对甲醛氧化工艺设计分析

贾朝策 靳慧轩

(河北宏达绿洲工程设计有限公司，石家庄 050000)

对甲醛氧化工艺设计分析

贾朝策 靳慧轩

(河北宏达绿洲工程设计有限公司，石家庄 050000)

甲醛在我们的生活中有着广泛的用途，其中约65%的消费量是用于生产甲醛树脂，其次是用于聚甲醇树脂，聚甲醇工程塑料等等，有16个大类近几百个品种，同时甲醛在农药、医药、炸药和染料工业，还可以做杀虫剂、消毒剂、溶剂和还原剂，在农业上可做尿素——甲醛型缓效肥料。我们生活中的甲醛，基本上都是采用甲醇空气氧化法制得，按所用催化剂的不同类型，可分为铁钼催化剂法和银催化剂法。我国甲醛工业发展至今，在生产规模、产量、质量、技术等方面已经有了很大的进步，在不少方面也已达到和接近国际先进水平，但是从总体上来看，我国甲醛工艺还有待进一步的提高和发展。本文将围绕对甲醛的工艺设计分析来进行论述。

甲醛;氧化;工艺设计

甲醛又叫福尔马林，气体的相对密度为1.067（空气的密度为1），在-20。C的情况下，甲醛液体的相对密度为0.815，熔点为-92。C，沸点为-19.5。C。易溶于水和乙醇，水溶液的浓度最高可达55%，通常在浓度达到40%时，被称作甲醛水，俗称福尔马林，这是一种有刺激性气味的无色液体，有着很强的还原性，可以作为很多化学反应的还原剂。甲醇氧化生产甲醛工艺的过程包括去除硫、氯等有害杂质。由于甲醛具有很强的还原性，可以和许多化学物质发生氧化反应。接下来，本文将列举以下四种化学反应来对甲醛的氧化工艺进行分析。

一、甲醛直接气相氧化生成甲酸

含有甲醛的原料混合气，可以直接取自于甲醇氧化，即铁钼法制甲醛的生成气，这种气态甲醛气流可以直接被送入已经连接好的甲酸装置。接下来，通过对甲醇氧化器的特定设计，所产生的反应混合气可以直接被引入独立的甲酸装置，或者也可以从现有的甲醇氧化反应器和吸收塔之间，从现有的甲酸树脂装置取出部分气体送入甲酸装置，如果进入甲酸装置的气体中含有游离的甲酸的浓度小于2.5%时，则不需对进口气体进行任何处理，但是，如果有出现进口气中甲醇含量很高的情况，则需要设置一个小型的氧化反应床使得甲醇进一步转化成甲醛，使得甲醛可以直接气相氧化成甲酸。

二、二步法催化氧化苯甲醛合成苯甲酸

采用二步法催化氧化苯甲醛合成苯甲酸是工业生产中比较常用的方法之一，该反应需要催化剂和氧化剂才能诱导该反应的顺利进行，该反应中的氧化剂应该选择过氧化氢，催化剂应该选择钨酸钠，在反应中应该特别注意的是，过氧化氢不能一次性加入，要分两次加入，第一次只需要加入40%的过氧化氢，第二次就可以将剩余的过氧化氢全部加入。通过实验，我们可以得出，利用二步法加入过氧化氢得到的苯甲酸的收率为56.22%，这个结果远高于通过一步法制得的苯甲酸的收率，同时在实验中也发现了二步法反应的回流时间对收率的影响，结果表明第一步的反应时间为3个小时，第二部的反应时间为5个小时的反应条件，会使本次实验的效果达到最优，可以大大的提高本次试验的反应速率，提高苯甲酸的产量。

三、甲醛的光催化氧化

甲醛的光催化氧化相对于其他的方法来说，该反应需要的设备和原料太多，而且很多条件在如今的情况下很少有企业能够达到，但是该反应的收率和反应速率都比较高，所以这种方法值得我们去借鉴。甲醛的光催化氧化采用程序升温脱附（TPD），电子自旋共振（ESR）和自旋捕获-电子自旋共振（ST-ESR）等物理方法对甲醛光催化氧化，反应物的吸附状态，自由基中间物种及机理进行了详细的阐述，在光催化氧化微量甲醛的反应条件下，吸附在活化剂表面的空气中的氧气会被自然光生成电子，还原成两种产物，这两种生成的产物为甲醛的深度氧化提供了高活性的氧化剂，甲醛是通过中间产物甲酸而氧化为最终产物二氧化碳的。这个方法可以用于工业生产中的废水的处理，通过光催化氧化的方法使得废水中的甲醛全部反应生成二氧化碳，排放到空气中。

四、银催化剂法

银催化剂法是工艺流程中最常用的方法，由于甲醛具有很强的还原性，就利用这个特性，设计出了银催化法，银作为催化剂是最好的选择，因为银的化学性质和物理性质一般都比较稳定，在大多数的反应中都不会与其他的化学反应物产生反应，但是银是化学反应中非常常用的催化剂。这种方法是通过甲醇通过过滤后进入蒸发器，控制好一定的温度，然后与空气混合，配成一定的蒸汽形成三元混合气体，将其加热至100-140。C，除去杂质后进入氧化反应器，反应温度为640。C，必须采用性能较好的电解银催化剂，在反应中甲醇脱氢生成甲醛，然后立即将反应物骤冷至230。C，再进一步冷却至80-90。C进入吸收系统，吸收后的产品由塔底排出，未排出的的甲醛及其它气体进入第二吸收塔，进行再次吸收，部分甲醛液回流，尾气进入尾气锅炉作燃料。这种反应基本上不会产生废弃物，在一定的程度上达到了节能环保的目标。

五、结束语

综上所述，甲醛是一种强效的还原剂，可以和许多氧化剂发生化学反应，甲醛的氧化工艺在工业生产方面相当有用，工业生产中常常利用甲醛的强还原性制得很多其他的产物，甲醛作为工业生产上的必备原料，在经济发展中也起着重大的推动作用。但是，就目前来看，我国在甲醛的氧化工艺方面技术和设备还不够完善，远远落后于西方发达国家，我国一定要投入大量的人力、财力和物力，将我国甲醛的氧化工艺的技术提到一个新的高度，企及世界先进的水平，打造一流的国际品牌。未来的世界只有凭借着自身的实力和技术，才能使自己经受住世界浪潮的砥砺，永远屹立于不败之地。

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