甲醇铁钼催化法制甲醛的工艺设计(4)
铁钼法甲醛生产工艺同样是以甲醇和空气作为反应原料，甲醇在过量空气的环境中氧化制得甲醛，以铁钼混合氧化物为主要成分的催化剂，选择性较高，产品纯度高于银法。铁钼氧化物催化剂的耐毒性较好，但是也存在一定的缺点，如流程复杂、投资大、耗能高及产品甲酸含量高等。
1.5.2 我国甲醛生产现状
近几年我国甲醛工业的发展, 主要表现在以下几个方面:一是产能快速增长。二是生产规模大型化的进程正在加快。三是生产方法多元化。在生产方法上已从单一的“银法”逐步变化到“ 银法”和“ 铁钼法”共同发展的格局。四是在生产设备上针对甲醛生产工艺的规律和特点改进了相关设备, 使生产效率得到进一步提高。五是随着甲醛生产技术的不断提高, 节能降耗取得了新成效[3]。
2011年底，中国甲醇企业266家，产能4823万吨，占世界产能的46.8%，中国占全球甲醇生产能力比重逐渐增大。甲醇行业“十二五”发展规划阐明，到2015年，我国甲醇甲醇产能将控制在5000万吨。[4]
1.5.3 发展趋势[3]
到2012年为止，我国甲醛工业已有56年的发展历史。从总体看，我国甲醛工业得到发展趋势有一下几个方面。第一，社会资源节约化： 我国甲醛工业今后应以内涵发展为主, 避免低水平的重复建设。第二，企业生产能力规模化：发展的趋势将是5万～25万吨/年的经济规模。第三，生产装置大型化：将逐步淘汰尤其是1.5万吨/ 年以下工艺落后的装置, 将会被具有经济规模的、代之以3 万～15万吨/ 年及15万吨/ 年以上工艺的先进装置替代。第四，生产工艺先进化：“铁钼法”和改良的“银法”工艺将继续得到发展, 并将逐步置换和淘汰消耗高、效益差的落后工艺。第五，产品趋向多样化和浓度趋向增浓化。
2.设计方案确定
2.1 甲醛反应特点[1]
甲醛分子结构中存在羰基氧原子和ɑ-H，化学性质很活泼，具有很高的反应能力，能参与加成反应、缩合反应、聚合反应、羰基化反应、分解反应、氧化还原反应等多种化学反应。
2.1.1 加成反应
在碱性溶液中甲醛与氰化氢加成反应生成乙氰醇。工业上，用该反应制取氨基酸系列产品，俗称Mannich反应。如制取多价螯合剂三乙酸氰；氨基乙氰；亚甲基氨基乙氰;二乙氰胺等。
甲醛与亚硫酸钠加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐，然后用锌粉在乙酸蒸馏中还原成甲醛次硫酸钠盐，在工业上被广泛用于纺织品泼染印花药剂。
2.1.2 缩合反应
在碱金属和碱土金属催化剂作用下，与300～425℃，甲醛与乙酸（酯）或丙酸（酯）缩合生成丙烯酸（酯）或甲基丙烯酸（酯）。
2.1.3 聚合反应
甲醛的特殊性质是自身容易聚合，但干燥的气体甲醛是相当稳定的，仅在温度低于100℃时才会缓慢聚合。气态甲醛在室温下、甲醛水溶液在浓缩操作过程中均能自聚，生成白色粉状线性结构的聚合体。
2.1.4 羟基化反应
在钴或铑催化剂下，于110℃和13～15Mpa条件下，甲醛与合成气能进行羰基化反应生成乙醇醛，进一步加氢可生成乙二醇。该反应称为甲醛氢甲酰化反应。
2.1.5 氧化还原反应
甲醛极易氧化成甲酸，进而氧化成二氧化碳和水。许多金属盒金属氧化物都能使甲醛还原成甲醇、甲酸甲酯、甲烷。
2.2 生产方案的确定[5]
甲醛的生产方法有多种, 目前工艺比较成熟的有甲醇空气氧化法(其中包括甲醇过量法和空气过量法) 、甲缩醛氧化法。其中利用甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两类不同的工艺，其一是采用银催化剂的“甲醇过量法”，也称“银催化法”（简称“银法”）；其二是采用铁钼氧化物催化剂的“空气过量法”，也称“铁钼催化法”（简称“铁钼法”）。
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