铁钼过氧化法生产甲醛吸收单元流程优化
甲醛工业生产中的铁钼法技术改进与效率提升
甲醛工业生产中的铁钼法技术改进与效率提升摘要：甲醛作为一种重要的有机化合物，在工业生产中具有广泛的应用。
本论文探讨了铁钼法在甲醛工业生产中的技术改进和效率提升。
首先，我们研究了铁钼催化剂的性能优化，包括活性位点的设计和催化剂的合成方法。
其次，通过反应条件的优化，包括温度、压力和反应物质浓度的调控，实现了甲醛制备过程的高效化。
关键词：甲醛制备，铁钼法，催化剂，技术改进，效率提升引言：甲醛作为一种多功能有机化合物，广泛用于涂料、胶粘剂、塑料和纺织品等工业领域。
然而，传统的甲醛制备方法通常伴随着高能耗、高碳排放和资源浪费等问题，迫使我们不得不寻求更加可持续和环保的替代方案。
在这一背景下，铁钼法技术逐渐崭露头角，为甲醛工业生产带来了新的希望。
铁钼法以其相对低的生产成本、较低的能耗和多样化的原料来源备受瞩目。
然而，要充分发挥铁钼法的潜力，需要不断改进和提高其效率。
本论文将探讨铁钼法技术在甲醛工业生产中的关键问题，包括催化剂性能的优化、反应条件的调控和环境保护措施的实施。
通过这些改进和措施，我们有望在保持高甲醛产率的同时，降低能源消耗和环境影响，实现甲醛工业生产的可持续性和竞争力的提升。
铁钼法将在可持续化学工业中扮演越来越重要的角色，为绿色发展和环保目标的实现做出贡献。
一.铁钼催化剂性能优化与设计铁钼催化剂在甲醛工业生产中扮演着至关重要的角色，催化剂的性能直接影响到甲醛制备的效率和产率。
因此，催化剂的性能优化和设计成为一个备受关注的研究领域。
在本部分中，我们将探讨铁钼催化剂性能的优化和设计策略，以及这些策略如何对甲醛制备过程产生积极影响。
铁钼催化剂的性能优化需要深入研究催化剂的活性位点。
活性位点是催化剂上的特殊位置，能够有效地吸附和激活反应物质，从而促使反应发生。
研究人员通过各种表征技术，如X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR），可以揭示活性位点的结构和性质。
这为进一步优化活性位点提供了基础。
铁钼法合成甲醛的反应研究
3 结论
本文研究了铁钼法合成甲醛的反应。通过实验得
[6] 章小林, 李伦, 李耀会 . 铁钼法甲醇氧化制甲醛催化剂失活研
究进展[J]. 化工设计通讯，
2011(4):25-27. □
Study on the Synthesis of Formaldehyde by Iron Molybdenum Method
由表 1 可看出，反应温度为 240℃时，甲醛收率最
高，继续升温，收率下降。因反应为可逆反应，可能因升
温导致逆反应增加，影响了反应收率。
2.2 甲醇、空气配比对甲醛收率的影响
温度为 240℃，接触时间为 0.6 s，考查物料配比对
合成甲醛的影响，
结果如表 2 所示。
表2
物料配比对合成收率的影响
甲醇∶空气（mol） 1∶21.1
进行优化，最终反应合成甲醛的收率可达 95%。
关键词：铁钼法；
甲醛；
合成
doi：
10.3969/j.issn.1008-553X.2020.04.016
中图分类号：TQ253
文献标识码：
A
甲醛（HCHO）又称蚁醛，是一种基本化工常用原
料，一般由空气氧化甲醇制得，工业上广泛用于生产脲
醛树脂、酚醛树脂等热固性树脂，以及季戊四醇、新戊二
气-甲醇混合气中甲醇浓度低于爆炸下限 6.7%，即在过
量空气中反应。但由于反应装置、工艺条件等的限制，
