铁钼法制甲醛生产中影响吸收效率的因素

铁钼法制甲醛生产中影响吸收效率的因素

张涛

内蒙古东景生物环保科技有限公司 内蒙古 乌海市016000

摘要：目前，甲醛的制备主要有银法和铁钼法两大类。其中，银法以甲醇、空气为原料，以银为主，甲醇含量较高；最后产物中的甲醇含量很高，需要通过蒸馏设备进行分离。铁钼法甲醛的制备也是以甲醇、空气为原料，以铁-钼混合氧化物为主要组份，在过量的大气条件下，由甲醇氧化得到甲醛；用此方法得到的甲醛纯度比用银法得到的甲醛要高。从世界范围来看，以铁-钼工艺为原料的甲醛产品所占的市场份额越来越大。

关键词：铁钼法；甲醛生产；吸收效率

铁钼法制甲醛生产中影响吸收效率的因素

1甲醛浓度

甲醛的浓度对胶粘剂的固相质量有很大的影响。高浓度的甲醛易于制备高固含量的粘合剂，而高固含量的粘合剂不需要蒸馏，也不需要蒸馏，节约了蒸汽量，缩短了粘合剂的生产周期，提高了粘合剂的生产效率，降低了成本。由于甲醛树脂的固化是缩聚反应，在固化时会产生水，故其含水量较小；也就是，胶粘剂的固含量愈高，则其固化速度愈快，反之则愈好。随着胶料固含量的增加，人造板的活力和加压时间缩短，生产效率提高，成本降低。相反，如果甲醛含量较小，则需要较长时间的固化时间和较高的蒸汽消耗。同时，由于胶粘剂的固相含量下降，在热压成型工艺中，需要更多的水分蒸发；压制速度会降低，因此会导致生产时间的延长，能源消耗也会随之增加。

目前银法的甲醛含量基本可以达到45%，而铁钼法的甲醛含量可以达到55%。结果表明：与传统的银法比较，采用铁钼法生产的甲醛含量更高。

1.1反应温度

在258℃活化条件下，反应床内温度较低，容易导致甲醇转化效率降低；高温会引起钼的升华、凝结，改变催化剂的结构，降低其活性，增加床层的阻力，对反应过程产生不利影响。所以，控制反应器的床内温度是十分关键的。在催化剂运行过程中，要逐步增加导热油体系的压力和温度，使热点温度保持在惰性环与催化剂混合区；在催化剂使用的早期，导热油的温度在260℃左右，在295℃结束。在工业上，采用调节导热油侧的压力，对反应床的温度进行调节，以获得低甲醇含量的甲醛；在一定程度上增加气相油的压力。

1.2甲醛中甲醇的含量

由于两种工艺都是采用甲醇和空气作为催化剂，所以两种工艺生产的甲醛都有一定程度的甲醇残留量。在生产胶粘剂时，由于甲醇和甲醛、尿素之间没有形成强烈的键合作用，因此，少量的甲醇会随着胶粘剂的蒸馏而进入馏份。但在热压固化时，大多数的甲醇会以强挥发性有机物的形式挥发。在粘合剂和人造板材制造过程中，若不增加尾气净化设备，则会使甲醛中的残余甲醇排放到空气中，造成环境污染。

1.3甲酸含量

就甲酸含量而言，以铁钼法为原料的甲醛，其甲酸的含量高于银法，常规的方法为200ppm，而用银法生产的甲醛（未经纯化）通常为100ppm。由于大部分的粘合剂生产过程中都采用了氢氧化钠来调整pH，因此甲酸通常是以甲酸钠的形式出现；将添加的硬化剂或木材纤维的酸性中和。由于铁钼、银两种方法所制得的甲醛中的甲酸含量都很低，不会对以后的粘合剂的生产和使用产生任何影响。在粘合剂生产中，可以采用酸碱调整pH，以去除甲醛中残余甲酸的影响。

