年产4万吨甲醛装置的初步基本工艺设计.doc

摘要本设计为4万吨37.4%甲醛水溶液生产工艺初步设计，本设计采用银催化法工艺，一方面简朴简介了国内甲醛工业发展，现状及后来发展趋势。依照设计规定对工艺流程进行了选取与论证，对整个装置进行了物料与能量衡算，对重要设备和管道进行了设计及选型，同步对本装置安全生产与“三废”治理作了有关讨论并进行经济初步核算。本设计配有设计阐明书一本，附图4张。阐明书涉及:1、总论；2、工艺流程选取及论证；3、年产4万吨37.4%甲醛水溶液工艺计算；4、非原则设备计算及定性设备选型；5、工艺管道计算；6、安全以及“三废”治理；7、技术经济初步核算。图纸涉及：1、带控制点工艺管道及工艺流程图；2、氧化器装配图；3、装置平面图；4、装置立面图。核心词：甲醛；甲醇；氧化；工艺；电解银AbstractThe design is primary for the manufacturing process of formaldehyde 40,000 tons per year，and adopts Ag as catalyst. According to the design，the craft production way of formaldehyde was selected and the technology was investigated. The main equipments and pipes were designed or selected. At the same time，safely producing and dealing with “three waste ”were argued and technology economic was originally estimated.The design consists of an instruction book and a series of diagram. The instruction book includes:1.Introduction.2.Choice and demonstration of the technological process.3.40,000 tons per year 37.4% formaldehyde crafts for production were designed.4.It is not a selecting type of the equipment of calculation and finalizing the design of the standard device.5.The craft pipeline calculating.6.Security and abatement of ”three waste”.7.Economic initial estimate of technology. The diagram include:1.The pipeline of the device and process flow sheet with controlled pot.2.Assemblage chart of the oxidant.3.Plane figure of the device.4.The blueprints of factory.Keywords：formaldehyde；Methanol；Oxidation；Technology；Electrolysis Silver目录第一章 前言- 1 -第二章 绪论- 2 -2.1 国内甲醛工业发展过程- 2 -2.1.1 起步阶段- 2 -2.1.2 发展阶段- 2 -2.1.3 迅速增长阶段- 2 -2.2 国内甲醛工业现状- 3 -2.2.1 生产工艺- 3 -2.2.2 生产能力和产量- 3 -2.2.3 技术指标- 4 -2.3 影响国内甲醛价格重要因素- 5 -2.3.1 生产成本- 5 -2.3.2 下游需求状况- 5 -2.3.3 地区差别- 6 -2.4 产品阐明- 6 -2.4.1 产品名称- 6 -2.4.2 产品性质- 6 -2.5 产品用途- 8 -2.6 原材料阐明- 8 -2.7 甲醛工业发展趋势- 9 -2.7.1 开发选用优良催化剂- 9 -2.7.2需求量增长- 9 -2.7.3 采用新进生产工艺流程- 9 -2.7.4设备组合化大型化- 10 -2.7.5 产品简介- 10 -2.8 甲醛重要技术指标- 10 -第三章 合成办法及生产技术比较- 11 -3.1 甲醛合成办法- 11 -3.1.1 甲醛空气氧化法- 11 -3.1.2 二甲醚催化氧化法- 11 -3.1.3 低碳烷烃直接氧化法- 11 -3.1.4 甲缩醛氧化法- 11 -3.2 生产工艺比较- 12 -3.2.1 工艺技术比较- 12 -3.2.2 银催化剂法和铁钼催化剂法特点比较- 13 -3.3 国内外甲醛装置能耗比较- 13 -3.4生产工艺方案选取- 14 -第四章 工艺流程简介- 15 -4.1 流程阐明- 15 -4.2 生产工艺影响因素- 16 -4.2.1 反映器构造与状态- 16 -4.2.2 催化剂性能和状态- 17 -4.2.3 反映温度- 17 -4.2.4 氧醇比- 17 -4.2.5 水醇比- 18 -4.2.6 停留时间和空间速度- 18 -4.2.7反映压力- 18 -4.2.8 原料混合气纯度将影响催化剂活性与寿命- 18 -4.3 重要工艺指标- 18 -第五章 年产4万吨37.4%甲醛工艺计算- 21 -5.1 计算根据- 21 -5.2 物料衡算- 21 -5.2.1产品- 21 -5.2.2 原料甲醇投入量- 22 -5.2.3 空气投入量（依照氧醇比求）- 22 -5.2.4 尾气中各组分含量计算- 22 -5.2.5 核对- 23 -5.2.6 重要设备物料衡算（以小时计）- 24 -5.3 热量衡算- 29 -5.3.1 物性参数及计算公式- 29 -5.3.2 重要设备热量衡算- 29 -第六章 重要非定型设备计算及定型设备选型- 35 -6.1 蒸发器- 35 -6.1.1 蒸发室体积V与高度H计算- 35 -6.1.2 蒸发器换热器计算- 35 -6.2 过热器- 36 -6.2.1 传热面积估算- 36 -6.2.2 径计算- 36 -6.3 氧化器- 36 -6.3.1 氧化器直径- 36 -6.3.2 热锅炉重要尺寸- 37 -6.3.3 氧化器下部急冷段- 38 -6.3.4 废锅辅助设备汽包- 39 -6.4 吸取一塔- 39 -6.4.1气体重度r气- 39 -6.4.2液相重度- 39 -6.4.3 液相粘度（单位Mpa或Cp）- 40 -6.4.4 填料- 40 -6.4.5 喷淋密度- 40 -6.4.6 液相流量- 41 -6.4.7 泛点气速计算- 41 -6.4.8 塔径及空塔气速计算- 42 -6.4.9 高度- 42 -6.4.10 填料层阻力计算- 42 -6.5 吸取二塔- 43 -6.5.1气体重度- 43 -6.5.2液相重度- 44 -6.5.3 液相粘度（单位Mpa或Cp）- 44 -6.5.4 填料- 44 -6.5.5 喷淋密度- 45 -6.5.6 液相流量- 45 -6.5.7 泛点气速计算- 45 -6.5.8 塔径及空塔气速计算- 46 -6.5.9 高度- 46 -6.5.10 填料层阻力计算- 46 -6.6 重要非定型设备一览表- 47 -6.7 重要定型设备选型- 47 -6.7.1 上料泵（两台）- 47 -6.7.2 鼓风机（两台）- 47 -6.7.3 炉给水泵（两台）- 47 -6.7.4 塔循环泵（两台）- 48 -6.7.5 塔循环泵（两台）- 48 -6.7.6 成品泵（两台）- 48 -第七章 重要工艺管道计算及选型- 49 -7.1 