铁钼法合成甲醛的收率一直不高，选择性较差，影响了
甲醛生产的稳定性。
本文针对以上问题，进行了铁钼法合成甲醛小试，
并优化了反应条件。
1 实验部分
1.1 主要反应原料和设备
甲醛的生产—生产工艺流程的组织
1.传统银法工艺流程
原料气 (在爆炸极限以上的甲醇与空气混合气)经反应器中的银催化剂 (浮石载银或电 解银)进行氧化、脱氢反应。通过甲醇、空气及加入的水蒸气的比例控制反应温度在 600~680℃。反应后的气体经塔内以水为吸收剂循环吸收,得到37%~42%的工业甲醛。
2.尾气循环工艺流程
尾气循环法的特点在于在没有蒸馏的情况下能生产39%~55%(质量分数)的高浓度甲醛,甲醇含量小于1.2%。 甲酸含量比铁钼法还低,约50×10-6 以下,因此可不必用离子交换法除去甲酸,可免除对环境的污染。吸收塔顶 排出的气体除部分循环使用,其余的可用做燃料副产水蒸气,约每吨甲醛回收0.5t水蒸气。 尾气循环法与传统银法相比,甲醇转化率和甲醛收率提高。甲醇单耗下降,但电耗和设备投资增高。
5.我国甲醛生产工艺流程
为降低消耗,我国生产厂家对传统的生产工艺进行了优化和改进, 形成了循环法生产工艺。循环法生产工艺可分为甲醇循环法和尾 气循环法两种工艺。
（1）甲醇循环法
其特点是控制较低的反应温度，以减少副反应，吸收塔采出的 甲醛溶液再经蒸馏脱除大部分未反应的甲醇和水，脱出的原料甲 醇和水作为原料回用，所以甲醛浓度高，而甲醇单耗低。但需要 增加一套精馏装置，投资较高，操作较复杂。
＞37 600～700
3～6
＜7 280～350
12～18
反应效果： 甲醛质量分数/% 产品醇含量/% 产品酸含量/（mg/kg） 收率/%
37～40 4～8
100～200 86～90
55～60 0.5～1.5 200～300 95～98
催化剂： 组分 对毒物敏感度 失活原因
电解银或载体银
大 烧结或中毒
5.我国甲醛生产工艺流程
（2）尾气循环工艺
甲醛生产工艺设计1
摘要甲醛是一种重要的有机化工原料，主要用于生产酚醛树脂(PP)、脲醛树脂(UF)等，还可用作杀菌剂、消毒剂、防腐剂、溶剂、还原剂以及尿素—甲醛型缓效肥料等，在农业、水处理、涂料、医药以及染料等方面具有广泛的用途。
本套设计是根据国内甲醛工业现状、产品要求，采用铁、钼、钒等金属氧化物作为催化剂，在“铁钼法”传统生产工艺的基础上，设计出具有创新性“铁钼法”工艺，反应原理简单，所得产品纯度高，污染少的一套装置。
关键词：铁钼法，原理方法，工艺设计，尾气循环，物料衡算引言甲醛用途非常广泛，合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中均要用到甲醛，可以说甲醛是化学工业中的多面手，但任何东西的使用都必须有个限量，有一个标准，一旦使用超越了标准和限量，就会带来不利的一面。
国外甲醛衍生产品多达近百种。
甲醛生产企业应根据本地区的原料及产品供求情况，不失时机和因地制宜的发展一些附加值更高的甲醛衍生产品，加快甲醛衍生产品的品种及其生产技术的发展进程。
与此同时，应重点关注催化剂性能的改进和提高工作，大力加强业已成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料的推广应用，不断提高装置的技术含量，加大技术进步力度。
本次设计在“铁钼法”传统生产工艺的基础上，设计出“尾气循环工艺”、“热量循环工艺”等多种改良创新性节能、环保的新型“铁钼法”工艺，解决了实际生产中尾气、热量的再次利用。
