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摘要：工业生产中的甲醛是一种常见并基本的原料，特别是在化工生产中广泛使用，主要通过甲醇氧化脱氢生产甲醛。就目前情况来看，很多甲醇都是通过甲醛生产所得，基于甲醛的下游产品达到上百种，通常制成化工产品或作为还原剂、杀虫剂进行使用，因此做好甲醇氧化制甲醛工艺研究工作具有重要的现实意义。
关键词：铁钼法；甲醇；氧化；甲醛；工艺
1、铁钼法甲醇氧化制甲醛生产工艺流程
含量大于99.5%的精甲醇经甲醇泵送人甲醇蒸发器，蒸发器的热量由蒸汽包内的饱和水蒸气供应，被汽化后的甲醇进入气体冷却器（列管式换热器）的壳侧，与由鼓风机送入的新鲜空气和部分循环的吸收塔尾气相混合，混合气在气体冷却器内与反应后的高温气体换热，然后进入甲醇反应器，反应器内催化剂床层的温度由反应器的列管间隙内高速流动的导热熔盐维持，导热熔盐温度由位于反应器中心的蛇型盘管换热器内的脱盐水汽化带走热量维持，脱盐水由高压补水泵供应，产生的中压蒸汽通往汽包，汽包内的蒸汽一部分输送到甲醇蒸发器，其余作为外供蒸汽。由甲醇反应器反应后的高温混合气进入废热回收锅炉（翅片式换热器），废热回收锅炉内产生的中压蒸汽通往汽包，降温后的高温混合气进入气体冷却器继续冷却，然后混合气进入浓甲醛洗涤器被不断循环的高浓度甲醛溶液吸收，被吸收后的含较低浓度甲醛的混合气进入吸收塔系统。该工艺通过调节吸收塔顶部脱盐水的加入量，可以在吸收塔底部的高浓度甲醛洗涤器—侧采出浓度超过55%的浓甲醛溶液，用于多聚甲醛、聚甲醛等下游产品的生产，同时在吸收塔的另一侧采出浓度为37%的甲醛溶液。
2、铁钼法甲醇氧化制甲醛生产运行中的问题和改进策略
2.1蒸汽方面
蒸汽系统的问题主要在于蒸汽的波动性带来的不稳定压力。一般来说利用铁钼法能够产生所需的蒸汽和外供蒸汽。而在用外供蒸汽时，存在一定的不确定性，波动较大，这会影响汽包内的压力变化。汽包内的压力的变化和甲醇反应器具有密切联系，甚至可以说甲醇反应器是否安全稳定是由汽包内的压力波动决定的，所以如果汽包内的压力不够稳定，那么会直接导致甲醇反应器的运行不稳定。为了有效解决这个问题，可以在汽包外的压力输送管线上设置调节开关，从而提高稳定性，确保系统正常运行。
2.2风机方面
分析工艺控制参数表的压强数据，可以判断出系统阻力直接超过一个大气压，其中压降最大的是气体冷却器壳体侧与甲醇反应器床层的阻力。出现此情况的原因在于这类设备本身具有较大的阻力系数，另外铁钼法的工作条件就是甲醇与空气形成爆炸性混合物阻力系数，需要大流量的空气供应系统。当维持10.5%含氧量与2100kg/h甲醇进料量，如果甲醇质量百分比小于八个点，需要至少24150kg/h的新鲜空气与尾气循环量。传统设计工艺中采用2台大型離心鼓风机与1台中型离心鼓风机串联运行提供所需的高压力与大流量，中型离心鼓风机采用高于大型离心鼓风机更高的转速。但是工艺生产中，3台风机速度难以匹配，造成风机运行时振动严重，影响设备使用寿命。在了解具体情况后，直接采用串联2台大型离心鼓风机的方式，一定程度提高风机转速，确保设备运行正常，达成提高风机系统稳定性的目的。
2.3尾气处理方面
