[科普中国]-甲醇氧化

甲醇氧化指的是化学物质甲醇的氧化过程。

简介采用甲醇空气氧化法生产甲醛，主要有两种不同的工艺，是以电解银，浮石银为催化剂的银法工艺，使用这种方法时，甲醇在原料混合气中的操作浓度高于爆炸区上限(36 %) ，即在甲醇过量的情况下操作，由于反应氧化不足，反应温度较高，有脱氢反应同时发生，所以又称之为氧化—脱氢工艺。

工艺流程甲醇氧化制备甲醛生产工艺由以下工序组成：配制原料混合气，氧化反应，吸收，尾气燃烧及余热回收。

1、原料工序

本工序的任务是负责原料甲醇和空气的稳定输送，保证生产的连续性和安全性

2、蒸发工序

本工序的任务是负责甲醇的蒸发和原料气的制备，即制备能满足工艺要求的甲醇蒸汽、空气、水蒸汽三元混合原料气（生产高浓度甲醛时用尾气取代部分水蒸汽），在这里液态甲醇用蒸发方式转为气态，同时通入一定量的空气以供应反应所需要的氧气，为维持反应温度还混入一定量的水蒸汽（或尾气）以导走多余的反应热。

3、过热、阻火、净化工序

本工序的任务是使三元混合原料气过热以保持气态，防止冷凝，并通过过滤、净化为下道工序作好准备。阻火目的为防止回火，以保证蒸发器的安全。

4、氧化工序

本工序的任务是负责将原料甲醇转化为甲醛，是生产的关键工序。1

影响转化的主要因素（1）反应温度

主反应中的氧化反应系放热反应，因此升温对反应不利，但即使在高温下，氧化反应的平衡常数仍很大，反应几乎仍可进行到底，甲醇氧化反应在200℃以上各种温度范围内都可进行。而主反应中的脱氢反应系吸热反应，因此升温对反应有利，随着温度的升高，甲醇脱氢反应的平衡转化率增大，但在627℃以后再升高温度，平衡转化率增大已不十分显著。另外，从反应温度对反应速度的关系看，随着反应温度的升高反应速度将迅速加快，因此选择较高的反应温度对脱氢反应较为有利。但温度也不能太高，太高则消耗甲醇的副反应也会加剧，电解银催化剂的熔结现象也会加重，使其活性受到影响。所以，在一定条件下，反应温度还取决于催化剂的活性和热稳定性。

因此，综合以上因素，结合本系统的条件反应温度一般选择在610--650℃为宜。

（2）氧醇比

从生成甲醛的反应式可见，增加氧量无论对氧化反应还是对脱氢反应都有利，但如氧量太多，则对生成碳氧化物的副反应也有利。同时氧醇比的大小还涉及生产的安全性，银法生产甲醛是在甲醇的爆炸范围的上限以上进行，即在甲醇过量空气不足情况下进行生产。因此，正常生产时，在足够量的水蒸气存在下，氧醇比一般取0.38─0.42。

（3）配料浓度

配料浓度中的水大部分来自水蒸气，水蒸气起维持反应温度的作用。适当增大原料气中水蒸气的量，有可能提高氧醇比，使反应在较低的温度下进行时，仍得到满意的转化效果。但水蒸气量不能太大，太大将影响吸收效果。

影响吸收的主要因素（1）温度

一般地讲气体分子动能较大，使其溶解在液体里必须减小它的动能，将其一部分热量带走，同时甲醛溶解于水的过程是一个放热过程，降低温度对吸收有利。但是吸收温度也不能太低，因甲醛在低温度时易聚合，因此，必须适当控制吸收温度。

（2）气速

操作气速是影响塔生产能力和吸收能力的一个重要因素。甲醛的溶解度较大，因此吸收过程的总阻力主要为气相一侧的阻力，吸收速率主要受气相一侧的阻力所控制，即甲醛的吸收是气膜控制，所以塔内的实际操作气速在可能的条件下尽量取大。对填料塔而言，一般气体空塔速度取0.2─ 1.5米/秒。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学