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甲醇氧化

鎖定
甲醇氧化指的是化學物質甲醇的氧化過程。
中文名
甲醇氧化
應用領域
化學,能源領域

甲醇氧化簡介

採用甲醇空氣氧化法生產甲醛,主要有兩種不同的工藝,是以電解銀,浮石銀為催化劑的銀法工藝,使用這種方法時,甲醇在原料混合氣中的操作濃度高於爆炸區上限(36 %) ,即在甲醇過量的情況下操作,由於反應氧化不足,反應温度較高,有脱氫反應同時發生,所以又稱之為氧化—脱氫工藝。

甲醇氧化工藝流程

甲醇氧化製備甲醛生產工藝由以下工序組成:配製原料混合氣,氧化反應,吸收,尾氣燃燒及餘熱回收。
1、原料工序
本工序的任務是負責原料甲醇和空氣的穩定輸送,保證生產的連續性和安全性
2、蒸發工序
本工序的任務是負責甲醇的蒸發和原料氣的製備,即製備能滿足工藝要求的甲醇蒸汽、空氣、水蒸汽三元混合原料氣(生產高濃度甲醛時用尾氣取代部分水蒸汽),在這裏液態甲醇用蒸發方式轉為氣態,同時通入一定量的空氣以供應反應所需要的氧氣,為維持反應温度還混入一定量的水蒸汽(或尾氣)以導走多餘的反應熱。
3、過熱、阻火、淨化工序
本工序的任務是使三元混合原料氣過熱以保持氣態,防止冷凝,並通過過濾、淨化為下道工序作好準備。阻火目的為防止回火,以保證蒸發器的安全。
4、氧化工序
本工序的任務是負責將原料甲醇轉化為甲醛,是生產的關鍵工序。 [1] 

甲醇氧化影響轉化的主要因素

(1)反應温度
主反應中的氧化反應系放熱反應,因此升温對反應不利,但即使在高温下,氧化反應的平衡常數仍很大,反應幾乎仍可進行到底,甲醇氧化反應在200℃以上各種温度範圍內都可進行。而主反應中的脱氫反應系吸熱反應,因此升温對反應有利,隨着温度的升高,甲醇脱氫反應平衡轉化率增大,但在627℃以後再升高温度,平衡轉化率增大已不十分顯著。另外,從反應温度對反應速度的關係看,隨着反應温度的升高反應速度將迅速加快,因此選擇較高的反應温度對脱氫反應較為有利。但温度也不能太高,太高則消耗甲醇的副反應也會加劇,電解銀催化劑的熔結現象也會加重,使其活性受到影響。所以,在一定條件下,反應温度還取決於催化劑的活性和熱穩定性。
因此,綜合以上因素,結合本系統的條件反應温度一般選擇在610--650℃為宜。
(2)氧醇比
從生成甲醛的反應式可見,增加氧量無論對氧化反應還是對脱氫反應都有利,但如氧量太多,則對生成碳氧化物的副反應也有利。同時氧醇比的大小還涉及生產的安全性,銀法生產甲醛是在甲醇的爆炸範圍的上限以上進行,即在甲醇過量空氣不足情況下進行生產。因此,正常生產時,在足夠量的水蒸氣存在下,氧醇比一般取0.38─0.42。
(3)配料濃度
配料濃度中的水大部分來自水蒸氣,水蒸氣起維持反應温度的作用。適當增大原料氣中水蒸氣的量,有可能提高氧醇比,使反應在較低的温度下進行時,仍得到滿意的轉化效果。但水蒸氣量不能太大,太大將影響吸收效果。

甲醇氧化影響吸收的主要因素

(1)温度
一般地講氣體分子動能較大,使其溶解在液體裏必須減小它的動能,將其一部分熱量帶走,同時甲醛溶解於水的過程是一個放熱過程,降低温度對吸收有利。但是吸收温度也不能太低,因甲醛在低温度時易聚合,因此,必須適當控制吸收温度。
(2)氣速
操作氣速是影響塔生產能力和吸收能力的一個重要因素。甲醛的溶解度較大,因此吸收過程的總阻力主要為氣相一側的阻力,吸收速率主要受氣相一側的阻力所控制,即甲醛的吸收是氣膜控制,所以塔內的實際操作氣速在可能的條件下儘量取大。對填料塔而言,一般氣體空塔速度取0.2─ 1.5米/秒。 [2] 
參考資料
  • 1.    劉方傑,劉聖華,魏衍舉,徐斌,吳健,馬志豪.甲醇氧化生成甲醛排放的影響因素[J].內燃機學報,2014,32(02):166-171.
  • 2.    孫紅梅,曹林園,逯樂慧.三維多孔石墨烯/鉑鈀雙金屬雜化體作為高性能的甲醇氧化電催化劑[J].化學學報,2013,71(04):579-584.