甲醛生產(chǎn)過程中存在的問題及解決措施

王保順

開封龍宇化工有限公司 河南開封 475200

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，甲醛工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。甲醛在現(xiàn)代工業(yè)中應用廣泛，包括生產(chǎn)酚醛樹脂、維尼綸纖維、聚甲醛，以及用作消毒劑、還原劑和防腐劑等。甲醛的合成是氧化反應，屬于重點危險化工工藝，生產(chǎn)過程中高溫、易回火燃燒爆炸、反應放熱量較大。目前國家提倡建設“環(huán)境友好型，資源節(jié)約型”社會，本文對甲醛生產(chǎn)工藝等分析，找到最適宜的工藝路線和生產(chǎn)策略。

1 甲醛生產(chǎn)危險有害因素

1.1 主要危險有害物質(zhì)

（1）甲醛：分子式CH2O，工業(yè)商品甲醛是水溶液。無色、有特殊氣味，有毒。濃度較低刺激眼睛，濃度較高會傷害皮膚、呼吸道、視網(wǎng)膜、血等。

（2）甲醇：分子式CH3OH，易燃易爆有毒，空氣中最高允許濃度為50mg/m3。

（3）尾氣：主要成分N2、H2、CH2O，易燃易爆有毒。

1.2 主要危險有害因素

（1）甲醇和空氣配比不合理，或者吹掃置換不合格，混合氣處于爆炸極限，開車點火引發(fā)爆炸。

（2）反應器冷卻介質(zhì)中斷引起溫度急速升高，體積急劇膨脹，發(fā)生倒流、紊流，引發(fā)火災或者爆炸損壞設備和裝置。

（3）材料質(zhì)量、安裝缺陷，不合理使用，引起物料泄漏，遇火源或靜電引發(fā)火災，甚至引發(fā)爆炸，或者人員中毒、窒息。

2 甲醛生產(chǎn)預防和優(yōu)化

2.1 反應熱回收

甲醇生產(chǎn)甲醛是加氧脫氫反應，伴有甲醇燃燒等副反應，產(chǎn)生大量余熱。甲醛生產(chǎn)可利用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，維持反應溫度恒定。另外，甲醛氣體在高溫下極易分解，生成CO、H2和甲酸等，降低收率，因此需要對甲醛生成氣快速降溫。根據(jù)動力學，溫度100℃時甲醛可穩(wěn)定存在。因此，要綜合考慮自身用熱、外供熱量要求，回收利用反應熱副產(chǎn)不同規(guī)格的熱水和蒸汽，減少環(huán)境污染[1]。

2.2 尾氣回收

尾氣回收是甲醛生產(chǎn)的重要課題。工藝尾氣成分有N2、H2、O2、CO2、CO等。低濃度甲醛生產(chǎn)利用水蒸氣帶走反應熱，而生產(chǎn)高濃度甲醛，用尾氣替代部分水蒸汽，獲得高濃度甲醛。H2和CO、CH4熱焓高，入鍋爐燃燒副產(chǎn)蒸汽。

2.3 工藝設計淺析

綜合本文分析，選用銀催化尾氣循環(huán)生產(chǎn)工藝。甲醇在蒸發(fā)器中汽化后進入原料混合器；空氣經(jīng)羅茨風機加壓和預熱處理后進入原料混合器；水蒸氣和尾氣按比例進入混合器；最后形成四元氣。在原料工序要有可靠的防止甲醇冷凝措施。四元氣進入氧化器中，在低于20kPa壓力，反應溫度約為630℃，在銀催化劑床層進行氧化脫氫反應，生成甲醛氣并釋放大量余熱。為了防止高溫分解，生成氣通過驟冷裝置急速冷卻至150℃以下，進入第一吸收裝置中被稀甲醛溶液吸收，獲得一定濃度的工業(yè)甲醛產(chǎn)品。氣態(tài)中的殘余甲醛氣，進入第二吸收裝置，添加工藝軟水進一步吸收，獲得稀甲醛溶液返回第一吸收裝置。出吸收裝置的尾氣，部分經(jīng)循環(huán)風機加壓后返回反應器，其余燃燒處理，達標排空。同時利用余熱副產(chǎn)水蒸汽或者熱水，目前較新型的余熱裝置是一體化低壓系統(tǒng)；尾氣燃燒副產(chǎn)蒸汽，達到了減量化、無害化和資源化。副產(chǎn)蒸汽和熱水進入相應管網(wǎng)，分配給其它用熱裝置[2]。

2.4 安全生產(chǎn)條件優(yōu)化

甲醇氧化制甲醛是法定重點危險化工工藝，反應溫度高于甲醇的燃點；甲醇汽和空氣配比處于爆炸極限范圍內(nèi)，生產(chǎn)中加入惰性組分避免爆炸；生產(chǎn)中介質(zhì)具有易燃易爆、毒性和腐蝕性等危險。出現(xiàn)異常時，易發(fā)生超溫、回火、爆炸或中毒。安全生產(chǎn)條件優(yōu)化和提高有以下幾方面。一是要提高裝置密封性能，優(yōu)先采用屏蔽泵等密封性能可靠設備，重要連接采用凸凹法蘭，廢氣風機軸氮封，設置安全水封。二是設置聯(lián)鎖裝置防止反應溫度超溫，采用多點監(jiān)控和邏輯優(yōu)選，確保數(shù)據(jù)可靠，當反應溫度超高時，自動觸動聯(lián)鎖降溫。三是要確保反應器急速冷卻效果，確保反應器安全和生產(chǎn)工藝安全穩(wěn)定。四是優(yōu)化設置緊急停車程序，在裝置危險較大時能自動緊急停車，緊急停車程序的重點是原料的切斷控制，包括方式、時序和切斷點等，優(yōu)選空各原料切斷控制，達到甲醛生產(chǎn)和安全的最佳結(jié)合，例如對甲醇的切斷控制，可以采用延時切斷和中轉(zhuǎn)甲醇恒速送出的策略；對原料空氣的切斷，可以采用風機聯(lián)鎖停機、快速放空、阻止倒流的組合策略。五是設備保護和工藝運行保護之間的優(yōu)化調(diào)整，例如尾氣循環(huán)風機跳停會引起反應器超溫、回火、爆炸等，所以尾氣風機設備保護采取報警策略，取消跳停[3]。

2.5 甲醛水溶液的防自聚和儲存

工業(yè)甲醛水溶液，易發(fā)生自聚和歧化反應，在貯存和運輸環(huán)節(jié)，易發(fā)生甲醛自聚和產(chǎn)品變質(zhì)。在生產(chǎn)中防止自聚的主要方法有保溫、加熱、伴熱、擾動，反沖洗和脈沖流等。對于商品甲醛，還可以根據(jù)客戶要求，添加不影響使用功能的阻止聚合的介質(zhì)，例如甲醇、阻聚劑等。甲醛水溶液的防自聚，是甲醛生產(chǎn)運行穩(wěn)定的要求，也是面對客戶的生產(chǎn)延伸。

3 結(jié)語

總之，目前甲醛廣泛應用于化工、醫(yī)藥、木材等多個行業(yè)，但是存在很多危險因素，因此在生產(chǎn)和應用過程中要全方面優(yōu)化，實現(xiàn)行業(yè)安全持續(xù)進步。