重要工艺管道计算及选型- 49 -7.1.1 空气吸入管（空气过滤器风机口）- 49 -7.1.2 空气压出管（风机口蒸发器）- 49 -7.1.3 二元气体管（蒸发器过热器）- 49 -7.1.4三元气体管（过热器氧化器）- 50 -7.1.5 产品气管（氧化器塔底）- 50 -7.1.6 一塔顶出气管（一塔底二塔底）- 50 -7.1.7 尾气管（二塔顶尾气解决车间）- 50 -7.1.8 配料蒸汽管（蒸汽分派缸过热器前）- 51 -7.1.9 甲醇管（原料泵蒸发器）- 51 -7.1.10 甲醛管（一塔循环管成品槽）- 51 -7.1.11 工艺管道（软水管二塔顶）- 51 -7.1.12 一塔循环管（一塔底一塔顶）- 52 -7.1.13 二塔循环管（二塔底二塔顶）- 52 -7.2 重要工艺管道汇总表- 52 -第八章 安全与“三废”解决- 54 -8.1工艺物料特性及防护办法- 54 -8.2 三废解决- 54 -8.2.1 废气解决- 54 -8.2.2 废水解决- 54 -8.2.3噪声防治- 55 -第九章 技术经济初步评估甲醛及市场- 56 -9.1 产品甲醛及原料市场分析- 56 -9.1.1 甲醛及原料市场价格分析- 56 -9.1.2 甲醛市场供求分析- 56 -9.1.3 甲醛市场将来分析- 56 -9.2 经济效益初步梳算- 57 -9.2.1 投资估算- 57 -9.2.2 生产成本和销售收益估算- 57 -9.2.3 销售收益估算- 57 -9.2.4 经济效率评估- 58 -结束语- 59 -参照文献- 60 -致 谢- 61 -第一章 前言甲醛是重要有机化工基本原料，是甲醇最重要衍生物产品之一，甲醛用途十分广泛，重要用于生产脲醛树脂、酚醛树脂、聚甲醛树脂、三聚氰胺树脂、季戊四醇、乌洛托品、维尼纶纤维、1,4丁二醇、新戊二醇和异戊二烯等，同步甲醛在农药、医药、炸药和染料工业中还可做杀虫剂、消毒剂、溶剂和还原剂等，在农业上还可做尿素甲醛型缓效肥料。当前甲醛生产均采用甲醇为原料，银催化剂，经空气氧化得到，其浓度为37%左右，别的为水，含甲醛35-40%水溶液叫做福尔马林，是惯用杀菌剂和防腐剂Error! Reference source not found.。 甲醛是脂肪族中最简朴醛，化学性质十分活泼。正常条件下甲醛是无色而有刺激性气味气体，只要有很少量杂质存在就会发生聚合。甲醛有毒，其蒸气与空气能形成爆炸性混合物。甲醛合成始于1859年，1952年世界产量为100万吨，1982年发展到1300万吨。当前，世界上最大生产国是美国，另一方面是独联体、日本、德国和中华人民共和国、印度、印尼、泰国和马来西亚等国家。19，由于酚醛树脂开发成功，使甲醛工业得到了迅猛发展Error! Reference source not found.。随着甲醛工业生产不断扩大和甲醛产品进一步研究，其生产工艺日渐完善，对甲醛生产设备规定也在不断提高。国内甲醛工业始于1956年，已有五十近年历史。随着中华人民共和国经济不断发展，国内甲醛工业不断壮大。国内甲醛生产技术无论在装置技术、催化剂改进、还是余热运用方面都已有了长足进步，跨入了世界甲醛工业大国行列。，中华人民共和国已超过美国成为全球最大甲醛生产和消费国。通过近年调节和建设，当前国内甲醛产业构造物已发生明显变化，据不完全记录，国内当前甲醛生产公司有400多家，产能超过5万t/a生产公司有70多家，占全国总产能52%。甲醛工业化生产分为两种办法：即甲醇电解氧化银法和铁钼法。其中，电解银催化剂活性高，甲醇转化率可达90%，选取性可达91%以上。因此，工业上由甲醇制取甲醛多用电解银法。故本设计采用也是银催化剂氧化生产甲醛生产工艺流程。在整个设计过程中，按照设计任务书规定，对年产4万吨甲醛装置进行了完整物料衡算与热量衡算，对工艺过程中重要设备进行了较为详细工艺计算，同步也对装置技术经济状况进行了初步预计Error! Reference source not found.。