【正文】 I 年產(chǎn) 5 萬噸甲醇氧化制甲醛工藝生產(chǎn)過程設(shè)計 摘要 ： 甲醛是有機化工重要的基本原料，應(yīng)用非常廣泛。甲醇氧化制甲醛是工業(yè)生產(chǎn)甲醛的主要途徑。本設(shè)計采用 Aspen plus 軟件，對鐵鉬法甲醇氧化制甲醛生產(chǎn)工藝進行了模擬與優(yōu)化。通過 Aspen plus 軟件，對甲醛生產(chǎn)工藝模 擬與優(yōu)化，得出的工藝條件為：反應(yīng)器的反應(yīng)溫度 285℃，壓力 1bar，精制塔主要條件為：進料甲醛的流量 ，理論板數(shù)為 36 塊，進料位置為第 16 塊，壓力 3bar，回流比 。產(chǎn)物甲醛的含量為 %。 關(guān)鍵字 ： 甲醇 鐵鉬法 氧化 甲醛 AspenPlus 模擬 II The Design of Production Process of Formaldehyde by Methanol Oxidation(50kt/a) Abstract:Formaldehyde is an important basic anic chemical raw materials, application is very oxidation of formaldehyde is the main way for industrial production of design adopts the Aspen plus software, the iron molybdenum methanol oxidation formaldehyde production technology has carried on the simulation and optimization Aspen plus software, the formaldehyde production process simulation and optimization, it is concluded that the technology conditions as follows:Reactor, reaction temperature 285 ℃ , pressure 1 bar, main conditions for refining tower: the flow of feed formaldehyde kmol/h, theoretical plate number is 36 pieces, feeding position for 16 pieces, 3 bar pressure, reflux ratio of content of product was %. Key words: methanol。Iron molybdenum method。oxidation。formaldehyde。Aspen plus。 simulation 1 引言 甲醛有刺激性氣味無色氣體，易溶于水（福爾馬林），用于合成材料 ,還可用于生物標(biāo)本制作，破壞生物的蛋白質(zhì)組織，能防腐。甲醛是有機化工重要的基本原料 ,對未來能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。 甲醛除可直接用作消毒、殺菌、防腐劑外主要用于有機合成、合成材料、涂料、橡膠、農(nóng)藥等行業(yè)，其 衍生產(chǎn)品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛樹酯、脲醛樹酯、氨基樹酯、烏洛托品及多元醇類等。人造板工業(yè)發(fā)達，對甲醛的需求量甚大。 本設(shè)計采用負載在合適載體上的 鐵鉬 作為催化劑， 甲醇 為原料 氧化 生產(chǎn) 甲醛 的工藝流程模擬，并使用 Aspen Plus 對工藝流程進行模擬計算 。 2 第 一 章 甲醇氧化制甲醛 工藝進展 甲醛 簡介 甲醛 ，英文名 Formaldehyde，又稱蟻醛， 是無色、具有強烈氣味的刺激氣體，略重于空氣 ,易溶于水。甲醛是一種揮發(fā)性 有機化合物 ，是室內(nèi)環(huán)境的主要 污染物 之一， 污染源 多 。 甲醛是一種 原漿 毒物，能與蛋白質(zhì)結(jié)合。人吸入高濃度甲醛后，會出現(xiàn)呼吸道嚴(yán)重刺激、水腫、眼睛痛、頭痛，也可發(fā)生 支氣管哮喘 。皮膚直接接觸甲醛，可引起皮炎、色斑、壞死。經(jīng)常吸入少量的甲醛，能引起 慢性中毒 ，出現(xiàn)粘膜充血、皮膚刺激癥、 過敏性皮炎 、指甲角化和脆弱、甲床指端疼痛等。全身癥狀有頭痛、乏力、 心悸 、 失眠 、 體重減輕 以及植物神經(jīng)紊亂 等。 甲醛的 主要物理性質(zhì)為：甲醛 的化學(xué)分子式 HCHO， 分子量 ： ， 氣體相對密度（空氣 =1），液體密度 （ 20℃ ）。熔點 92℃ ，沸點 ℃ 。易溶于水和乙醇 水溶液 的濃度最高可達 55%，通常是 37%，稱做甲醛水，俗稱 福爾馬林。 