论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国化学工业的迅速发展，越来越凸显出了甲醇的作用。目前煤和天然气是能够生产甲醇的主要原料，具有很好的发展潜力，与市场容量。本文介绍甲醇的主要生产工艺及环境进行了阐述。
【关键词】 甲醇氧化法；生产甲醛；生产工艺及环境
一、甲醇的主要生产工艺
甲醇在工业生产生是一种非常重要的化工产品与有机原料，在工业使用上的消耗量仅次于苯、乙烯和丙烯这三类原料。能够使用甲醇生产的化工产品主要有甲醛、甲胺以及醋酸等。除此之外，甲醇还能够用来当做汽车的代用能源具有非常大的经济效益。利用甲醇制取烯烃是目前世界上研究出来的最新的烯烃的制取途径，可以缓解使用乙烯、丙烯来制取烯烃的过程中过分依赖石油中原料資源来提炼的问题。由于在甲醇的生产过程中，一般都是使用煤炭和天然气作为原料，而我国作为世界上煤炭储量比较丰富的国家之一，甲醇的生产在我国具有较好的市场发展前景。
1、合成气的制造
合成气指的是把一氧化碳和氢气两种气体合成到一起，一般制造合成气的方法有三种。第一种是煤气化法，这种方法是使用煤炭作为合成气的原料，用来制造甲醇。第二种方法是天然气蒸汽转化法，这种方法是目前国内外使用的主要方法，是使用天然气作为合成的原料。选择这种方法是因为其有很多的优点，例如，投入的成本低、运输方便以及操作简单等。第三种方法是重油部分氧化法，使用的原料是重油、渣油之类的油品，然后使用壳牌系或者是德士古系的方法把油品部分氧化，从而制造成生产甲醇所需使用的合成气。其中，壳牌系的方法需要使用中压气化技术，而德士古系方法需要使用高压气化技术。
2、合成甲醇的方法
在国内外大规模生产甲醇的工厂中，使用最多的有五种方法，分别是高压法、中压法、节能型低压法、MGC低压法以及低压法。但是对于我国而言，大部分引进装置使用的是低压法，而小规模生产甲醇的工厂则使用的是高压法。低压法比高压法具有更多的优点，所需要的投资比较少，使用设备的费用也较低，员工操作的费用也比较低，并且低压法生产出的产品纯度高，所消耗的能量比较少。因此，我国的工厂主要是采用低压法来生产甲醇，并且还对催化剂的性能做出了一些改进，使我国的甲醇生产取得了更好的发展。国内外一般合成甲醇的方法有以下几种。
第一，鲁奇渣油联醇法是我国目前合成甲醇技术比较成熟的方法，具有一个非常突出的有点，就是热利用率高，可以从最大限度上利用能源，节约能源的消耗。
第二，中压法在生产工艺上与低压法的生产过程基本上相同，唯一的区别就是低压法在综合指标与所需要的费用上比中压法的高一些，但是就目前的情况来看，世界上已经有很多公司都在中压法的工艺上取得了显著的进步。
第三，世界上甲醇工业生产使用最为广泛的工艺就是ICI低压法，这种工艺的生产过程为：首先对气体进行精馏和合成，然后做脱硫、压缩工作，最后将气体转化为甲醇。这种工艺有很多显著的优点，能够充分利用能源的反应热，生产出来的甲醇产品的纯度较高，操作方法比较简单可靠。
第四，高压法适合与大规模的生产，但是因为这种生产工艺所需投入的成本比较高，所消耗的能源很多，操作条件相对比较复杂、苛刻，所以现在也已经逐渐的被中压法和低压法所替代。
二、原料及产品简介