由于甲醛是有毒有害气体，生产过程中一定要注意环保，尾气和废碱，废酸必须经过处理达排放标准后才能排放。
这次设计有成功也有不足。
对所需的各种参数都做到了有据可查，计算过程有理有据。
从铁钼催化法甲醛生产工艺设计流程出发，系统的进行了物料衡算，但是，由于此设计资料有限，反应器的动力学模型无法建立，不能进行反应器设备设计，又因为自身水平的限制，尽管已尽最大努力，最终不足之处仍然存在,希望大家批评指正。
一、甲醛生产的目的及意义甲醛是脂肪族等系列中最简单的醛,化学性质十分活泼,可合成多种化合物,是重要的大宗基本化工原料之一,广泛应用于化工、医药、染料和农业等领域,大部份用作脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺—甲醛树脂的原料，还可用作生物合成香料、合成炸药、合成螯合剂、合成助剂以及合成重要的中间体等，甲醛的用途分布为图1所示。
铁钼法制备甲醛技术的优势探讨
铁钼法制备甲醛技术的优势探讨作者：吴建栋朱文革来源：《名城绘》2018年第07期摘要：就现阶段而言，甲醛制备主要可以采取两种工艺技术，即银法工艺和铁钼法生产工艺。
其中，银法工艺以甲醇和空气作为反应原料，主要使用银催化剂，反应中甲醇占比较高，最终产品中残留甲醇较高，必须经过精馏装置脱除。
铁钼法工艺是利用铁钼混合氧化物为主要催化剂，可以使甲醇与空气反应生成甲醛，能够获得高纯度的甲醛。
而甲醛是用于生成“三醛类”胶黏剂的原料，其浓度、甲醇残留量、甲酸含量和产品质量将对胶黏剂的性能和生产产生重要的影响。
从全球来看，铁钼法生产的甲醛市场份额也在不断扩大。
基于此，本文就铁钼法制备甲醛技术的优势展开了探讨。
关键词：铁钼法；制备；甲醛技术；优势1、甲醛的检测方法1.1分光光度法分光光度法是基于不同分子结构的物质对电磁辐射的选择性吸收而建立的一种定性、定量分析方法，是居室、纺织品、食品中甲醛检测最常规的一种方法。
目前涉及到的有乙酰丙酮法、酚试剂法、AHMT法、品红-亚硫酸、变色酸法、间苯三酚法、催化光度法等，每种检测方法所偏重的应用领域不同，并各有其优点和一定的局限性。
1.2示波极谱测定法示波极谱测定法简称极谱法，是通过获得的电流-电压曲线即极谱波来进行分析测定的方法.甲醛在盐酸苯肼-氯化钠底液中产生一个明晰的极谱波，峰电流与甲醛含量成正比，根据样品峰电流与甲醛标准峰电流比较进行定量检测；或在pH值为5的乙酸-乙酸钠介质中，甲醛与硫酸肼的反应产物产生一个灵敏的吸附还原波，其峰高与甲醛浓度在一定范围内呈线性关系，根据这种关系对甲醛进行定量检测。
1.3电位法电位法也称离子选择电极法，是利用膜电极将被测离子的活度转换为电极电位而加以测定的一种方法。
在硫酸介质中，甲醛对溴酸钾氧化碘化钾具有促进作用，利用这个特性，用碘离子选择电极跟踪I-，可建立测定微量甲醛的动力学电位法。
该方法的线性范围为0～5mg/L，检出限为0.055mg/L。
浅谈甲醛生产过程能量综合优化_钱桂民
在蒸发器中将甲醇与空气进行配置生成二元混合气体，之 后在混入蒸汽生成甲醇、空气以及蒸汽的三元混合气体。之后 将三元混合气体在加热 120 摄氏度之后，进入过滤器，除去杂 质，进入氧化反应器中。在经过氧化脱氢反应之后，甲醇生成 甲醛，而产物则在冷却器中被冷却至 80 摄氏度，之后甲醛与甲 醇的蒸汽便在塔底被吸收，且利用尾气锅炉回收吸收塔尾气[2]。