甲醛 有強還原作用，特別是在 堿性 溶液中 ， 能燃燒，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 7%73%（體積）。著火溫度約 300℃ 。 甲醛 可由甲醇在 銀，鐵 等金屬催化下 氧化或脫氫 制得，也可由烴類氧化產(chǎn)物分出。用作農(nóng)藥和 消毒劑 ，制 酚醛樹脂 、 脲醛樹脂 、 維綸 、 烏洛托品 、 季戊四醇 和染料等的原料。工業(yè)品 甲醛 溶液一般含 37%甲醛，作 阻聚劑 ，沸點 101℃ 。 制甲醛 的意義 甲醛是一種重要的有機化工原料，性質(zhì)活潑，能與大部分的有機或者無機化合物 反應(yīng)，甲醛一般由甲醇經(jīng)空氣氧化制得。目前世界各國用于生產(chǎn)甲醛的甲醇占甲醇總產(chǎn)量的 30%左右，已開發(fā)出的甲醛下游產(chǎn)品有上百種，其中主要有熱固性樹脂 ( 如脲醛樹脂，酚醛樹脂和三聚氰胺甲醛樹脂等 ) 及聚甲醛，季戊四醇，烏洛托品， 1,4— 丁二醇，吡啶，乙二醇，三羥基甲烷等化工產(chǎn)品，同時甲醛在農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥，染料工業(yè)中可以作為殺蟲劑和還原劑等甲醛也是合成染料、農(nóng)藥、精細與專用化學(xué)品的重要原料。 甲醛 生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景 我國甲醛工業(yè)發(fā)展至今，在規(guī)模、產(chǎn)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面已達到或接近國際先進水 3 平。 2021 年我國工業(yè) 甲醛的年生產(chǎn)能力約 700 萬噸，至 2021 年增長到 1035 萬噸， 2021年世界工業(yè)甲醛的總生產(chǎn)能力約為 3855 萬噸 (37%CH2O，下同 )／年。其中，中國工業(yè)甲醛的生產(chǎn)能力最大，約為 1035 萬噸／年；其次為美國， 達 544 噸／年；西歐工業(yè)甲醛的生產(chǎn)能力為 903 萬噸／年；日本為 180 萬噸／年 。我國甲醛基本自給自足，不依賴進口。 工業(yè)上制備 甲醛 的方法 目前，對于生產(chǎn)產(chǎn)醛的工業(yè)方法有較為成熟的研究，各研究機構(gòu)和公司都根據(jù)各自需求研究出了相應(yīng)的工藝流程。目前最常用的工業(yè)生產(chǎn)方法為銀催化氧化甲醇制甲醛、鐵鉬法氧化甲 醇制甲醛 、甲醇脫氫制甲醛。 銀催化氧化甲醇制甲醛 郝吉鵬 [1]在鐵鉬法甲醇氧化制甲醛工藝及過程控制分析研究中提到，銀作催化劑，壽命 3~6 個月，物料甲醇過量，反應(yīng)溫度 600~680℃，甲醇單耗 (以 37%甲醛計， 440~450kg/t)甲醇轉(zhuǎn)化率 92~96%，甲醛收率 ~%，該工藝通過調(diào)節(jié)吸收塔頂部脫鹽水的加入量，可以在吸收塔底部的高濃度甲醛洗滌器一側(cè)采出濃度超過 55%的濃甲醛溶液。 鐵鉬法氧化甲醇制甲醛 王輝 [2]在甲醇氧化制甲醛鐵鉬催化劑研究開發(fā)的研究中，甲醇單耗 (以 37%甲醛計，420~437kg/t)、甲醛產(chǎn)品濃度 (可達 55%以上 )，在反應(yīng)溫度 275 ~ 330℃，空速 8000 ~16000h1時，催化劑的 Mo/Fe 比為 211~218，最佳為 215，使用鐵鉬催化劑催化氧化可使甲醇轉(zhuǎn)化率 98%，甲醛收率 91%。 袁浩然 [3]等在甲醇氧化制甲醛用鐵鉬氧化劑研究中，在反應(yīng)溫度 300~380℃，催化劑鐵鉬的壽命為 16~18 個月，甲醇單耗 (以 37%甲醛計， 420~440kg/t)，產(chǎn)品中甲醛物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 37~55%，甲醛收率為 91~95%。 20 世紀(jì) 80 年代以后，國外新 建大型裝置大多都采用鐵鉬法生產(chǎn)工藝制取甲醛，國內(nèi)采用鐵鉬法生產(chǎn)廠家的有天津石油化工廠，黑龍江佳木斯化工五廠等一些廠家。 周光燦 [4]在甲醇氧化制甲醛的生產(chǎn)條件研究中，在眾多催化劑中，包括單純的氧化物和配對的化合物中 Ⅳ 價鉬和 Ⅲ 價鐵的混合氧化物具有優(yōu)異的選擇性 ,是常選用的催化劑 .并且通過研究從熱力學(xué)方面考察，在此催化劑的催化作用下甲醇的轉(zhuǎn)化率更好，甲醇接近完全反應(yīng)。大量實驗證明氧化鉬適當(dāng)過量可以增大催化劑的穩(wěn)定性，抑制催化劑的分解變性。 4 許永成 [5]等在甲醇氧化制甲醛工藝技術(shù)探討中，采用鐵鉬氧化物做催化劑，空氣 過量在反應(yīng)溫度為 250~350℃，壓力為 1bar 的反應(yīng)條件下，產(chǎn)物中甲醛的含量為 55~57%，甲醇含量為 ~1%。催化劑的壽命為 2~3 年。 趙敏杰 [6]在沸騰床鐵鉬催化劑甲醇氧化制甲