甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛生產(chǎn)工藝

楊增會(huì)

引言：本文通過(guò)對(duì)甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛過(guò)程中需要使用到的原料和產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，對(duì)甲醛生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行分析，并分析工藝流程中主要污染工序及其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

目前我國(guó)生產(chǎn)甲醛的主要方法就是利用甲醇氧化法。本文將以每年生產(chǎn)1.5萬(wàn)噸甲醛的生產(chǎn)廠(chǎng)為例，介紹甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛的主要工藝流程和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的一定影響及其產(chǎn)生的主要污染物。

一、原料及產(chǎn)品簡(jiǎn)介

甲醛是一種廣泛運(yùn)用于化工、醫(yī)藥等行業(yè)的化工原料。甲醛最主要是用作生產(chǎn)酚醛、聚甲醛等樹(shù)脂原料，還能夠用于生產(chǎn)維尼綸、烏洛托品等化工產(chǎn)品，甲醛還可以用作消毒劑和防腐劑。甲醛的分子式為CH2O，機(jī)構(gòu)式為HCHO，其相對(duì)分子量為30，是一種最簡(jiǎn)單的脂肪醛。甲醛常溫下無(wú)色并具有強(qiáng)烈刺激性氣味，易溶于水，可燃，在空氣中易形成爆炸性混合物。

甲醛具有毒性，空氣中只要含有1mg/L甲醛就會(huì)對(duì)眼鼻喉產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激。當(dāng)接觸到液態(tài)甲醛時(shí)，會(huì)引起眼部燒傷和皮膚過(guò)敏。此外，通過(guò)細(xì)菌和哺乳動(dòng)物的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)甲醛可使有機(jī)體發(fā)生變異。由于一直無(wú)法證明甲醛是否有致癌作用，因此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甲醛8h工作環(huán)境允許的甲醛濃度為0.75mg/L，15min工作環(huán)境允許的甲醛濃度為2mg/L。

生產(chǎn)甲醛的主要原料為甲醇，甲醇的分子式為CH4O，其機(jī)構(gòu)式為CH3OH，其相對(duì)分子量為32，是一種易揮發(fā)的無(wú)色液體。純度高的甲醛帶酒精氣味，純度低的甲醛散發(fā)出刺鼻氣味。甲醇具有毒性，能夠與水、苯等有機(jī)溶劑進(jìn)行混合。甲醇和甲醛一樣能夠在空氣中形成爆炸性混合物，因此規(guī)定了一個(gè)空氣中甲醇許可濃度標(biāo)準(zhǔn)：空氣中甲醇許可濃度標(biāo)準(zhǔn)表。

二、生產(chǎn)工藝及流程

在過(guò)量空氣（甲醇蒸汽的空度控制在安全區(qū)間內(nèi)，即17%）的條件下，甲醇?xì)怏w與空氣混合在催化劑上進(jìn)行氧化反應(yīng)，催化劑通常為金屬氧化物，常為Fe2O3-MoO3，反應(yīng)過(guò)程中放出大量熱量，生成的氣態(tài)甲醛經(jīng)過(guò)冷卻吸收后，形成濃度為37%的甲醛溶液。放出的熱量被水吸收變成高溫蒸汽和熱水，被用于其它環(huán)節(jié)和工藝的生產(chǎn)，甲醛生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的尾氣中有17%的氫氣，還存在一定一氧化碳和甲烷等有機(jī)成分，這些可燃性氣體可以放入鍋爐進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的蒸汽和熱量等均可以投入生產(chǎn)生活中使用。

CH3OH+1/2O2 HCHO+H2O

采用該工藝流程制造甲醛具有如下特點(diǎn)：

1.使用改工藝流程制造甲醛在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有生成任何附加產(chǎn)品，甲醇經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、過(guò)熱、過(guò)濾之后進(jìn)入發(fā)生裝置，經(jīng)過(guò)觸媒氧化反應(yīng)生成甲醛，經(jīng)過(guò)冷卻裝置冷卻后，在吸收塔內(nèi)被水吸收，直接成為產(chǎn)品。在生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)出的半成品可以與高濃度甲醛進(jìn)行一定處理工藝，作為產(chǎn)品出售。

