可以加入部分的生產(chǎn)尾氣來減少配料蒸汽的用量。

2、氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)工序是甲醛生產(chǎn)中關(guān)鍵工序。來自阻火過濾器已預(yù)熱至110℃左右的甲醇、水蒸汽、空氣、尾氣的混合氣體進(jìn)入氧化器頂部，自上而下均勻通過觸媒層，甲醇在銀催化劑作用下生成甲醛。

醇氧化為甲醛的反應(yīng)，需要在200℃以上才開始進(jìn)行，對(duì)于正常生產(chǎn)，反應(yīng)放出的反應(yīng)熱便可預(yù)熱原料氣至所需的反應(yīng)溫度。而在剛開車時(shí)，還必須對(duì)原料氣進(jìn)行加熱，所

以銀催化劑層上方裝有電熱絲加熱器，待溫度升至 300~500℃左右時(shí)切斷電源，反應(yīng)熱使氧化器催化劑層溫度自然上升至600℃左右，達(dá)到甲醛轉(zhuǎn)化最佳活性溫度。適當(dāng)調(diào)整風(fēng)量可控制氧化器銀催化劑層溫度在600℃左右。

氧化后含有甲醛的高溫氣經(jīng)過工藝汽包設(shè)置在氧化器內(nèi)的列管急冷段，降溫至120~150℃左右，然后進(jìn)入吸收塔吸收。

甲醛的氧化反應(yīng)即甲醇氧化生成甲醛的反應(yīng)，在 200℃以上各種溫度范圍內(nèi)都可以進(jìn)行。而甲醇脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系比較大；當(dāng)溫度升高時(shí)，甲醇脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率很快增加，而到 625℃以后再升高溫度時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率增加就很緩慢，因此溫度較高對(duì)甲醇的脫氫反應(yīng)是有利的。 但是溫度過高不僅脫氫反應(yīng)進(jìn)行緩慢，而且消耗甲醇的副反應(yīng)也會(huì)相應(yīng)加快。同時(shí)由于溫度過高，電解銀催化劑的熔結(jié)現(xiàn)象也會(huì)越來越嚴(yán)重，催化劑的活性也會(huì)受到影響，催化床的阻力也會(huì)顯著上升。所以溫度究竟取何值，取決于催化劑的活性和熱穩(wěn)定性，一般控制在 600℃左右為宜。

3、吸收

產(chǎn)生的高溫甲醛氣體進(jìn)入第一吸收塔（內(nèi)為兩級(jí)吸收）?；旌蠚庥伤走M(jìn)入，自下而上與塔頂噴淋的甲醛吸收液逆流接觸，將大部分甲醛吸收，甲醛氣溶于水形成甲醛液體從第一吸收段塔底排出。設(shè)計(jì)吸收效率90%以上，吸收液甲醛濃度約為55%，經(jīng)冷卻器冷卻溫度50~60℃后進(jìn)入甲醛接收槽。

經(jīng)第一吸收塔兩級(jí)吸收后，多余未吸收的混合氣進(jìn)入第二吸收塔（內(nèi)為兩級(jí)吸收）與吸收液混合后生成稀甲醛液體，塔底混合液甲醛濃度約為5~8%左右，經(jīng)冷卻后返回前第一吸收塔繼續(xù)吸收甲醛氣體濃縮，反復(fù)循環(huán)達(dá)到要求濃度后，從第一吸收塔塔底排入成品甲醛儲(chǔ)罐，再泵入甲醛罐待用。

采出的55%甲醛溶液送入甲醛中間罐儲(chǔ)存，保持溫度在50～70℃之間防止甲醛自聚。經(jīng)甲醛輸送泵送入縮醛單元或罐區(qū)保溫儲(chǔ)罐。

4、尾氣處理

第二吸收塔塔頂排出的未吸收氣體稱為工藝尾氣主要成分包括甲醇、甲醛、甲烷、氫等多種可燃?xì)怏w和二氧化碳、氮，主要成分是氫（含量約15~22%V/V）一部分通過循環(huán)風(fēng)機(jī)返回甲醇蒸發(fā)器作為原料氣的配料氣，一部分通過風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入尾氣焚燒爐作為燃料對(duì)縮醛裝置產(chǎn)生的不凝尾氣進(jìn)行焚燒，焚燒過程放出的熱量在廢熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，供生產(chǎn)使用。

甲醛工藝尾氣和縮醛工藝尾氣通過管道分別進(jìn)尾氣焚燒爐，甲醛工藝尾氣作為燃燒介質(zhì)，縮醛工藝尾氣作為被焚燒的尾氣。當(dāng)甲醛工藝尾氣不穩(wěn)定或停產(chǎn)時(shí)候使用天然焚燒尾氣（甲醛工藝尾氣、縮醛工藝尾氣）。

尾氣焚燒爐設(shè)有常明燈、火焰檢測(cè)器、熄火保護(hù)裝置、爐膛火焰視頻監(jiān)控、爐膛溫度報(bào)警、連鎖爐膛泄爆口等安全設(shè)施。尾氣焚燒爐設(shè)置自動(dòng)點(diǎn)火程序，點(diǎn)火失敗后 3s 連鎖切斷天然氣進(jìn)氣閥，重新置換爐膛，再次點(diǎn)火，直至著火正常。甲醛生產(chǎn)穩(wěn)定后，甲醛工藝尾氣可以作為燃料穩(wěn)定的焚燒縮醛工藝尾氣尾氣，則慢慢關(guān)閉天然氣閥門。焚燒爐汽包設(shè)有壓力與液位的監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制安全設(shè)施。

3.2流程簡(jiǎn)圖

3.3甲醛裝置三廢處理

本項(xiàng)目“三廢”排放及治理情況見下表。

3.4甲醛裝置占地

以5萬噸t/a（37%）甲醛裝置為例，占地面積30米*11.5米。如下圖所示。

四、 銀法甲醛工程案例

1、五萬噸每年甲醛裝置

2、七萬噸每年甲醛裝置

五、工程服務(wù)內(nèi)容

5.1工程服務(wù)方式

1) 單獨(dú)提供工藝包和技術(shù)服務(wù)

2) 工藝包+技術(shù)服務(wù)+設(shè)計(jì)

3) 工藝包+技術(shù)服務(wù)+設(shè)計(jì)+核心設(shè)備

4) 工藝包+技術(shù)服務(wù)+設(shè)計(jì)+設(shè)備采購(gòu)

5) 工藝包+技術(shù)服務(wù)+設(shè)計(jì)+設(shè)備采購(gòu)+安裝工程施工+裝置調(diào)試指導(dǎo)

5.2工程范圍

主車間內(nèi)部除土建、鋼結(jié)構(gòu)、消防、監(jiān)控、給排水、催化劑以外的所有工程內(nèi)容

5.3工程周期

自預(yù)付款支付起，主要設(shè)備到廠需要5個(gè)月，安裝工程3個(gè)月，總建設(shè)周期約8個(gè)月。