甲醛生产过程中存在的问题及解决措施

2018-12-07王保顺

商品与质量 2018年35期

王保顺

开封龙宇化工有限公司河南开封 475200

随着我国国民经济的发展，甲醛工业得到了飞速的发展。甲醛在现代工业中应用广泛，包括生产酚醛树脂、维尼纶纤维、聚甲醛，以及用作消毒剂、还原剂和防腐剂等。甲醛的合成是氧化反应，属于重点危险化工工艺，生产过程中高温、易回火燃烧爆炸、反应放热量较大。目前国家提倡建设“环境友好型，资源节约型”社会，本文对甲醛生产工艺等分析，找到最适宜的工艺路线和生产策略。

1 甲醛生产危险有害因素

1.1 主要危险有害物质

（1）甲醛：分子式CH2O，工业商品甲醛是水溶液。无色、有特殊气味，有毒。浓度较低刺激眼睛，浓度较高会伤害皮肤、呼吸道、视网膜、血等。

（2）甲醇：分子式CH3OH，易燃易爆有毒，空气中最高允许浓度为50mg/m3。

（3）尾气：主要成分N2、H2、CH2O，易燃易爆有毒。

1.2 主要危险有害因素

（1）甲醇和空气配比不合理，或者吹扫置换不合格，混合气处于爆炸极限，开车点火引发爆炸。

（2）反应器冷却介质中断引起温度急速升高，体积急剧膨胀，发生倒流、紊流，引发火灾或者爆炸损坏设备和装置。

（3）材料质量、安装缺陷，不合理使用，引起物料泄漏，遇火源或静电引发火灾，甚至引发爆炸，或者人员中毒、窒息。

2 甲醛生产预防和优化

2.1 反应热回收

甲醇生产甲醛是加氧脱氢反应，伴有甲醇燃烧等副反应，产生大量余热。甲醛生产可利用余热锅炉产生蒸汽，维持反应温度恒定。另外，甲醛气体在高温下极易分解，生成CO、H2和甲酸等，降低收率，因此需要对甲醛生成气快速降温。根据动力学，温度100℃时甲醛可稳定存在。因此，要综合考虑自身用热、外供热量要求，回收利用反应热副产不同规格的热水和蒸汽，减少环境污染[1]。

2.2 尾气回收

尾气回收是甲醛生产的重要课题。工艺尾气成分有N2、H2、O2、CO2、CO等。低浓度甲醛生产利用水蒸气带走反应热，而生产高浓度甲醛，用尾气替代部分水蒸汽，获得高浓度甲醛。H2和CO、CH4热焓高，入锅炉燃烧副产蒸汽。

2.3 工艺设计浅析

综合本文分析，选用银催化尾气循环生产工艺。甲醇在蒸发器中汽化后进入原料混合器；空气经罗茨风机加压和预热处理后进入原料混合器；水蒸气和尾气按比例进入混合器；最后形成四元气。在原料工序要有可靠的防止甲醇冷凝措施。四元气进入氧化器中，在低于20kPa压力，反应温度约为630℃，在银催化剂床层进行氧化脱氢反应，生成甲醛气并释放大量余热。为了防止高温分解，生成气通过骤冷装置急速冷却至150℃以下，进入第一吸收装置中被稀甲醛溶液吸收，获得一定浓度的工业甲醛产品。气态中的残余甲醛气，进入第二吸收装置，添加工艺软水进一步吸收，获得稀甲醛溶液返回第一吸收装置。出吸收装置的尾气，部分经循环风机加压后返回反应器，其余燃烧处理，达标排空。同时利用余热副产水蒸汽或者热水，目前较新型的余热装置是一体化低压系统；尾气燃烧副产蒸汽，达到了减量化、无害化和资源化。副产蒸汽和热水进入相应管网，分配给其它用热装置[2]。

2.4 安全生产条件优化

甲醇氧化制甲醛是法定重点危险化工工艺，反应温度高于甲醇的燃点；甲醇汽和空气配比处于爆炸极限范围内，生产中加入惰性组分避免爆炸；生产中介质具有易燃易爆、毒性和腐蚀性等危险。出现异常时，易发生超温、回火、爆炸或中毒。安全生产条件优化和提高有以下几方面。一是要提高装置密封性能，优先采用屏蔽泵等密封性能可靠设备，重要连接采用凸凹法兰，废气风机轴氮封，设置安全水封。二是设置联锁装置防止反应温度超温，采用多点监控和逻辑优选，确保数据可靠，当反应温度超高时，自动触动联锁降温。三是要确保反应器急速冷却效果，确保反应器安全和生产工艺安全稳定。四是优化设置紧急停车程序，在装置危险较大时能自动紧急停车，紧急停车程序的重点是原料的切断控制，包括方式、时序和切断点等，优选空各原料切断控制，达到甲醛生产和安全的最佳结合，例如对甲醇的切断控制，可以采用延时切断和中转甲醇恒速送出的策略；对原料空气的切断，可以采用风机联锁停机、快速放空、阻止倒流的组合策略。五是设备保护和工艺运行保护之间的优化调整，例如尾气循环风机跳停会引起反应器超温、回火、爆炸等，所以尾气风机设备保护采取报警策略，取消跳停[3]。

2.5 甲醛水溶液的防自聚和储存

工业甲醛水溶液，易发生自聚和歧化反应，在贮存和运输环节，易发生甲醛自聚和产品变质。在生产中防止自聚的主要方法有保温、加热、伴热、扰动，反冲洗和脉冲流等。对于商品甲醛，还可以根据客户要求，添加不影响使用功能的阻止聚合的介质，例如甲醇、阻聚剂等。甲醛水溶液的防自聚，是甲醛生产运行稳定的要求，也是面对客户的生产延伸。