甲醛是一种广泛运用于化工、医药等行业的化工原料。甲醛最主要是用作生产酚醛、聚甲醛等树脂原料，还能够用于生产维尼纶、乌洛托品等化工产品，甲醛还可以用作消毒剂和防腐剂。甲醛的分子式为CH2O，机构式为HCHO，其相对分子量为30，是一种最简单的脂肪醛。甲醛常温下无色并具有强烈刺激性气味，易溶于水，可燃，在空气中易形成爆炸性混合物。
甲醛具有毒性，空气中只要含有1mg/L甲醛就会对眼鼻喉产生强烈刺激。当接触到液态甲醛时，会引起眼部烧伤和皮肤过敏。此外，通过细菌和哺乳动物的培养实验证实甲醛可使有机体发生变异。由于一直无法证明甲醛是否有致癌作用，因此国际标准规定甲醛8h工作环境允许的甲醛浓度为0.75mg/L，15min工作环境允许的甲醛浓度为2mg/L。
生产甲醛的主要原料为甲醇，甲醇的分子式为CH4O，其机构式为CH3OH，其相对分子量为32，是一种易挥发的无色液体。纯度高的甲醛带酒精气味，纯度低的甲醛散发出刺鼻气味。甲醇具有毒性，能够与水、苯等有机溶剂进行混合。甲醇和甲醛一样能够在空气中形成爆炸性混合物，因此规定了一个空气中甲醇许可浓度标准：空气中甲醇许可浓度标准表。
三、生产工艺及流程
在过量空气（甲醇蒸汽的空度控制在安全区间内，即17%）的条件下，甲醇气体与空气混合在催化剂上进行氧化反应，催化剂通常为金属氧化物，常为Fe2O3-MoO3，反应过程中放出大量热量，生成的气态甲醛经过冷却吸收后，形成浓度为37%的甲醛溶液。放出的热量被水吸收变成高温蒸汽和热水，被用于其它环节和工艺的生产，甲醛生产工艺产生的尾气中有17%的氢气，还存在一定一氧化碳和甲烷等有机成分，这些可燃性气体可以放入锅炉进行燃烧，产生的蒸汽和热量等均可以投入生产生活中使用。
CH3OH+1/2O2 HCHO+H2O
采用该工艺流程制造甲醛具有如下特点：
1、使用改工艺流程制造甲醛在整个生产过程中没有生成任何附加产品，甲醇经过蒸发、过热、过滤之后进入发生装置，经过触媒氧化反应生成甲醛，经过冷却装置冷却后，在吸收塔内被水吸收，直接成为产品。在生产过程中，产出的半成品可以与高浓度甲醛进行一定处理工艺，作为产品出售。
2、采用立式尾气锅炉。在最开始采用100kg甲醇作为开车的驱动燃料，在经过大约八小时的正常使用和生产之后，利用吸收塔将排出的尾气进行再利用，作为生产蒸汽的燃料，这样，在满足必要生产需求的前提下，还能够节约生产能源。尾气内含有的主要成分有甲醇、甲醛、甲烷等有机物，通过燃烧再利用后产生的废气主要成分为二氧化碳和水。因此，使用该种工艺流程不仅充分利用尾气作为燃料进行热供应，还能够避免直接排放尾气对环境造成的严重污染。 3、使用循环水系统。该工艺流程中用于冷却甲醛的水在完成冷却工艺之后还能够收集回收到循环水池，经过冷却后再次循环使用，充分节约利用水资源。
四、主要污染工序
目前我国通过利用甲醇氧化法生产甲醛的生产工艺已经达到较为成熟的地步，工艺流程中化学反应基本上都是在密闭容器内进行的，因此在整個生产流程中不会造成较大的污染。
1、吸收塔排出的尾气，主要还有甲醇、甲醛、甲烷等有机物，经过回收再利用排放到锅炉中进行燃烧发热。
2、对设备进行检查和维修或是添加催化剂银时少量甲醛和甲醇可能会逸出。
3、甲醇氧化法生产甲醛工艺，在生产过程中器械设备会发出噪音，产生噪声污染。
4、甲醇经过多次蒸发和过滤后，会留下一些固体残渣，如一些油状物等。
五、环境影响分析