由于本人能力有限，加上时间较为仓促，在整个设计中难免有错误和局限性之处，敬请教师和同行批评指正。第二章 绪论2.1 国内甲醛工业发展过程国内甲醛工业发展大体可分为三个阶段。2.1.1 起步阶段1956年，上海溶剂厂引进了前苏联专家设计第一套3000t/年甲醛生产装置。1958年后，吉林化肥厂、北京化工三厂、天津有机合成厂相继建成了甲醛生产装置，上海溶剂厂也建成了万吨级甲醛生产装置。但到50年代末，国内工业甲醛生产量依然还局限性4万吨（37%CH2O），产品重要用于生产乌洛托品等。20世纪50-60年代，以浮石银作催化剂银法生产甲醛是国内甲醛工业起步阶段。 二十世纪六十年代，由于合成纤维（维尼纶）和木材加工工业发展，甲醛需求量增长，陆续投资一批甲醛生产装置，如北京维尼纶厂、苏州助剂厂、青岛合成纤维厂、济南有机化工厂相继建成万吨级甲醛生产设备。生产工艺由负压改为正压操作，由稀甲醇蒸发改为浓甲醇蒸发，原料气采用水蒸气配料。到60年代末生产厂达到10家，总生产能力扩大到10万吨/年。1966年开始，由于研究开发聚甲醛树脂和烯醛法合成橡胶新工艺对浓甲醛需要吉林石井沟联合化肥厂、天津第二石油化肥厂、河南安阳塑料厂等先后兴建了采用铁钼催化剂甲醛生产装置。但是由于工艺技术落后，投资比较高，催化剂价格昂贵且不能循环运用，发展缓慢Error! Reference source not found.。2.1.2 发展阶段上世纪70-80年代以电解银催化剂为主体银法生产甲醛是国内甲醛工业日趋成熟发展阶段。1977年，上海复旦大学与上海溶剂厂共同开发使用了电解银催化剂。该催化剂活性高、选取性好、甲醇单耗低、制作以便、无污染，因此该工艺在国内甲醛生产装置上得到普遍推广应用。国内甲醛工业生产技术也随之开始日趋成熟，并有所发展与独创。20世纪80年代后来，由于木材加工业和甲醛下游产品发展需要，国内甲醛工业又有了较大发展，至80年代末生产甲醛厂家达51家，总生产能力超过80万吨/年。2.1.3 迅速增长阶段20世纪90年代至今银法生产甲醛和铁钼法生产甲醛同步发展是国内甲醛工业迅速增长阶段。20世纪90年代，特别是90年代中后期，由于国内经济迅速发展，木材加工业、建材业、塑料工业社会需求量大幅度增长和小氮肥厂转产等因素，国内甲醛工业进入迅速增长时期，1990年-1999年中，总生产能力翻了近3倍。在这一阶段国内多家公司从国外引进以铁钼氧化物作催化剂铁钼催化法甲醛生产装置，逐渐使国内铁钼催化法甲醛装置达到了国际同类装置先进水平。与此同步，国内银催化法甲醛装置也有了迅速发展。反映器等核心设备不断地得到改进，银催化剂制备和应用也有了新提高，原料甲醇单耗有了进一步下降，生产控制技术也有了长足进步，原料甲醛单耗又有了进一步下降，装置规模趋向大型化，国内最大、世界次年产16万吨/年单套甲醛装置于在河北凯跃化工集团有限公司建成投产Error! Reference source not found.。进入21世纪，国内甲醛工业仍保持持续发展势头，总生产能力已超过700万吨。，国内甲醛总生产能力已达1340万t,约占世界总产能37%，且每年以4.9%速度增长。近年来国内甲醛消费增长不久，总生产能力已超过840万吨/年（以37%HCHO计）。2.2 国内甲醛工业现状 2.2.1 生产工艺以甲醇为原料生产甲醛工艺按催化剂不同，分为银法和铁钼法两种不同生产工艺。银法甲醛生产工艺中又有生产37%甲醛老式银法和生产浓甲醛废气循环法、尾气循环法及以本征控制技术为核心大型甲醛生产新工艺等。在甲醇、水、空气所构成原料混合气配制工艺中又有浓甲醇蒸发后配制水蒸汽和甲醇、水配制后蒸发两种工艺；而吸取某些则有单塔吸取、双塔吸取和多塔吸取以及并流吸取等各种流程。此外，在装置余热运用上又有各种形式工艺流程，使装置能量得到充分合理运用Error! Reference source not found.。