而在甲醛生产过程中，以下几个部分可以消耗能量，一是 甲醛蒸发器，其中设有列管加热器，底部存在恒温的加热夹套， 可以消耗大部分的能量。二是反应器，甲醇氧化反应过程中会 放出大量热量，为了有效控制温度，期间应添加一定的配料蒸 汽。此蒸汽除了可以降低反应温度之外，还可以缩短甲醇的爆 炸极限，增大了反应的安全性。三是甲醇过热器，为了确保甲 醇氧化器内不含又液态的甲醇，此时应将温度控制在 120 摄氏 度左右。 2.2 甲醛生产中的用能
关键词：甲醛；生产过程；能量；综合优化
甲醛属于重要性较高的基础化工原料，除了广泛应用至合 成树脂方面以外，还在农药、染料、医药以及炸药等方面被用作 最为基础的生产原料。目前，我国甲醛产品的产能一直呈现出 高速增长趋势，且多聚甲醛、甲缩醛以及聚甲醛等产品也表现 出突飞猛进的增长速度。我国多数企业主要采用银法催化氧 化以及铁钼催化氧化方法生产甲醛，且反应控制在爆炸极限上 限以及外限外进行[1]。为了有效控制反应器中甲醇浓度以及反 应热量，氧化过程中需要采用大量的蒸汽，此时便会产生较多 的反应生成热，为此，实际生产过程中，工作人员应有效回收这 些热量，从而由整体上降低整个装置的能量消耗。而优化甲醇 氧化、甲醛吸收等工艺的用能，可以使得甲醛生产过程由原来 的输入能量转变为外输能量。但多数企业的甲醛生产装置规 模较小，且生产能耗较大，为此，本文便在综合采用能量优化的 基础上，综合分析了传统银催化甲醛的各个的生产环节，并指 出了相应的改进优化措施。
铁钼法在甲醛制备中的催化机理研究
铁钼法在甲醛制备中的催化机理研究摘要：本研究旨在探讨铁钼法在甲醛制备中的催化机理。
通过系统性的实验和分析，我们揭示了铁钼催化剂在甲醛合成反应中的作用机制。
实验结果表明，铁钼催化剂能够有效促进甲醛的合成，提高产率，并降低副产物的生成。
催化机理的研究揭示了反应中关键的中间体和反应路径，强化了对铁钼催化剂在甲醛制备中的理解。
这一研究不仅有助于优化甲醛生产工艺，还为可持续化学工业提供了有价值的信息。
关键字：铁钼法，甲醛制备，催化机理，中间体，可持续化学引言：甲醛是一种重要的化学品，广泛应用于涂料、塑料、纤维和医药等领域。
其生产工艺一直受到广泛关注，因为甲醛的高需求和制备过程中产生的副产物可能对环境造成不利影响。
因此，研究一种高效、环保的甲醛生产方法具有重要意义。
铁钼法是一种备受瞩目的甲醛制备方法，其催化剂具有良好的活性和选择性。
然而，尽管已经有一些研究关于铁钼法的应用，但其催化机理仍然不够清晰。
本研究旨在深入探讨铁钼法在甲醛制备中的催化机理，以便更好地了解这一过程，并为改进和优化甲醛生产提供新的启示。
我们将详细介绍实验设计和方法，以及研究结果的分析和讨论。
一.铁钼法在甲醛制备中的应用与问题铁钼法是一种重要的工业化学反应方法，广泛应用于甲醛制备过程中。
甲醛是一种重要的有机化合物，它在化工、医药、农药等领域有着广泛的应用。
铁钼法是一种将甲醇氧化制备成甲醛的方法，它具有一定的优势，但也存在一些问题和挑战。
铁钼法在甲醛制备中的应用值得关注。
这种方法是通过将甲醇在高温下与空气中的氧气反应，产生甲醛和二氧化碳。
其中，铁钼催化剂起着至关重要的作用，它可以加速甲醇的氧化反应，提高甲醛的产率。
这种方法具有操作简单、工艺成熟、生产成本相对较低等优点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
然而，铁钼法在甲醛制备中也存在一些问题。
首先，催化剂的选择和性能对反应的影响很大。
铁钼催化剂需要具备高的活性和选择性，以确保高产率和高纯度的甲醛产物。