目前我国甲醛制造工艺主要采用铁钼法，化学反应均在密闭容器内进行，并且采取了很多种环保措施，因此生产工艺过程中产生的废水废气等对环境不会造成较大的影响。当保证整个甲醛制造工艺正常进行的前提下，其对环境产生的影响主要有：
1、大气污染
利用甲醇氧化法生产甲醛工艺流程中产生的发起污染物主要有吸收塔排出的尾气（已排入锅炉进行燃烧供热）和逸出的甲醇和甲醛。对于在设备进行检查和维修或是添加催化剂银时逸出的少量甲醇和甲醛气体，可以在进行检修或添加前，用泵将设备内遗留的液体转移到贮液槽内，用水对生产过程中用到的设备和管道进行冲洗，在确保气体成分合格的前提下，再对设备进行检修或添加催化剂。利用这种方式，不仅可以保障相关人员的生命安全，还能将操作过程中对环境的污染降到最低。
2、固体废弃物
在该工艺流程中，甲醇经过多次高温蒸发会留下一些固体残渣，这些固体废弃物主要是一些有机油状物和蜡状物。这些有机残渣可以排入锅炉内进行燃烧处理，处理过后的排放物主要是二氧化碳和水，大大降低了对环境的影响。
3、废水
甲醇氧化法生产甲醛工艺流程中产生的废水主要是生产工厂内洗地用水，其中主要的污染物为固体悬浮颗粒，在经过沉淀后可以大大降低其浓度，沉淀后的废水可以用于厂区绿化工作。
六、结语
由于我国煤炭与天然气的储存量比较丰富，为我国甲醇工业的发展奠定了良好的先决条件。但是目前我国的甲醇企业的生产面临着严峻的挑战，企业需要改进生产工艺，积极做好规模调整，才能够促进我国甲醇工业的发展，提高国际市场竞争力。
参考文献：
[1]董秀勤.甲醇生产工艺技术简介[J].内蒙古石油化工，2007，07：38-39.
[2]谢永海.甲醇的生产工艺及其发展现状[J].科技传播，2013，15：113+109.
[3]陈宁，果晶晶，奚立敏.浅述甲醇生产技术进展[J].四川化工，2011，06：29-31.
【关键词】 甲醇氧化法；生产甲醛；生产工艺及环境
一、甲醇的主要生产工艺
甲醇在工业生产生是一种非常重要的化工产品与有机原料，在工业使用上的消耗量仅次于苯、乙烯和丙烯这三类原料。能够使用甲醇生产的化工产品主要有甲醛、甲胺以及醋酸等。除此之外，甲醇还能够用来当做汽车的代用能源具有非常大的经济效益。利用甲醇制取烯烃是目前世界上研究出来的最新的烯烃的制取途径，可以缓解使用乙烯、丙烯来制取烯烃的过程中过分依赖石油中原料資源来提炼的问题。由于在甲醇的生产过程中，一般都是使用煤炭和天然气作为原料，而我国作为世界上煤炭储量比较丰富的国家之一，甲醇的生产在我国具有较好的市场发展前景。
1、合成气的制造
合成气指的是把一氧化碳和氢气两种气体合成到一起，一般制造合成气的方法有三种。第一种是煤气化法，这种方法是使用煤炭作为合成气的原料，用来制造甲醇。第二种方法是天然气蒸汽转化法，这种方法是目前国内外使用的主要方法，是使用天然气作为合成的原料。选择这种方法是因为其有很多的优点，例如，投入的成本低、运输方便以及操作简单等。第三种方法是重油部分氧化法，使用的原料是重油、渣油之类的油品，然后使用壳牌系或者是德士古系的方法把油品部分氧化，从而制造成生产甲醇所需使用的合成气。其中，壳牌系的方法需要使用中压气化技术，而德士古系方法需要使用高压气化技术。
2、合成甲醇的方法