2.2.2 生产能力和产量国内工业甲醛生产能力近十年内有很大增长，据不完全记录，国内既有甲醛生产装置约380套，装置总能力超过720万吨，已居世界首位。当前国内银法装置生产能力仍占绝大某些。铁钼法装置仅有10套，共计生产能力仅占国内生产能力5%左右。从总体看，国内工业甲醛单套装置能力较为偏小，平均仅为2万吨/套，最小只有0.5万吨/套。其中，铁钼法中最大为8万吨/套，最小为1.5万吨/套；银法中最大为16万吨，最小为0.5万吨/套。由于国内甲醛工业总体发展较快，而下游衍生产品发展和市场容量扩大相对较慢，致使总体开工率却不高，现已从初期80%左右降到50%左右，有装置还常年处在停工状态。从表11中可以看出，国内甲醛生产厂家现重要集中在山东、广东、河北、江苏等地区。其中华北地区（涉及山东、河北、天津、北京、山西五省市）生产能力约占全国总生产能力1/3，而西北地区生产能力很小，还不到全国1%。当前山东省是全国最大甲醛生产地区，生产能力约117万吨/年；另一方面是河北地区（涉及天津市和北京市），生产能力约89.5万吨/年；江苏省排名第三，生产能力约88万吨/年；第四位是广东省，生产能力约86万吨/年Error! Reference source not found.。2.2.3 技术指标（1）产品规格近年来，国内生产工业甲醛都是单一37%（wt.）浓度水溶液，使用中存在浓度低、运送费用高和影响某些下游产品加工性能及废水解决等问题。近年来，随着甲醛下游产品发展和“铁钼法”生产甲醛技术引进，甲醛产品规格品种已开始向各种化工方向发展，现依照需要，可生产除37%（wt.）浓度以外37%-55%（wt.）浓度各种甲醛产品供应市场。（2）产品质量由于历史因素，当前国内工业甲醛执行产品原则仍是以37%（wt.）浓度产品，国内工业甲醛（37%）质量大某些都达到优极品原则，有还依照顾客和自身规定，严格控制酸度和甲醇含量等原则。但公司间仍存在一定差别，少数公司优极品率低，质量波动较大。表2-1 国内甲醛生产厂家现重要集中地 单位：万吨地区名公司数生产能力产量()全国276722.5287.6426.6308.97山东4911762.78139.49吉林1020.57.81016.09黑龙江1018.5572.54辽宁22217.68.83.62内蒙古50.50.51.10.58河南26368.810.53.75河北3472.532.430.321.14北京153.61.40天津4123.232.77山西4171.850.82陕西241.41.42.46新疆110.30.60.54江苏198831.83346.55浙江10331824.527.44安徽8301112.413.52上海533.523.522.515.29重庆28455.55四川8235.75.26.19广西372.93.74.27宁夏110.21.11.14甘肃11.51.20.40.84云南612.567.313.84贵州23.51.51.82.85江西27.53.54.15.5广东128621.623.836.46福建13258.713.913.25湖南5168.19.115.3湖北917.53.46.716.3海南24.51.410.882.3 影响国内甲醛价格重要因素近些年来国内甲醛行业发展不久，国内甲醛总生产能力为1300.0万t/a，约占世界总生产能力31.8%，建涛化工公司是最大甲醛生产厂家，生产能力达到63.0万t/a，约占国内总生产能力4.8%，另一方面是广东龙太工业公司生产能力为18.0万t/a，约占国内总生产能力1.4%。，国内甲醛总消费量约为800.0万t，产量约为800.2万t，进口量为0.2万t，出口量为0.4万t，重要消费领域是脲醛树脂、蜜胺甲醛树脂、酚醛树脂、季戊四醇以及乌洛托品等。各消费领域中，对甲醛需求增长最快是1,4丁二醇，年均增长率将达到约20.1%，另一方面是多聚甲醛，年均增长率为14.9%。近几年，国内甲醛市场价格变化比较大，总体来看，呈现一种上升走势。