淺談甲醛及多聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)

李程明

摘 要：甲醛的化學(xué)式HCHO或CH2O，它是一種無色、無味、有刺激性的氣體，對(duì)人體的口、鼻等具有刺激作用。甲醛通過銀、銅等金屬催化反應(yīng)或者烴類氧化物獲得，用于農(nóng)藥、消毒劑、維綸、酚醛樹脂等工藝的原料。由于甲醛具有溶水性，在運(yùn)輸過程中不穩(wěn)定，所以一般用多聚甲醛電梯，多聚甲醛是一種固體混合物，為白色粉末狀、片狀，通過分析甲醛和多聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)提高甲醛和多聚甲醛的生產(chǎn)質(zhì)量和效率具有重要意義。本文主要分析探討了甲醛及多聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)，以供參閱。

關(guān)鍵詞：甲醛;多聚甲醛;生產(chǎn)技術(shù)

1 甲醛生產(chǎn)技術(shù)

1.1直接氧化方法

甲醛與水是此反應(yīng)中主要的反應(yīng)物，且副反應(yīng)物為甲醛與水。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了提升甲醛的收回率，還應(yīng)注意控制反應(yīng)溫度，具體來講，應(yīng)細(xì)化分為以下兩種方法。一種是銀法催化氧化方法，主要由儲(chǔ)備甲醇、計(jì)量、蒸發(fā)、氧化以及冷卻吸收等流程構(gòu)成。首先，應(yīng)將甲醇溶液及壓縮空氣輸送至蒸發(fā)器中，并將其置于薄層銀表面，保持350攝氏度的溫度。氣體產(chǎn)生后會(huì)進(jìn)入吸收塔并在其中進(jìn)行冷凝吸收，塔底則會(huì)收集到液態(tài)的甲醛。此反應(yīng)過程中的催化劑為銀，根據(jù)催化劑的形態(tài)也可以被分為電解銀以及浮石銀等兩種方法，兩種方法的工藝較為成熟，且電耗較低，擁有較低的生產(chǎn)成本，但甲醛的吸收率較低，且會(huì)產(chǎn)生多種副反應(yīng)，以致影響了正常的工藝流程。另一種是鐵鉬催化氧化方法，它具備壓縮、反應(yīng)吸收等流程，可以生產(chǎn)較高濃度的甲醛。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)在氧化器內(nèi)放置足量的混合氣體，并使用五氧化二釩以及氧化亞鐵等催化劑，控制反應(yīng)溫度為300至380攝氏度。這種方法中催化劑性能較佳，且吸收更為完全，缺點(diǎn)是設(shè)備的使用率較低，且需要消耗較大動(dòng)力，以致無法有效分離產(chǎn)物。但它需要的反應(yīng)溫度較低，且余熱利用率較大，因而具備較為明顯的經(jīng)濟(jì)性。上述兩種方法中，催化劑是其最為主要的影響因素，直接影響著生產(chǎn)效益水平。

1.2循環(huán)法

根據(jù)設(shè)備差異和工藝流程的不同，目前銀法甲醛生產(chǎn)工藝除生產(chǎn)37%甲醛傳統(tǒng)銀法外，近年還出現(xiàn)了生產(chǎn)濃甲醛的尾氣循環(huán)法和甲醇循環(huán)法。尾氣循環(huán)法工藝的顯著特征是增設(shè)尾氣風(fēng)機(jī)，用尾氣代替部分配料水蒸氣帶走反應(yīng)熱，提高產(chǎn)品甲醛濃度，反應(yīng)器內(nèi)氣體空速高，氣體在高溫區(qū)停留時(shí)間短，減少了副反應(yīng)，循環(huán)的尾氣帶回一部分未反應(yīng)的甲醇重新參加反應(yīng)，降低了甲醇單耗。甲醇循環(huán)法又叫不完全轉(zhuǎn)化法，具有比較悠久的歷史。該工藝的特點(diǎn)是控制較低的反應(yīng)溫度，以減少副反應(yīng);吸收塔采出的甲醛溶液再經(jīng)蒸餾塔脫出大部分未反應(yīng)的甲醇和一部分水，脫出的甲醇和水可作為原料回用，所以甲醇單耗低，甲醛濃度高。此法需要1套精餾設(shè)備，投資大、流程長(zhǎng)、操作復(fù)雜、動(dòng)力消耗高，一般在需低甲醇含量、高甲醛含量的甲醛產(chǎn)品時(shí)使用此工藝，現(xiàn)已被尾氣循環(huán)法取代。近年來研制開發(fā)出不同于傳統(tǒng)的甲醇循環(huán)法的新工藝。新工藝不用另設(shè)甲醛蒸發(fā)塔，而是在吸收塔中利用反應(yīng)熱和甲醛溶解熱脫醇脫水。其具有高甲醛濃度、低甲醇含量、低原料消耗、裝置大型化、流程短等優(yōu)點(diǎn)。該工藝含有多項(xiàng)專利技術(shù)，采用該工藝對(duì)遼河油田甲醛裝置進(jìn)行局部改造后，盡管仍然存在著設(shè)備匹配不合理等問題，但甲醇單耗已降至440kg/t以下，甲醛含量大幅增加，最高日產(chǎn)量由55t提高到74t，循環(huán)水單耗降低一半以上，副產(chǎn)蒸汽量大幅增加。