尾气处理系统主要由小型离心鼓风机和催化转化反应器组成。小型离心鼓风机用于将尾气送人催化转化反应器。吸收塔尾气中主要含有氮气和氧气，此外有少量的甲醛、水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳等，所以尾气的热值很低，而且尾气的温度一般在25℃以下。实际运行中，要不断采用外加电阻丝加热的方式才能维持催化转化反应器床层温度在400℃以上，因此电能消耗较高。为降低电能消耗，应该在催化转化反应器之前增加尾气预热器，预热器的热量由汽包引出少部分低压蒸汽供应。
3、铁钼法甲醇氧化制甲醛的过程控制要点
铁钼法工艺中，在正常运行时，甲醇流量、甲醇蒸发器的水蒸汽压力、导热熔盐温度、吸收塔塔顶进水量等工艺控制参数和汽包内的液位、吸收塔塔底37%甲醛溶液一侧的液位等参数都是由DCS控制的，但是在装置开车过程中和当稳定运行的装置中有较大外界干扰发生时，DCS就会对某些工艺控制参数失去其调节能力，此时，需要操作人员对DCS中的某些控制点施加干预措施，对其做出快速、准确的修正。
3.1甲醛装置开车时
操作人员在甲醇装置的开车过程中，需要将关键和重点参数值调节到稳定的规定范围内，这对于操作人员的专业能力是一大考验，主要原因是在开车时，制甲醛工艺的各个参数的变化较大，调整的难度较大，所以对技术人员的要求较高。在这个过程中，最重要的参数是甲醇反应器的温度，这也是调节和控制难度最大的。在前期准备中，第一，开车前关闭反应器盘管进水阀，对甲醇反应器的内熔盐温度、熔盐搅拌器的速度等参数值进行严格的控制，确保参数符合相关规定和要求；第二，蒸汽系统的调节主要是为了稳定汽包内的压力，在汽包内的脱盐水液的水位达到要求后，关闭补水泵，再输入蒸汽；第三，开车时风机系统的调节，先将两台离心鼓风机打开，然后调节风机的转速，确保转速一致。
3.2受到外界干扰时
在该工艺中，最大的外界扰动来自外供蒸汽使用的不稳定，从而引起汽包压力的波动。虽然汽包压力并非关键工艺控制参数，但汽包压力的巨大波动会造成DCS对熔盐温度的失控。在实际生产中，两者之间存在一定的响应时间，因此，必须在响应时间内采取正确的干预调节。在外供蒸汽被大量使用时，汽包压力迅速下降，由于DCS的脱盐水补水控制器的调节滞后性，脱盐水补水量会急剧增加，从而使反应器盘管进水量急剧增加，熔盐温度会快速下降，因此，在汽包压力迅速下降时，应快速减小反应器盘管进水阀开度，但在汽包压力趋于低压下平衡和脱盐水补水量趋于稳定时，应迅速逐步增加反应器盘管进水阀开度，且总开度要大于波动前较高压力下的总开度，因为低压下的蒸汽焓小于较高压力下的蒸汽焓，所以，在甲醇进料量和值不变的情况下，需要增加反应器盘管进水量才能维持熔盐温度稳定。对于汽包压力急剧升高的状况，应有相反的调节措施。
4、结束语
总的来说，铁钼法制甲醛的工艺需要用到的装置包括甲醇蒸发器、风机系统、甲醇反应器系统和气体冷却器等，在这些系统装置中，地位最重要和最关键的是甲醇反应器系统，它也是系统装置的中心。另外，经实际的操作后发现，制甲醛的过程中仍然有一些不够完善的地方还有待完善，还需要积极寻找有效措施解决运行中存在的问题，确保系统正常运行。
参考文献：
[1]甲醇氧化制甲醛铁钼催化剂活性研究[J].和进伟，徐亮亮，郭卫平.当代化工.2014（03）.
[2]甲醇氧化制甲醛工艺技术探讨[J].许永成，肖敦峰，刘广智.化肥设计.2012（03）.