影响甲醛价格重要有如下三个因素：2.3.1 生产成本构成甲醛生产成本有原料（甲醇）、电、水、催化剂、设备维护、人工及管理费用等，其中原料甲醇是最重要生产成本，约占甲醛生产总成本90%左右。这几年甲醛价格在不断上涨，其中一种重要因素就是甲醇价格上涨。甲醇价格为1200元/吨，不到1300元/吨，2100元/吨，为2200元/吨。可以看出，甲醛价格与甲醇价格基本上呈现一种线性关系。2.3.2 下游需求状况甲醛下游产品需求量增长较快，拉动了甲醛产量增大，但由于下游产品价格相对较稳定，上升幅度小， 在一定限度上制约了甲醛价格提高。2.3.3 地区差别甲醛单位价值不太高，不适当于长途运送，否则运费太贵，不合算，因此甲醛基本上是就地产销产品，呈现明显地区特性，各地区之间价格差别比较大。当前来看，河北、山东等地甲醛价格比较低，出厂价在11001200无左右水平，而福建、广西、四川、重庆等地，甲醛价格相对较高，出厂价在13501500元左右水平。2.4 产品阐明2.4.1 产品名称 甲醛 化学分子式：HCHO 分子量：30.032.4.2 产品性质A.物理性质甲醛又称蚁醛，有毒，是无色有强烈刺激性气味气体，对空气比重为1.06，略重于空气，易溶于水、醇和醚，甲醛在常温下是气态，普通以水溶液形式浮现。其30%40%水溶液为福尔马林液，此溶液沸点为19。故在室温时极易挥发，随着温度上升挥发速度加快。甲醛易聚合成多聚甲醛，其受热易发生解聚作用，并在室温下可缓慢释放甲醛。表2-2 甲醛物理性质 计量单位:见表项目数值密度(g/cm3)-80 0.9151-20 0.8153沸点(101.3kPa)/-19熔点-118汽化热(19)/(kJ/moll)23生成热(25)/(kJ/mol)-116原则自由能(25)/(kJ/mol)-109.7比热容J/(mol.k)35.2熵J/(mol.k)218.6燃烧热(kJ/mol)561569临界温度137.2141.2临界压力MP6.816.66空气中爆炸极限%7.073着火点430B.化学性质甲醛分子中具有醛基，具备典型醛类化学性质，同步又具有羰基碳原子键合较为活泼-H，使甲醛化学性质十分活泼，能参加各种化学反映。在此只简介几种重要化学反映。（1）氧化还原反映甲醛极易氧化成甲酸、进而氧化为CO2和H2O O2 O2HCHOHCOOHCO2H2O（2）加成反映 1）在有机溶剂中，甲醛与烯烃在酸催化下发生加成反映，通过这种反映，可由单制备双烯烃，并增长一种碳原子，例如甲醛与异丁烯反映得到异戊二烯。2）在乙炔酮、乙炔银和乙炔汞催化剂存在下，单取代乙炔化合物与甲醛加成生成炔属醇（Reppe反映）。对乙炔来说，加上2mol甲醛，生成2-丁炔-1，4-二醇，2-丁炔-1，4-二醇进一步加氢生成重要化学1，4-丁二醇。3）在碱性溶液中，甲醛和氰化氢反映生成氰基甲醇。（3）分解反映纯、干燥甲醛气体能在80100条件下稳定存在，在300如下时，中醛发生缓慢分解为CO和H2，400时分解速度加快，达到每分钟0.44%分解速度。 300HCHOCOH2 （4）羰基化反映在钴或铑催剂作用下，于110 和13-15Mpa条件下，甲醛与合成气（H2/CO=1-3）能进行羟基化反映生成乙醇醛，进一步加氢可以生成乙二醇，该反映也称甲醛氢甲酰化反映。CH2OCOH2HOCH2CHO在羰基铑催化剂和卤化物增进剂作用下，甲醛与合成气能进行同系化反映生成乙醛，进一步加氢生成乙醇。（5）缩合反映甲醇除自身外，能各各种醛、醇、酚、胺等化合物发生缩合反映。缩合反映是甲醛最重要化学反映。1）甲醛能发生自缩合反映，生成三聚甲醛或多聚甲醛。60%浓甲醛溶液在室温下长期放置就能自动聚合成三分子环状聚合物。 2）在NaOH溶液中，甲醛自身缩合生成羟基乙醛。HOCH3CHO它能进一步迅速与甲醛缩合生成碳水化合物，俗称Formose反映。3）甲醛聚糖反映是已知唯一一步合成碳水化合物办法，它在生成物多元醇和甲醛生物工程运用中具备潜在重要意义。