在国内外大规模生产甲醇的工厂中，使用最多的有五种方法，分别是高压法、中压法、节能型低压法、MGC低压法以及低压法。但是对于我国而言，大部分引进装置使用的是低压法，而小规模生产甲醇的工厂则使用的是高压法。低压法比高压法具有更多的优点，所需要的投资比较少，使用设备的费用也较低，员工操作的费用也比较低，并且低压法生产出的产品纯度高，所消耗的能量比较少。因此，我国的工厂主要是采用低压法来生产甲醇，并且还对催化剂的性能做出了一些改进，使我国的甲醇生产取得了更好的发展。国内外一般合成甲醇的方法有以下几种。
第一，鲁奇渣油联醇法是我国目前合成甲醇技术比较成熟的方法，具有一个非常突出的有点，就是热利用率高，可以从最大限度上利用能源，节约能源的消耗。
第二，中压法在生产工艺上与低压法的生产过程基本上相同，唯一的区别就是低压法在综合指标与所需要的费用上比中压法的高一些，但是就目前的情况来看，世界上已经有很多公司都在中压法的工艺上取得了显著的进步。
第三，世界上甲醇工业生产使用最为广泛的工艺就是ICI低压法，这种工艺的生产过程为：首先对气体进行精馏和合成，然后做脱硫、压缩工作，最后将气体转化为甲醇。这种工艺有很多显著的优点，能够充分利用能源的反应热，生产出来的甲醇产品的纯度较高，操作方法比较简单可靠。
第四，高压法适合与大规模的生产，但是因为这种生产工艺所需投入的成本比较高，所消耗的能源很多，操作条件相对比较复杂、苛刻，所以现在也已经逐渐的被中压法和低压法所替代。
二、原料及产品简介
甲醛是一种广泛运用于化工、医药等行业的化工原料。甲醛最主要是用作生产酚醛、聚甲醛等树脂原料，还能够用于生产维尼纶、乌洛托品等化工产品，甲醛还可以用作消毒剂和防腐剂。甲醛的分子式为CH2O，机构式为HCHO，其相对分子量为30，是一种最简单的脂肪醛。甲醛常温下无色并具有强烈刺激性气味，易溶于水，可燃，在空气中易形成爆炸性混合物。
甲醛具有毒性，空气中只要含有1mg/L甲醛就会对眼鼻喉产生强烈刺激。当接触到液态甲醛时，会引起眼部烧伤和皮肤过敏。此外，通过细菌和哺乳动物的培养实验证实甲醛可使有机体发生变异。由于一直无法证明甲醛是否有致癌作用，因此国际标准规定甲醛8h工作环境允许的甲醛浓度为0.75mg/L，15min工作环境允许的甲醛浓度为2mg/L。
生产甲醛的主要原料为甲醇，甲醇的分子式为CH4O，其机构式为CH3OH，其相对分子量为32，是一种易挥发的无色液体。纯度高的甲醛带酒精气味，纯度低的甲醛散发出刺鼻气味。甲醇具有毒性，能够与水、苯等有机溶剂进行混合。甲醇和甲醛一样能够在空气中形成爆炸性混合物，因此规定了一个空气中甲醇许可浓度标准：空气中甲醇许可浓度标准表。
三、生产工艺及流程
在过量空气（甲醇蒸汽的空度控制在安全区间内，即17%）的条件下，甲醇气体与空气混合在催化剂上进行氧化反应，催化剂通常为金属氧化物，常为Fe2O3-MoO3，反应过程中放出大量热量，生成的气态甲醛经过冷却吸收后，形成浓度为37%的甲醛溶液。放出的热量被水吸收变成高温蒸汽和热水，被用于其它环节和工艺的生产，甲醛生产工艺产生的尾气中有17%的氢气，还存在一定一氧化碳和甲烷等有机成分，这些可燃性气体可以放入锅炉进行燃烧，产生的蒸汽和热量等均可以投入生产生活中使用。
CH3OH+1/2O2 HCHO+H2O
采用该工艺流程制造甲醛具有如下特点：