[3]甲醇制甲醛过程的模拟及能效优化[J].齐少宁，李士雨.现代化工.2014（03）.
（作者单位：新疆美克化工股份有限公司）
关键词：铁钼法；甲醇；氧化；甲醛；工艺
1、铁钼法甲醇氧化制甲醛生产工艺流程
含量大于99.5%的精甲醇经甲醇泵送人甲醇蒸发器，蒸发器的热量由蒸汽包内的饱和水蒸气供应，被汽化后的甲醇进入气体冷却器（列管式换热器）的壳侧，与由鼓风机送入的新鲜空气和部分循环的吸收塔尾气相混合，混合气在气体冷却器内与反应后的高温气体换热，然后进入甲醇反应器，反应器内催化剂床层的温度由反应器的列管间隙内高速流动的导热熔盐维持，导热熔盐温度由位于反应器中心的蛇型盘管换热器内的脱盐水汽化带走热量维持，脱盐水由高压补水泵供应，产生的中压蒸汽通往汽包，汽包内的蒸汽一部分输送到甲醇蒸发器，其余作为外供蒸汽。由甲醇反应器反应后的高温混合气进入废热回收锅炉（翅片式换热器），废热回收锅炉内产生的中压蒸汽通往汽包，降温后的高温混合气进入气体冷却器继续冷却，然后混合气进入浓甲醛洗涤器被不断循环的高浓度甲醛溶液吸收，被吸收后的含较低浓度甲醛的混合气进入吸收塔系统。该工艺通过调节吸收塔顶部脱盐水的加入量，可以在吸收塔底部的高浓度甲醛洗涤器—侧采出浓度超过55%的浓甲醛溶液，用于多聚甲醛、聚甲醛等下游产品的生产，同时在吸收塔的另一侧采出浓度为37%的甲醛溶液。
2、铁钼法甲醇氧化制甲醛生产运行中的问题和改进策略
2.1蒸汽方面
蒸汽系统的问题主要在于蒸汽的波动性带来的不稳定压力。一般来说利用铁钼法能够产生所需的蒸汽和外供蒸汽。而在用外供蒸汽时，存在一定的不确定性，波动较大，这会影响汽包内的压力变化。汽包内的压力的变化和甲醇反应器具有密切联系，甚至可以说甲醇反应器是否安全稳定是由汽包内的压力波动决定的，所以如果汽包内的压力不够稳定，那么会直接导致甲醇反应器的运行不稳定。为了有效解决这个问题，可以在汽包外的压力输送管线上设置调节开关，从而提高稳定性，确保系统正常运行。
2.2风机方面
分析工艺控制参数表的压强数据，可以判断出系统阻力直接超过一个大气压，其中压降最大的是气体冷却器壳体侧与甲醇反应器床层的阻力。出现此情况的原因在于这类设备本身具有较大的阻力系数，另外铁钼法的工作条件就是甲醇与空气形成爆炸性混合物阻力系数，需要大流量的空气供应系统。当维持10.5%含氧量与2100kg/h甲醇进料量，如果甲醇质量百分比小于八个点，需要至少24150kg/h的新鲜空气与尾气循环量。传统设计工艺中采用2台大型離心鼓风机与1台中型离心鼓风机串联运行提供所需的高压力与大流量，中型离心鼓风机采用高于大型离心鼓风机更高的转速。但是工艺生产中，3台风机速度难以匹配，造成风机运行时振动严重，影响设备使用寿命。在了解具体情况后，直接采用串联2台大型离心鼓风机的方式，一定程度提高风机转速，确保设备运行正常，达成提高风机系统稳定性的目的。
2.3尾气处理方面
尾气处理系统主要由小型离心鼓风机和催化转化反应器组成。小型离心鼓风机用于将尾气送人催化转化反应器。吸收塔尾气中主要含有氮气和氧气，此外有少量的甲醛、水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳等，所以尾气的热值很低，而且尾气的温度一般在25℃以下。实际运行中，要不断采用外加电阻丝加热的方式才能维持催化转化反应器床层温度在400℃以上，因此电能消耗较高。为降低电能消耗，应该在催化转化反应器之前增加尾气预热器，预热器的热量由汽包引出少部分低压蒸汽供应。