在RhCl(Ph3P)和叔胺催化体系作用下，在120312Mpa条件下甲醛与合成气反映生成贩丙糖、戊糖和己糖。4） 在碱性催化剂作用下，甲醛和酚一方面发生加成反映。生成多羟基苯酚，生成多羟基苯酚受热后，可进一步缩合脱水，生成酚醛树脂。5）甲醛很容易和氨及胺发生缩合反映，生成链状或环状化合物。甲醛和氨在2030条件下缩合生成六亚甲基四胺，俗称乌洛托品。2.5 产品用途甲醛属于用途广泛、生产工艺简朴、原料供应充分大众化工产品，是甲醇下游产品中主干，世界年产量在2500万吨左右，30%左右甲醇都用来生产甲醛。但甲醛是一种浓度较低水溶液，从经济角度考虑不便于长距离运送，因此普通都在主消费市场附近设厂，进出口贸易也很少。甲醛除可直接用作消毒、杀菌、防腐剂外，重要用于有机合成、合成材料、涂料、橡胶、农药等行业，其衍生产品重要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛树酯、脲醛树酯、氨基树酯及乌洛托产品。2.6 原材料阐明原材料名称：甲醇A.物理性质甲醇是最简朴饱和脂肪酸，分子式CH3OH，相对分子质量32.04，常温常压下，纯甲醇是无色透明、易挥发、可燃、略带醇香味有毒液体。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等许多有机液体无限互溶，但不能与脂肪烃类化合物互相溶，甲醇蒸气和空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%36.5%（体积）。B.化学性质甲醇是最简朴饱和脂肪醇，具备脂肪醇化学性质，即可进行氧化，酯化、羰基化、胺化、脱水等反映；甲醇裂解生CO和H2，是制备CO和H2重要化学办法。在此只简介几种重要化学反映。 （1）氧化反映甲醇在电解银催化剂下可被空气氧化成甲醛，是重要工业制备甲醛办法；（2）酯化反映 甲醇可与各种无机酸和有机酸发生酯化反映。甲醇和硫酸发生酯化反映生成硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯经加热减压蒸馏生成重要甲基化试剂硫酸二甲酯；（3）羰基化反映甲醇和光气发生羰基化反映生成氯甲酸甲酯，进一步反映生成碳酸二甲酯；（4）裂解反映在铜催化剂上，甲醇可裂解成CO和H2。2.7 甲醛工业发展趋势2.7.1 开发选用优良催化剂甲醛生产中，催化剂是一种核心课题，它选型与装置工艺条件、物料消耗、产品质量、生产周期和产品成本均有密切关系。因而，各国都在加快催化剂开发研究。2.7.2需求量增长国内外市场对甲醛需求量较大，国内对甲醛消费重要走向是林产加工和化学工业，其消费量约占总消费量70%。化学工业重要用于生产酚醛树脂、塑料、聚甲醛、季戊四醇、新戊二醇和乌洛托品。而如今，国内建材市场空前活跃，基本建设和装饰装修材料、办公用品以及家具等对甲醛需求量剧增。2.7.3 采用新进生产工艺流程甲醛生产原料路线，除个别地区运用天然气、坑道气和甲醚之外，当今世界各国均以精甲醇为原料。甲醛生产工艺从原料路线上可分为甲醇氧化法和天然气氧化法两种，当前世界上90%以上甲醛是用甲醇氧化法生产，以天然气氧化法生产甲醛不到甲醛总量10%，国内所有采用甲醇氧化法制取甲醛。2.7.4设备组合化大型化甲醛已成为大宗化工产品，其需求量不断增长。此后发展方向是组合化、大型化，设备布置紧凑，生产效率高，消耗低，节约能源。2.7.5 产品简介表23 产品简介产品名称甲醛CA登记号50-00-0原则GB9009-1988英文名Formaldehyde别名福尔马林分子式HCHO分子量30.03熔点-92沸点-19.5相对密度0.815(-20)溶解度易溶于水 乙醇 乙醚 丙酮2.8 甲醛重要技术指标表24 甲醛重要技术指标 计量单位：见表项目优等品一等品二等品色度(铂-钴),10甲醛含量，%37.0-37.436.7-37.436.5-37.4甲醇含量，%121212酸度，%0.020.040.05铁含量，10-61(槽装）3(槽装）5(槽装）5(槽装）10(槽装）10(槽装）灰分，%0.0050.0050.005第三章 合成办法及生产技术比较3.1 甲醛合成办法 当前，国内外由甲醇生产甲醛重要有如下几种办法：3.1.1 甲醛空气氧化法（1）银催化剂法 用银铺成薄层银粒为催化剂，控制甲醇过量，反映温度在600-700之间。