而在甲醛中，甲酸的含量对胶粘剂的生产有很大的影响。在甲醛生产中，如果发生停电或者设备检修造成的停机，都会因为停车前后温度的巨大差异而引起银催化剂床开裂。裂纹会使甲酸含量在1~2天内发生急剧的变化，直到裂纹再结晶后才能恢复。这些改变会对反应釜中胶粘剂的凝结性能和板料的固化性能产生一定的影响。目前，国内有些采用银法甲醛制造胶粘剂的厂家，往往采用逐批次对甲醛甲酸含量进行检测，并对其进行相应的调整，以减少以上的影响。

1.4余热利用和其他方面

银法与铁钼法制得的甲醛都是放热的，因而在甲醛的生产中会产生大量的蒸气热量。在人造板生产中，例如中密度纤维板的热磨，需要大量的水蒸气，一般要求水压在12-14公斤左右，而且由于粘合剂设备与板料工厂之间的蒸汽管路一般会有压差，所以，为了保证向板料工厂输送蒸汽的压力，甲醛设备的出气压力一般应在16兆帕以上。

2铁钼法甲醛工艺中主要问题的分析及改进措施

在催化剂装料时，必须严格按照催化剂的加注工艺，确保催化剂的充填质量，降低由于加料质量差而造成的影响；导致了高浓度的甲醇。在正常生产中，对空气质量、氧含量、反应器床层温度等进行严格的控制；吸附水pH值、空速、甲醇雾化速度等，定期调整氧表，降低停机次数。在各生产阶段，应重视对催化剂的保护，以确保其活性和使用寿命，确保装置的安全、长时间、高负荷运转。

2.1催化剂的装填方式

为确保催化剂的高效和使用寿命，使催化剂的催化性能得以充分发挥，可以按比例分段充填。

2.2严格控制生产原料质量

为了精确控制甲醇的质量和重量，必须对甲醇进行准确的计量和检验。如果原料中的杂质太多，就会导致副反应，如果不能达到一定的标准，那么这些杂质就会对催化剂的寿命产生一定的影响，比如5ppm以上的硫化物，就会导致催化剂失去活性。在生产时，应选用纯甲醇，尽可能地确定原料的甲醇来源，从而减少杂质对生产的影响。

空气质量差，会使含油和粉尘附着在催化剂表面，从而减少甲醇与氧化铁的接触，从而降低氧化甲醇的可能性。为了保证空气在反应体系中的品质，不能影响到催化剂的活性和使用寿命。

2.3及时调整反应条件

在此过程中，甲醇与氧反应，产生了一种副产品，如一氧化碳、二甲醚。若催化剂的活性较低或反应温度较低，则甲醇的失重将增加。而在较高的催化活性和较高的反应温度下，则可以减少未反应的甲醇含量，而一氧化碳的生成则会增加。因为制程参数对二甲醚的生产没有明显的影响，所以得到最高收率的调节就相当于确定了甲醇的失重和CO生成量之间的最佳关系。

在吸附过程中，甲醇的浓度也会使甲醛的分压升高，甚至导致液体扩散，进而影响到整个体系的效能。通过改变工艺条件，可以有效地抑制副反应，调节未反应的甲醇含量，从而增加了装置的产率。在甲醇流量、工艺气流量、加压风机压恒定条件下，调节HTF的沸点温度。

2.4防止甲醛的聚合和分解

由于其不稳定，在低温下容易发生聚合，从而导致聚甲醛的生成。吸附塔塔体中、下部的甲醛含量太高，温度太低，容易发生聚合反应。若循环液体太少，若填料层处于干燥状态，则甲醛会在填料干燥的表面形成聚甲醛，使填料层的孔隙减小；造成气流流通后，流动速度加快，产生气泡、气泡等。温度升高，甲酸的合成加快，康尼查罗反应产生，甲醛分子被氧化为甲酸，甲醛分子被还原为甲醇；其速度与甲醛溶液的浓度及储存温度有关。为了避免以上情况的出现，需要根据甲醛浓度的不同，制定生产工艺的温度和储存时间，以改善甲醛的质量。

结论

采用铁钼法生产甲醛，在生产过程中，通过对影响其效能的各种因素和控制方法进行分析和了解，并采取相应的对策，可以显著提高工厂的生产效率。

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