1、使用改工艺流程制造甲醛在整个生产过程中没有生成任何附加产品，甲醇经过蒸发、过热、过滤之后进入发生装置，经过触媒氧化反应生成甲醛，经过冷却装置冷却后，在吸收塔内被水吸收，直接成为产品。在生产过程中，产出的半成品可以与高浓度甲醛进行一定处理工艺，作为产品出售。
2、采用立式尾气锅炉。在最开始采用100kg甲醇作为开车的驱动燃料，在经过大约八小时的正常使用和生产之后，利用吸收塔将排出的尾气进行再利用，作为生产蒸汽的燃料，这样，在满足必要生产需求的前提下，还能够节约生产能源。尾气内含有的主要成分有甲醇、甲醛、甲烷等有机物，通过燃烧再利用后产生的废气主要成分为二氧化碳和水。因此，使用该种工艺流程不仅充分利用尾气作为燃料进行热供应，还能够避免直接排放尾气对环境造成的严重污染。 3、使用循环水系统。该工艺流程中用于冷却甲醛的水在完成冷却工艺之后还能够收集回收到循环水池，经过冷却后再次循环使用，充分节约利用水资源。
四、主要污染工序
目前我国通过利用甲醇氧化法生产甲醛的生产工艺已经达到较为成熟的地步，工艺流程中化学反应基本上都是在密闭容器内进行的，因此在整個生产流程中不会造成较大的污染。
1、吸收塔排出的尾气，主要还有甲醇、甲醛、甲烷等有机物，经过回收再利用排放到锅炉中进行燃烧发热。
2、对设备进行检查和维修或是添加催化剂银时少量甲醛和甲醇可能会逸出。
3、甲醇氧化法生产甲醛工艺，在生产过程中器械设备会发出噪音，产生噪声污染。
4、甲醇经过多次蒸发和过滤后，会留下一些固体残渣，如一些油状物等。
五、环境影响分析
目前我国甲醛制造工艺主要采用铁钼法，化学反应均在密闭容器内进行，并且采取了很多种环保措施，因此生产工艺过程中产生的废水废气等对环境不会造成较大的影响。当保证整个甲醛制造工艺正常进行的前提下，其对环境产生的影响主要有：
1、大气污染
利用甲醇氧化法生产甲醛工艺流程中产生的发起污染物主要有吸收塔排出的尾气（已排入锅炉进行燃烧供热）和逸出的甲醇和甲醛。对于在设备进行检查和维修或是添加催化剂银时逸出的少量甲醇和甲醛气体，可以在进行检修或添加前，用泵将设备内遗留的液体转移到贮液槽内，用水对生产过程中用到的设备和管道进行冲洗，在确保气体成分合格的前提下，再对设备进行检修或添加催化剂。利用这种方式，不仅可以保障相关人员的生命安全，还能将操作过程中对环境的污染降到最低。
2、固体废弃物
在该工艺流程中，甲醇经过多次高温蒸发会留下一些固体残渣，这些固体废弃物主要是一些有机油状物和蜡状物。这些有机残渣可以排入锅炉内进行燃烧处理，处理过后的排放物主要是二氧化碳和水，大大降低了对环境的影响。
3、废水
甲醇氧化法生产甲醛工艺流程中产生的废水主要是生产工厂内洗地用水，其中主要的污染物为固体悬浮颗粒，在经过沉淀后可以大大降低其浓度，沉淀后的废水可以用于厂区绿化工作。
六、结语
由于我国煤炭与天然气的储存量比较丰富，为我国甲醇工业的发展奠定了良好的先决条件。但是目前我国的甲醇企业的生产面临着严峻的挑战，企业需要改进生产工艺，积极做好规模调整，才能够促进我国甲醇工业的发展，提高国际市场竞争力。
参考文献：
[1]董秀勤.甲醇生产工艺技术简介[J].内蒙古石油化工，2007，07：38-39.
[2]谢永海.甲醇的生产工艺及其发展现状[J].科技传播，2013，15：113+109.
[3]陈宁，果晶晶，奚立敏.浅述甲醇生产技术进展[J].四川化工，2011，06：29-31.