2.采用立式尾氣鍋爐。在最開(kāi)始采用100kg甲醇作為開(kāi)車(chē)的驅(qū)動(dòng)燃料，在經(jīng)過(guò)大約八小時(shí)的正常使用和生產(chǎn)之后，利用吸收塔將排出的尾氣進(jìn)行再利用，作為生產(chǎn)蒸汽的燃料，這樣，在滿(mǎn)足必要生產(chǎn)需求的前提下，還能夠節(jié)約生產(chǎn)能源。尾氣內(nèi)含有的主要成分有甲醇、甲醛、甲烷等有機(jī)物，通過(guò)燃燒再利用后產(chǎn)生的廢氣主要成分為二氧化碳和水。因此，使用該種工藝流程不僅充分利用尾氣作為燃料進(jìn)行熱供應(yīng)，還能夠避免直接排放尾氣對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染。

3.使用循環(huán)水系統(tǒng)。該工藝流程中用于冷卻甲醛的水在完成冷卻工藝之后還能夠收集回收到循環(huán)水池，經(jīng)過(guò)冷卻后再次循環(huán)使用，充分節(jié)約利用水資源。

三、主要污染工序

目前我國(guó)通過(guò)利用甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛的生產(chǎn)工藝已經(jīng)達(dá)到較為成熟的地步，工藝流程中化學(xué)反應(yīng)基本上都是在密閉容器內(nèi)進(jìn)行的，因此在整個(gè)生產(chǎn)流程中不會(huì)造成較大的污染。

1.吸收塔排出的尾氣，主要還有甲醇、甲醛、甲烷等有機(jī)物，經(jīng)過(guò)回收再利用排放到鍋爐中進(jìn)行燃燒發(fā)熱。

2.對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查和維修或是添加催化劑銀時(shí)少量甲醛和甲醇可能會(huì)逸出。

3.甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中器械設(shè)備會(huì)發(fā)出噪音，產(chǎn)生噪聲污染。

4.甲醇經(jīng)過(guò)多次蒸發(fā)和過(guò)濾后，會(huì)留下一些固體殘?jiān)?，如一些油狀物等?/p>

四、環(huán)境影響分析

目前我國(guó)甲醛制造工藝主要采用鐵鉬法，化學(xué)反應(yīng)均在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，并且采取了很多種環(huán)保措施，因此生產(chǎn)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢水廢氣等對(duì)環(huán)境不會(huì)造成較大的影響。當(dāng)保證整個(gè)甲醛制造工藝正常進(jìn)行的前提下，其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響主要有：

1.大氣污染

利用甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛工藝流程中產(chǎn)生的發(fā)起污染物主要有吸收塔排出的尾氣（已排入鍋爐進(jìn)行燃燒供熱）和逸出的甲醇和甲醛。對(duì)于在設(shè)備進(jìn)行檢查和維修或是添加催化劑銀時(shí)逸出的少量甲醇和甲醛氣體，可以在進(jìn)行檢修或添加前，用泵將設(shè)備內(nèi)遺留的液體轉(zhuǎn)移到貯液槽內(nèi)，用水對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中用到的設(shè)備和管道進(jìn)行沖洗，在確保氣體成分合格的前提下，再對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修或添加催化劑。利用這種方式，不僅可以保障相關(guān)人員的生命安全，還能將操作過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染降到最低。

2.固體廢棄物

在該工藝流程中，甲醇經(jīng)過(guò)多次高溫蒸發(fā)會(huì)留下一些固體殘?jiān)?，這些固體廢棄物主要是一些有機(jī)油狀物和蠟狀物。這些有機(jī)殘?jiān)梢耘湃脲仩t內(nèi)進(jìn)行燃燒處理，處理過(guò)后的排放物主要是二氧化碳和水，大大降低了對(duì)環(huán)境的影響。

3.廢水

甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛工藝流程中產(chǎn)生的廢水主要是生產(chǎn)工廠(chǎng)內(nèi)洗地用水，其中主要的污染物為固體懸浮顆粒，在經(jīng)過(guò)沉淀后可以大大降低其濃度，沉淀后的廢水可以用于廠(chǎng)區(qū)綠化工作。

五、結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)主要是利用甲醇氧化法進(jìn)行甲醛的生產(chǎn)制造，其制造工藝流程已經(jīng)相對(duì)成熟，化學(xué)反應(yīng)均在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，加上采用了多種環(huán)境保護(hù)措施，因此利用甲醇氧化法生產(chǎn)甲醛工藝過(guò)程中產(chǎn)生的廢水廢渣并不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

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（作者單位：河北潔源安評(píng)環(huán)保咨詢(xún)有限公司）