1.3銀法制甲醛

銀法制甲醛指在600-700℃，將甲醇、空氣、水和銀、銅等金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，生成甲醛，甲醛吸收水變成甲醛溶液，其化學(xué)反應(yīng)公式如下：2CH3OH+O2→2H2O+2HCHO通過這種方法可以得到50-60%的甲醛，其余部分產(chǎn)物和氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，得到一氧化碳、二氧化碳、甲酸等物質(zhì)。通過這種生產(chǎn)工藝，甲醛的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了85-90%、生產(chǎn)成本比較低。但是這種方法的甲醛吸收率比較低、副產(chǎn)物比較多，損耗大，催化劑的催化時(shí)間段，并對(duì)下一步工藝產(chǎn)生影響。

2 聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)

多聚甲醛具體分為兩種，一種為低聚合度多聚甲醛，另一種為固體多聚甲醛，前者優(yōu)點(diǎn)顯著，如：較高的純度、良好的水溶性、均勻的顆粒等，而后者僅在解聚方面優(yōu)于前者，但其缺點(diǎn)明顯，即：較差的合成原料反應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)制備過程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)便是把握產(chǎn)品聚合度，以此避免甲醛高度聚合，同時(shí)，也可減少干燥脫水時(shí)間，進(jìn)而利于保證產(chǎn)品收率。目前，具體的生產(chǎn)工藝方法如下：其一，真空耙式干燥法，具體工藝流程有真空濃縮、聚合、干燥、篩分、粉碎及包裝，此工藝的優(yōu)點(diǎn)為較少的投資、粉塵及損失，同時(shí)高效、節(jié)能等特點(diǎn)也十分顯著，其缺點(diǎn)為出料困難、生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，目前，此方法基本淘汰。其二，金屬傳送帶干燥法，具體工藝流程有濃縮、冷卻固化、刮片、干燥、粉碎與包裝，此工藝的優(yōu)點(diǎn)為靈活性、密封性、清潔性等，同時(shí)通過對(duì)干燥介質(zhì)相關(guān)參數(shù)的控制，保證了操作的可靠性與有效性，再者，設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，但缺點(diǎn)為較大占地面積、運(yùn)行噪音等，同時(shí)生產(chǎn)時(shí)需要粉碎，難以獲得顆粒狀產(chǎn)品。其二三，噴霧干燥法，具體工藝流程為解聚、真空壓縮、干燥、噴霧造粒等，此方法獲得的多聚甲醛，呈細(xì)顆粒狀，同時(shí)具有良好的水溶性與流動(dòng)性。為了增加多聚甲醛含量，可采用兩段干燥，二者溫度分別控制在45～70℃與70～100。C，其中醛含量均在90%以上。此方法的優(yōu)點(diǎn)為較短的干燥時(shí)間、可調(diào)的多聚甲醛顆粒、良好的流動(dòng)性與靈活性，缺點(diǎn)為難以有效分離、較低的熱效率、較大的設(shè)備容積及較難的粉塵回收。其四，共沸精餾法，具體工藝流程為濃縮、共沸脫水、過濾、干燥等，此方法獲得的產(chǎn)品中甲醛含量均在9l%以上，雖然其制備的多聚甲醛產(chǎn)品質(zhì)量較高，但也存在不足，如：多樣的共沸劑、困難的回收等。

結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前，我國(guó)多數(shù)企業(yè)依然采用傳統(tǒng)的方法生產(chǎn)甲醛，不但能耗較大，且無法控制其聚合度，以致產(chǎn)品質(zhì)量水平較低，性能較差。為了滿足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)甲醛以及多聚甲醛產(chǎn)品的需求，生產(chǎn)廠家應(yīng)由國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，并與外資企業(yè)進(jìn)行有效合作，以提升甲醛以及多聚甲醛產(chǎn)品的質(zhì)量水平，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1]韓強(qiáng)，龍余杰.簡(jiǎn)析甲醛及多聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)[J].中國(guó)化工貿(mào)易.2018（21）

[2]劉佳彬.淺談甲醛及多聚甲醛的生產(chǎn)技術(shù)[J].化工管理.2017（14）