铁钼法甲醛工艺流程
铁钼法甲醛工艺流程
《铁钼法甲醛工艺流程》
铁钼法是一种常用的生产甲醛的工艺方法，其工艺流程经过不断改进和优化，已成为一个成熟、高效的生产技术。
下面我们来看一下铁钼法甲醛的工艺流程。
首先，原料准备。
铁钼法生产甲醛的原料主要是甲烷和氧气。
甲烷作为甲醛的原料，在生产过程中需要纯度较高，因此需要经过脱气、含硫气体的处理。
氧气则需要提纯处理，以确保反应时的氧气纯度。
其次，气体混合。
经过处理的甲烷和氧气混合在一起，形成混合气体。
在混合的过程中需要控制好气体的流量和比例，确保混合气体中甲烷和氧气的比例达到最佳状态。
接着，反应器。
混合气体进入反应器，在催化剂的作用下，发生化学反应生成甲醛。
催化剂常用的有氧化铁、氧化钼等。
而反应器的设计和控制对于产物的纯度和产量至关重要。
最后，产品分离和提纯。
甲醛产物需要进行分离和提纯，去除其中的杂质和不纯物质。
一般来说，会采用蒸馏、冷凝、吸附等方法进行产品的分离和提纯，最终得到高纯度的甲醛产品。
铁钼法甲醛工艺流程经过以上环节的处理，最终可以得到高纯度的甲醛产品。
这种工艺方法在工业生产中应用广泛，成为甲醛生产的一种重要工艺流程。
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铁钼过氧化法生产甲醛吸收单元流程优化
摘要：甲醛作为一种重要的化工原料，用途广泛、地位重要，其生产过程要求标准高，如果操作运行不科学，往往会造成生产浪费。
本文阐述了甲醛的重要作用，对甲醛的主要生产工艺进行了概述，重点探讨了铁钼催化法生产甲醛基本原理及主要工艺，结合项目设计、施工、生产实际，提出了铁钼过氧化法生产甲醛吸收单元流程优化的对策措施，以期为今后的甲醛生产提供有益借鉴。
关键词：铁钼过氧化法甲醛吸收单元流程优化
一、引言
甲醛作为一种重要的化工原料，用途十分广泛，不但可以直接用作消毒、杀菌、防腐剂，而且可以作为有机合成、合成材料、涂料、橡胶、人造板、合成树脂、表面活性剂、塑料、皮革、造纸、染料、制药、照相胶片、农药等行业的重要原料，其衍生产品主要有多聚甲醛、聚甲醛、酚醛树酯、脲醛树酯、氨基树酯、乌洛托产品及多元醇类等。
生产甲醛的方法主要有低级烷烃氧化制甲醛及甲醇空气催化氧化制甲醛。
低级烷烃直接氧化制甲醛是属于非选择性的氧化反应，副产物多，目前工业上大量采用的是甲醇氧化法。
各种甲醛生产工艺具有不同的优缺点，铁钼过氧化法生产甲醛工艺具有转化效率高等优点，应用更为广泛[1，2]。
笔者以自己所参与主持的某甲醇生产项目为例，对采用铁钼过氧化法通过甲醇生产浓度37%-55%的甲醛的生产工艺流程进行探讨，提出铁钼过氧化法生产甲醛吸收单元流程优化方法，以提高甲醛生产效率，增加企业生产效益。
二、甲醛主要生产工艺概述
甲醛是一种多用途的基本有机化工原料，可用于生产脲醛、酚醛、丁二醇、季戊四醇、多聚甲醛等多种有机化工产品。
目前我国是世界上最大的甲醛生产国，也是最大的甲醛消费国。
与国际先进技术相比，我国无论是在生产，还是下游产品研发方面均存在较大差距。
目前，甲醛主要生产工艺有银催化剂法、铁钼催化剂法两种。
1.银催化剂法
银法工艺的历史长，以德国BASF公司技术为代表。
其优点是工艺成熟，流程较短，投资少，电耗较低，热量可充分利用，单系列生产能力大；缺点是甲醇消耗较高，催化剂寿命较短，产品甲醛溶液中残留的甲醇和甲酸等杂质较多。
目前世界甲醛中生产能力约70%的装置采用该生产工艺。
