[发明专利]利用去氢尾气配料生产浓醛的方法

说明书

本发明涉及一种化工应用技术，是解决高浓度甲醛生产工艺中含水问题的方法，属于化学、冶金类。

浓甲醛是甲醛衍生物的主要原料，在工业上应用得非常广泛。生产甲醛的主要原料是甲醇、空气、水蒸汽，在生产中将甲醇、空气、水蒸汽的原料混合气输到反应器中，然后在银催化剂作用下而发生化学反应生成甲醛，主要反应是氧化脱氢反应，其化学反应方程式如下：

式中：CH₃OH为甲醇、HCHO为甲醛

反应式（1）在200℃下开始进行，这是个放热反应，放出的热量使催化床温度升高，并促使反应式（1）加快进行，当反应温度达到600℃左右时，反应式（2）成为生成甲醛的主反应之一。脱氢反应是吸热反应，故反应式（2）的发生，对控制催化床的温度升高有利。反应式（3）是原料混合气中的氧气与氢气反应生成水，可使反应式（2）向生成甲醛的方向进行反应式（1）与反应式（3）所放出的热量除抵偿反应式（2）所需的热量及反应气体升温和反应器向周围环境所散出的热量外，尚有多余，因此生产上不仅不需要外界供热，而且还必须在原料混合气中引入水蒸汽，利用水蒸汽的升温带热作用，将多余的热量从反应系统中移去，使反应能正常进行。由此可见生产中加入水蒸汽可以控制反应温度。但加入量过大也不行，因为在工业生产中要求产品有一定的浓度，加入水蒸汽过多，将使产品浓度降低。为了生产具有特殊要求即重量含量为52%的浓醛，就要大量减少加入的水蒸汽，而水蒸汽的减少势必造成氧温升高，甚至难以控制。因此工业上若使用高浓度甲醛，只能用含量为37%的低浓工业甲醛进行脱水，也就是将工业甲醛浓缩。这样，一方面增加了工艺流程，浪费能源;另一方面，分离出的水中还会含有少量甲醛，排到环境中造成环境污染。

本发明的目的就是提供一种利用去氢减焓的尾气代替水蒸汽配料的甲醛生产方法。

本发明的构思是这样的：在甲醇、空气、水蒸汽的原料混合气中加入燃烧后并经冷却的尾气，同时减少原料气中的水蒸汽，燃烧后并经冷却的尾气温度控制在40℃以下，在以甲醇、空气、水蒸汽为原料混合气生产甲醛时，水蒸汽的作用在于控制反应温度，选择工艺条件，促使反应良好完成。而加入水蒸汽又会使甲醛浓度降低。因此，找出既能降低反应器内温度，又不溶于甲醛的载热物来代替水蒸汽就能解决上述问题。本发明具体做法是：首先，依照传统生产甲醛的工艺进行生产，在生成甲醛的化学反应的同时，会有尾气产生，这些尾气主要成份为N₂、H₂、CO₂、CH₄、CO、O₂。以往这些尾气通常视为无用气体，经燃烧炉燃烧后排到大气中，本发明则将这些气体利用起来。尾气中可分为惰性气体与可燃气体，在可燃气体中含有H₂、CO、CH₄等可以燃烧放热，若将尾气全部放入甲醇、空气、水蒸汽的三项混合气中，会增加混合气中的焓值，载热效率下降，又因为尾气中含有H₂，增加H₂的含量会使反应式（2）向生成甲醛的逆反应方向进行，所以本发明在将尾气加入三项混合气之前，需在尾气燃烧炉内混氧燃烧，去除尾气中可燃气体及H₂成份，然后将燃烧后所剩的隋性气体经冷却管冷却。经冷却的尾气温度控制在40℃以下，将这些燃烧后并经冷却的尾气用鼓风机吹入蒸发器内，可代替水蒸汽起到载热降温作用，同时减少水蒸汽的用量，这样经反应后生成的甲醛，水的含量减少，甲醛浓度得到提高。为稳定配比，同时减少设备，本发明采用了燃烧后的尾气与空气用同一鼓风机吹入蒸发器内，在空气与鼓风机的管道上和冷却管与鼓风机的管道上分别设有阀门。通过控制阀门以控制空气与尾气进入蒸发器内的比例，空气与尾气的比例是根据需要生成甲醛的浓度而随时调节，一般地空气与尾气比例控制在3、5～4、2∶1范围内，同时将原来三项混合气中30～45%的含水量减少到10～20%的含水量。