剡飞云
中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司 750411
摘要：随着社会的不断发展，工业原料的需求持续上升。目前，我国的木材工业、纺织产业、防腐溶液的制造，都需要大量的甲醛。制造甲醛的方法有很多，如银法，铁钼法等，但铁钼法是最常用的方法，因为它有以下几个优点1、降低压降（有缺口、加速气体流动）；2、提高产量（混合型）；3、将产品中甲醇产量降低（隔热床层）；4、装填更快（装填工具）；5、提高催化剂选择性。并且无论是在理论上还是在技术上，都取得了一个较为理想的成效。但是，随着市场需求量的提升，铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率却在降低，导致生产跟不上需求。
探讨铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率低的因素，并且制定相关的改进策略，可有效提升市场供给，为我国的工业发展和市场经济经济进步，提供较大的帮助。
关键词：铁钼法；甲醛工艺；甲醇；影响因素；改进措施
正文
1.引言
以甲醇和空气为原料，生产甲醛的工艺按催化剂的不同，可分为银法、铁钼法两种。铁钼法具有反应温度、单耗低、产品浓度高、催化剂活性高、选择性高等特点。本文主要对铁钼法生产甲醛的工艺进行详细的讲解，并对铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率低的因素进行探讨，并且结合客观的限制性因素和市场需求，制定相应的改进策略。
2.铁钼法甲醛工艺讲解
2.1工艺描述
新鲜空气经过空气过滤器进入新鲜风机加压到0.52bar，加压后的空气与吸收塔顶部的循环尾气在循环气除雾器混合后进入循环风机，加压到0.76-1bar后送到甲醛合成工序。
从甲醇缓冲槽来的原料甲醇由精甲醇泵加压到1.02bar，在甲醇预热器中预热到55-56℃后，再由甲醇蒸汽预热器加热到70-75℃，然后进入甲醇蒸发器，在此与循环风机来的气体混合形成原料气。原料气在甲醇蒸发器和后冷却器中分别与来自吸收塔填料段4的甲醛循环溶液和甲醛反应器出来的工艺气换热到150-165℃，然后进入甲醛反应器。甲醛反应器是一个列管式固定床反应器，原料气在铁—钼催化剂的催化作用下发生反应，生成甲醛。
甲醇氧化生成甲醛是放热反应，但反应需要在一定的温度下才能开始进行。因此甲醛反应器带有两个导热油电加热器，用于开车前催化剂的升温，使催化剂床曾温度达到反应温度。开车正常后，甲醛反应器中的热量由导热油汽化带出，导热油的热量由锅炉水带走，同时副产22.8-23.4bar蒸汽。导热油在甲醛反应器壳程吸热而汽化，气态的导热油进入导热油冷凝器与锅炉给水换热，冷凝后流回甲醛反应器壳程。通过仪表风进气和混合气排气控制气态导热油的压力，可以方便地改变导热油的沸点温度，从而有效控制反应温度。导热油冷凝器的锅炉水设有连续排污和间断排污。
从甲醛反应器出来的甲醛工艺气经过后冷却器冷却后从塔底部进入吸收塔。吸收塔是一个有7层填料段的填料塔，其中填料段1/2为散堆填料，填料段3/4/5/6/7 为规整填料，合格甲醛贮槽，低浓度甲醛（37-50％）可分别从填料段2/4/5/6根据浓度采出。吸收塔塔顶气体一部分返回循环气除雾器进入循环风机，另一部分送入催化转化炉进行催化焚烧，达标后排放。焚烧产生的热量用于预热锅炉给水，从而使热量达到最有效的利用。
2.2工艺原理(反应方程式)
主反应：
CH3OH + 1/2 O2 → HCHO + H2O
副反应：
CH3OH + O2 → CO + 2H2O
CH3OH + O2 → HCOOH + H2O
2CH3OH → CH3OCH3 + H2O
2.铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率低的因素
2.1空气质量