3、铁钼法甲醇氧化制甲醛的过程控制要点
铁钼法工艺中，在正常运行时，甲醇流量、甲醇蒸发器的水蒸汽压力、导热熔盐温度、吸收塔塔顶进水量等工艺控制参数和汽包内的液位、吸收塔塔底37%甲醛溶液一侧的液位等参数都是由DCS控制的，但是在装置开车过程中和当稳定运行的装置中有较大外界干扰发生时，DCS就会对某些工艺控制参数失去其调节能力，此时，需要操作人员对DCS中的某些控制点施加干预措施，对其做出快速、准确的修正。
3.1甲醛装置开车时
操作人员在甲醇装置的开车过程中，需要将关键和重点参数值调节到稳定的规定范围内，这对于操作人员的专业能力是一大考验，主要原因是在开车时，制甲醛工艺的各个参数的变化较大，调整的难度较大，所以对技术人员的要求较高。在这个过程中，最重要的参数是甲醇反应器的温度，这也是调节和控制难度最大的。在前期准备中，第一，开车前关闭反应器盘管进水阀，对甲醇反应器的内熔盐温度、熔盐搅拌器的速度等参数值进行严格的控制，确保参数符合相关规定和要求；第二，蒸汽系统的调节主要是为了稳定汽包内的压力，在汽包内的脱盐水液的水位达到要求后，关闭补水泵，再输入蒸汽；第三，开车时风机系统的调节，先将两台离心鼓风机打开，然后调节风机的转速，确保转速一致。
3.2受到外界干扰时
在该工艺中，最大的外界扰动来自外供蒸汽使用的不稳定，从而引起汽包压力的波动。虽然汽包压力并非关键工艺控制参数，但汽包压力的巨大波动会造成DCS对熔盐温度的失控。在实际生产中，两者之间存在一定的响应时间，因此，必须在响应时间内采取正确的干预调节。在外供蒸汽被大量使用时，汽包压力迅速下降，由于DCS的脱盐水补水控制器的调节滞后性，脱盐水补水量会急剧增加，从而使反应器盘管进水量急剧增加，熔盐温度会快速下降，因此，在汽包压力迅速下降时，应快速减小反应器盘管进水阀开度，但在汽包压力趋于低压下平衡和脱盐水补水量趋于稳定时，应迅速逐步增加反应器盘管进水阀开度，且总开度要大于波动前较高压力下的总开度，因为低压下的蒸汽焓小于较高压力下的蒸汽焓，所以，在甲醇进料量和值不变的情况下，需要增加反应器盘管进水量才能维持熔盐温度稳定。对于汽包压力急剧升高的状况，应有相反的调节措施。
4、结束语
总的来说，铁钼法制甲醛的工艺需要用到的装置包括甲醇蒸发器、风机系统、甲醇反应器系统和气体冷却器等，在这些系统装置中，地位最重要和最关键的是甲醇反应器系统，它也是系统装置的中心。另外，经实际的操作后发现，制甲醛的过程中仍然有一些不够完善的地方还有待完善，还需要积极寻找有效措施解决运行中存在的问题，确保系统正常运行。
参考文献：
[1]甲醇氧化制甲醛铁钼催化剂活性研究[J].和进伟，徐亮亮，郭卫平.当代化工.2014（03）.
[2]甲醇氧化制甲醛工艺技术探讨[J].许永成，肖敦峰，刘广智.化肥设计.2012（03）.
[3]甲醇制甲醛过程的模拟及能效优化[J].齐少宁，李士雨.现代化工.2014（03）.
（作者单位：新疆美克化工股份有限公司）