甲醇氧化法生产甲醛生产工艺

杨增会

引言：本文通过对甲醇氧化法生产甲醛过程中需要使用到的原料和产品进行简单介绍，对甲醛生产工艺流程进行分析，并分析工艺流程中主要污染工序及其对环境产生的影响。

目前我国生产甲醛的主要方法就是利用甲醇氧化法。本文将以每年生产1.5万吨甲醛的生产厂为例，介绍甲醇氧化法生产甲醛的主要工艺流程和生产过程中对环境造成的一定影响及其产生的主要污染物。

一、原料及产品简介

甲醛是一种广泛运用于化工、医药等行业的化工原料。甲醛最主要是用作生产酚醛、聚甲醛等树脂原料，还能够用于生产维尼纶、乌洛托品等化工产品，甲醛还可以用作消毒剂和防腐剂。甲醛的分子式為CH2O，机构式为HCHO，其相对分子量为30，是一种最简单的脂肪醛。甲醛常温下无色并具有强烈刺激性气味，易溶于水，可燃，在空气中易形成爆炸性混合物。

甲醛具有毒性，空气中只要含有1mg/L甲醛就会对眼鼻喉产生强烈刺激。当接触到液态甲醛时，会引起眼部烧伤和皮肤过敏。此外，通过细菌和哺乳动物的培养实验证实甲醛可使有机体发生变异。由于一直无法证明甲醛是否有致癌作用，因此国际标准规定甲醛8h工作环境允许的甲醛浓度为0.75mg/L，15min工作环境允许的甲醛浓度为2mg/L。

生产甲醛的主要原料为甲醇，甲醇的分子式为CH4O，其机构式为CH3OH，其相对分子量为32，是一种易挥发的无色液体。纯度高的甲醛带酒精气味，纯度低的甲醛散发出刺鼻气味。甲醇具有毒性，能够与水、苯等有机溶剂进行混合。甲醇和甲醛一样能够在空气中形成爆炸性混合物，因此规定了一个空气中甲醇许可浓度标准：空气中甲醇许可浓度标准表。

二、生产工艺及流程

在过量空气（甲醇蒸汽的空度控制在安全区间内，即17%）的条件下，甲醇气体与空气混合在催化剂上进行氧化反应，催化剂通常为金属氧化物，常为Fe2O3-MoO3，反应过程中放出大量热量，生成的气态甲醛经过冷却吸收后，形成浓度为37%的甲醛溶液。放出的热量被水吸收变成高温蒸汽和热水，被用于其它环节和工艺的生产，甲醛生产工艺产生的尾气中有17%的氢气，还存在一定一氧化碳和甲烷等有机成分，这些可燃性气体可以放入锅炉进行燃烧，产生的蒸汽和热量等均可以投入生产生活中使用。

CH3OH+1/2O2 HCHO+H2O

采用该工艺流程制造甲醛具有如下特点：

1.使用改工艺流程制造甲醛在整个生产过程中没有生成任何附加产品，甲醇经过蒸发、过热、过滤之后进入发生装置，经过触媒氧化反应生成甲醛，经过冷却装置冷却后，在吸收塔内被水吸收，直接成为产品。在生产过程中，产出的半成品可以与高浓度甲醛进行一定处理工艺，作为产品出售。

2.采用立式尾气锅炉。在最开始采用100kg甲醇作为开车的驱动燃料，在经过大约八小时的正常使用和生产之后，利用吸收塔将排出的尾气进行再利用，作为生产蒸汽的燃料，这样，在满足必要生产需求的前提下，还能够节约生产能源。尾气内含有的主要成分有甲醇、甲醛、甲烷等有机物，通过燃烧再利用后产生的废气主要成分为二氧化碳和水。因此，使用该种工艺流程不仅充分利用尾气作为燃料进行热供应，还能够避免直接排放尾气对环境造成的严重污染。

3.使用循环水系统。该工艺流程中用于冷却甲醛的水在完成冷却工艺之后还能够收集回收到循环水池，经过冷却后再次循环使用，充分节约利用水资源。

三、主要污染工序

目前我国通过利用甲醇氧化法生产甲醛的生产工艺已经达到较为成熟的地步，工艺流程中化学反应基本上都是在密闭容器内进行的，因此在整个生产流程中不会造成较大的污染。

1.吸收塔排出的尾气，主要还有甲醇、甲醛、甲烷等有机物，经过回收再利用排放到锅炉中进行燃烧发热。

2.对设备进行检查和维修或是添加催化剂银时少量甲醛和甲醇可能会逸出。

3.甲醇氧化法生产甲醛工艺，在生产过程中器械设备会发出噪音，产生噪声污染。

4.甲醇经过多次蒸发和过滤后，会留下一些固体残渣，如一些油状物等。

四、环境影响分析

目前我国甲醛制造工艺主要采用铁钼法，化学反应均在密闭容器内进行，并且采取了很多种环保措施，因此生产工艺过程中产生的废水废气等对环境不会造成较大的影响。当保证整个甲醛制造工艺正常进行的前提下，其对环境产生的影响主要有：

1.大气污染

利用甲醇氧化法生产甲醛工艺流程中产生的发起污染物主要有吸收塔排出的尾气（已排入锅炉进行燃烧供热）和逸出的甲醇和甲醛。对于在设备进行检查和维修或是添加催化剂银时逸出的少量甲醇和甲醛气体，可以在进行检修或添加前，用泵将设备内遗留的液体转移到贮液槽内，用水对生产过程中用到的设备和管道进行冲洗，在确保气体成分合格的前提下，再对设备进行检修或添加催化剂。利用这种方式，不仅可以保障相关人员的生命安全，还能将操作过程中对环境的污染降到最低。

2.固体废弃物

在该工艺流程中，甲醇经过多次高温蒸发会留下一些固体残渣，这些固体废弃物主要是一些有机油状物和蜡状物。这些有机残渣可以排入锅炉内进行燃烧处理，处理过后的排放物主要是二氧化碳和水，大大降低了对环境的影响。

3.废水

甲醇氧化法生产甲醛工艺流程中产生的废水主要是生产工厂内洗地用水，其中主要的污染物为固体悬浮颗粒，在经过沉淀后可以大大降低其浓度，沉淀后的废水可以用于厂区绿化工作。

五、结语

目前我国主要是利用甲醇氧化法进行甲醛的生产制造，其制造工艺流程已经相对成熟，化学反应均在密闭容器内进行，加上采用了多种环境保护措施，因此利用甲醇氧化法生产甲醛工艺过程中产生的废水废渣并不会对环境造成严重影响。

参考文献

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（作者单位：河北洁源安评环保咨询有限公司）