从工艺上来分析，铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率的因素较多，比较突出的一个因素就是空气质量问题。就目前的工艺来分析，进入反应器的空气质量，在很大程度上影响了催化剂的活性以及催化剂的使用寿命。现阶段使用的空气质量比较低，例如，空气中含有大量的油分、尘埃，这些物质会覆盖到催化剂的表面，减少了甲醇以及铁钼氧化物的接触机会，最终降低了甲醇的氧化几率，造成产物中的甲醇含量高于正常指标。在今后的生产工作中，必须从多项工作努力，提高空气质量。比方说，日常的工业生产工作中，可以在风机入口处，多设置几层高密度的滤网，这样一来不仅可以保证生产质量，同时提高了进入反应系统的空气质量。
2.2催化剂
催化剂的问题在甲醇转化率当中，属于“老生常谈”的问题。催化剂的问题主要表现在催化剂的装填质量、催化剂老化等等。以催化剂老化为例，铁钼法甲醛工艺的理论体系相对成熟，但在实际的工作应用中，受到的限制性因素还是比较多的。催化剂在使用末期的时候，由于会生成三氧化钼，导致活性钼酸铁逐步的损失，转化为钼酸亚铁。此时生成的钼酸亚铁会被空气中的氧气重新氧化，最终生成红色的三氧化二铁，这种物质会覆盖在催化剂的表面，降低催化剂的活性，造成甲醇转化率不断降低。催化剂的问题在今后必须作为重点问题来对待，否则很容易导致固有问题反复发生。
2.3反应温度
相对于其他工艺而言，铁钼法甲醛工艺对温度的要求是比较高的。甲醇转化率也涉及到温度的影响，一般情况下，铁钼催化剂的激活温度在258℃左右，反应器床层温度偏低，比较容易造成甲醇转化率低。倘若温度偏高，则会造成催化剂中的钼元素出现升华或冷凝现象，导致催化剂的结构发生较大变化，催化剂会因此失去活性，在客观上造成床层阻力过大，不利于反应的正常进行。
反应温度的控制，可直接决定甲醇的转化率。经过长时间的探究与总结，本文认为，反应温度的控制应从以下几个方面出发：第一，反应器床层温度的控制非常重要。以往的控制并不理想，今后需从根本原因上着手。催化剂在运行周期中，应该根据催化剂的热点温度以及分布，逐渐提高导热有系统压力和温度，尽量将热点温度控制在惰性和催化剂的混合段，减少不必要的情况发生。第二，温度的控制还需要在不同的时间段，采取不同的方式。例如，在催化剂运行的初期，导热油的温度徘徊在260℃左右，在末期的时候，温度则徘徊在295℃左右。现阶段的工业生产中，可尝试通过调整导热油的侧压力，控制反应器床层的问题。这种方式不仅安全、可靠，同时可以取得非常积极的成果。值得注意的是，要想得到甲醇含量较低的甲醛，则需要适当的提高气相导热油的压力，否则很难得到两全的结果。
3.总结：
本文对铁钼法甲醛工艺中甲醛转化率低的因素进行了分析，同时阐述了一些改进策略。当下的甲醛需求较多，工业迅速发展的同时，代表我国的社会在持续进步。工业原料不仅涉及到工业生产，更加会对居民的生活需求产生影响。所以，今后应通过多元化的方法，更好的解决铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率的因素，制定针对性的改进方案，优化工艺水平，创造出更大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]孙继光.电解银法与铁钼法生产甲醛工艺技术分析比较[J].化工技术与开发,2012,05（04）:26-29.
[2]许永成,肖敦峰,刘广智.甲醇氧化制甲醛工艺技术探讨[J].化肥设计,2012,03（02）:24-26+29.
[3]崔国星,肖瑞芬,吴声旺,林明穗.尾气循环银法高浓度甲醛工艺的模拟研究[J].天然气化工(C1化学与化工),2011,03（02）:37-41.
[4]李建立 ， 张方 ， 刘新波 ， 孟宪岗 ， 侯萌萌 铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率低的原因及改进《煤化工》, 2013 , 41(6) :40-42
[5]马少华铁钼法甲醛工艺中甲醇转化率低的因素分析和改进策略《中国化工贸易》