银法工艺路线心德国BASF公司为代表。（2）铁钼催化剂法用FeO、MO做催化剂，还经常加入铬和钴氧化物做助催化剂，甲醇与过量空气混合，经净化，预热，在320-380温度下反映生成甲醛。铁钼催化剂法工艺路线以瑞典PERSTORP公司为典型。3.1.2 二甲醚催化氧化法将二甲醚气体与空气混合，预热后通过多管式固定床反映器，管内装有金属氧化物催化剂，管外用液体导热法移走反映热量。反映器构造与铁钼法相似。反映压力为常压，温度450-500，空速为1000-4000m/h，催化剂为金属氧化钨，也有氧化铋-氧化钼催化剂专利刊登。反映气体速冷后进入二段吸取系统，用离子互换法脱去甲酸，制得37-44%（wt%）甲醛水溶液。3.1.3 低碳烷烃直接氧化法 用低碳烃，例如天然气或瓦斯气体中甲烷及丙烷，丁烷等在No催化剂作用下，直接用空气氧化而得到甲醛。其反映式如下：CH4O2=HCHOH23.1.4 甲缩醛氧化法 甲缩醛氧化法制取高浓度甲醛由三步进程完毕：甲缩醛合成、甲缩醛氧化和过浓度甲醛吸取与解决。甲缩醛氧化法是制备高浓度甲醛溶液另一种办法。日本旭化成公司于20世纪80年代开发成功这毕生产办法，是将甲醛和甲醇在阳离子互换树脂催化作用下，采用反映精馏办法先合成甲缩醛，然后将甲缩醛在铁钼氧化催化剂作用下，用空气氧化生产甲醛。3.2 生产工艺比较当前，工业上几乎所有甲醛生产办法都是用银催化剂法、铁钼催化剂法。3.2.1 工艺技术比较银法是以甲醇为原料以一定配比甲醇和空气、水蒸气通过过热器，过滤器进入氧化器，在催化床层使甲醇脱氢成甲醛。甲醛气体和水蒸气经冷却，冷凝由吸取塔吸取，制成37%甲醛溶液成品。在银法过程中也能做到恰当浓度。铁钼法用二元气生产，银法用三元气生产，两法所用催化剂不同。铁钼法所进行反映为完全氧化反映，而银法是氧化脱氢反映。故银法选取是甲醇与空气混合爆炸上限操作（混合比37%以上，醇过量），为保持脱氢反映进行，反映温度为650左右。反映热量靠加入水蒸气等带走。铁钼法选取是下限操作（混合比7%如下，氧过量），即与过量空气中氧气反映。反映温度控制在430左右，而反映热量靠惰性气体带走，因此在反映过程中需引入尾气塔，由于吸取系统中加水少，从而能制取高浓度甲醛。但由于采用了尾气循环和足够量空气，增长了动力消耗，且由于气体量加大而使装置能力相对减小了约25%。依照最新记录，美国铁钼法、银法生产装置各占50%，而国内银法占95%以上。甲醇蒸发器过热器三元过滤器氧化器吸取一塔吸取二塔空气图31 电解银法制甲醛工艺流程图阐明（1）用两种办法生产甲醛作为商品，铁钼法也有它局限性，由于浓甲醛在常温下容易聚合，高浓甲醛在贮存和运送上很难解决。在制胶工业中客户普通不喜欢用铁钼法制取低醇含量甲醛。如作为有些需要脱水下游产品原料，则有它可取之处。（2）铁钼法一次性投资费用大，投资回收期长。与银法相比其投资风险大，而随着科学技术不断进步，近几年银法甲醛工艺也已有了很大进步（如单耗、能耗等），单耗已接近铁钼法水平。（3）银法工艺上用电解银催化剂，其制法简朴，成本较低，并可重复使用。铁钼法由供应商提供，价格昂贵且受到一定制约。（4）用两种工艺路线生产甲醛，银法运营成本在设备折旧费、能耗、催化剂消耗费用以及副产蒸汽等方面都优于铁钼法；铁钼法在单耗，甲醛浓度上也有它明显长处。3.2.2 银催化剂法和铁钼催化剂法特点比较表31 电解银催化剂法和铁钼催化剂法特点 计量单位：见表项目银催化剂法铁钼催化剂法反映温度（）600720320380反映器绝热式管式绝热流化床催化剂寿命361218 收率（%）89919194甲醇单耗(Kg/t)470480420470