因银的来源不同，该工艺又可分为电解银催化剂（又称为中国银法）和浮石银法；按尾气是否循环，又可分为循环工艺和非循环工艺。
同时对甲醛溶液的要求不同和企业自身特点，生产工艺略有差别，最具代表性的工艺有英国ICI、日本MGC和法国煤化学生产工艺。
2.铁催化剂法
采用铁钼法生产工艺，可生产37%～55%的甲醛产品。
与银法生产工艺相比，铁钼法可不设甲醇回收塔。
由于采用过量空气，每摩尔甲醇蒸气需要13 mol的空气，才能保证装置的安全运行，大量的空气，使得装置的所有设备和管道与银法相比要大得多。
这也是铁钼法工艺的投资比银法高得多的主要原因。
对于小规模的生产装置，铁钼法的经济效益不如银法，因此铁钼法适合50kt/a以上的较大型甲醛装置。
铁钼法工艺的优点是甲醇转化率可达95%～99%，甲醇消耗低、催化剂寿命长可达一年以上；副产蒸汽多，产品浓度高，可达55%～58%，产品醇含量低，可直接用于下游产品的生产，杂质较少。
缺点是工艺流程较长，投资相对较大，电耗较高。
目前世界上采用铁钼法的生产装置约30%，最具代表性的生产工艺是Perstorp Formox工艺和TopsΦe工艺。
三、铁钼催化法生产甲醛基本原理及主要工艺
1.反应原理
铁钼催化法生产甲醛主要发生主反应和副反应。
其中副反应3、4对主反应生成甲醛的收率有一定影响。
CO2的生成主要发生在催化剂层中，是平行反应的产物；而CO和甲酸主要是脱离催化剂层后生成的，是甲醛深度氧化的连串反应产物。
对CO2的抑制，尚无有效防止方法；但对脱离催化剂层后深度氧化的连串副反应，则可以通过让反应物急速冷却的方法加以控制。
对于甲醇氧化制甲醛的反应，若单独以氧化钼作催化剂，反应选择性好，但转化率太低，只有Fe-Mo氧化物以适当比例制成的催化剂才能取得满意的效果。
2.工艺条件
2.1反应温度
铁-钼催化剂导热性能差，不耐高温，必须严格控制反应温度。
工艺上要求操作温度比催化剂允许的最大使用温度（即制备时焙烧温度）低20～40℃，即在380℃以下操作。
温度超过480℃时，催化剂活性被破坏。
甲醇进料浓度对氧化温度的影响很敏感，甲醇浓度绝对值增加0.1%，反应热点温度大约升高5℃，因此要保持原料气中甲醇浓度恒定。
温度较低时，甲醇的转化率较低，甲醛的收率也不高，随着温度的增加，二者均提高。
在300～360℃之间，甲醛单程收率可达90%左右，但温度太高，CO收率上升，而甲醛单程收率下降，所以选择反应温度在350℃左右。
2.2 原料配比
在一定浓度范围内（3%～8%），甲醇在空气混合气中的配比对甲醛和CO收率无显著影响，但甲醇操作浓度太低，生产能力受限制。
工业上通常采用在甲醇
和空气混合物爆炸区下限浓度的最高值下进行安全生产，即原料中甲醇的操作浓度一般应在6%（体积）左右。
氧化反应具有高空速、放热大的特点，若采用流化床反应器，可提高甲醇操作浓度，使生产能力大幅度增加。
2.3 接触时间
接触时间对产物分布的影响十分明显，如果接触时间太短，则转化率太低；随着接触时间的延长，甲醇转化率提高，甲醛收率也提高，但是副产物CO和甲酸的收率也提高，所以操作中选择不能太长的接触时间[3]。
即在铁-钼催化剂上用过量空气氧化甲醇，适宜于在高空速条件下进行，常用的接触时间为0.2～0.5s。
3.工艺流程
铁钼催化甲醇空气氧化法生产甲醇的工艺流程如图1所示。
甲醇与空气及循环尾气通过气化器1气化加热后进入列管式固定床反应器2。
在催化剂作用下发生氧化反应，反应温度控制在300～360℃。
反应气体离开反应器后经冷却器4迅速冷却，以避免副反应发生。