年产3万吨甲醛生产装置工艺设计

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。

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年产5万吨甲醛生产用固定床反应器设计 Yibin University化学反应工程课程设计题目50×104ty甲醛生产用固定床反应器设计专业学生姓名学号年级指导教师职称博士后副教授化学与化工学院二〇一三年六月目录50×104ty甲醛生产用固定床反应器设计 1Fixed-bed Reactor Design of 50×104ty Formaldehyde 1 1 概述211 银法制甲醛生产工艺 212 铁钼催化氧化法 22 原料辅助原料产品的主要技术规格 421 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标 422 原辅料规格及消耗配比 423 产品质量标准 53 反应工段工艺简介 64 反应工段工艺计算741 催化反应过程的物料衡算7411 计算用原始数据7412 化学反应742 合成甲醛过程的热量衡算9421 各物质比热容的计算9422 各物质焓值的计算105．反应器工艺尺寸计算1251 反应器型式的确定1252 合成甲醛反应器几何尺寸的确定12521 设计依据12523 列管根数的确定15524 列管式固定床反应器壳体内径的确定15 6 设计体会18参考文献1950×104ty甲醛生产用固定床反应器设计摘要选用铁钼法以甲醇空气和水蒸气为原料经预热反应换热后得甲醛产品设计5万吨工业级甲醛根据反应特征采用等温固定床列管式反应器物料衡算确定了反应器的工艺参数类型及特征尺寸容器内径1500 mm列管根数为1805根三角形排列管长6000mm关键词甲醛设计反应器Fixed-bed Reac tor Design of 50×104ty FormaldehydeAbstract Industrial grade formaldehyde of 50 000 ton per year was designed via iron molybdenum process methanol air and water vapor as raw material by preheating the reaction and heat transfer According to the reaction characteristics isothermal packed-bed reactor tube was chose and at same time according to material balance process parameters type and feature size determine The reactor diameter is 1 500 mm the number of tubes is 1805 equilateral triangle arranged and the length of tube is 6000mmKey words Formaldehyde Methanol Design Fixed-bed reactor1 概述甲醛是最简单的醛结构简式为HCHO通常把它归为饱和一元醛但它又相当于二元醛甲醛是一种无色具有刺激性且易溶于水的气体易溶于水醇和醚甲醛在常温下是气态通常以水溶液形式出现它有凝固蛋白质的作用其35～40的水溶液通称为福尔马林常作为浸渍标本的溶液甲醛是一种重要的有机原料为较高毒性的物质在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位甲醛属用途广泛生产工艺简单原料供应充足的大众化工产品是甲醇下游产品种中的主干甲醛除可直接用作消毒杀菌防腐剂外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人造板工业发达对甲醛的需求量甚大甲醛的用途非常广泛可以说甲醛是化学工业中的多面手甲醛的生产方法有多种目前工艺比较成熟的有甲醇空气氧化法其中包括甲醇过量法和空气过量法甲缩醛氧化法其中利用甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两类不同的工艺[1]其一是采用银催化剂的甲醇过量法也称银催化法简称银法其二是采用铁钼氧化物催化剂的空气过量法也称铁钼催化法简称铁钼法11 银法制甲醛生产工艺银法制甲醛是早期生产甲醛的主要方法是在过量甲醇甲醇蒸汽浓度控制在爆炸区上限37％以上条件下甲醇汽空气和水汽混合物在金属型催化剂上进行脱氢-氧化反应通常采用Ag催化剂故称为Ag该方法是用银作催化剂最好使用电解银催化剂甲醛的收率可达87甲醇与空气的混合物为原料在固定床反应器中进行催化氧化反应生成甲醛反应温度在550～700℃之间甲醇空气在蒸发器汽化后再加入一定量的水蒸汽形成三元混合气经过过热和过滤后在电解银催化剂作用下生成甲醛甲醛反应气经过急冷段和冷却段回收部分热量后用脱盐水吸收得到37～40的甲醛产品12 铁钼催化氧化法我国采用铁钼法生产甲醛虽在60年代已经开始使用但技术进展缓慢由于催化剂性能和工艺控制问题生产水平较低直到90年代引进国外成套设备技术后才改变了我国铁钼法甲醛生产水平不如银法的状况铁钼氧化物催化剂属甲醇单纯氧化制甲醛工艺在空气过量的情况下进行以体积计为94左右甲醛几乎全部被氧化其触媒是一种铁和钼氧化物的混合物以片状球型或者颗粒形式装入管式氧化器列管中开车时由管间的导热油循环加热到260℃氧化反应发生后由导热油拆热装置运行相当稳定性能重现性非常好抗氧化性优良能在较低的温度下300～380℃进行反应从而减少副反应的产生具有较高的选择性可不通过精馏直接获得低醇的55左右的高浓度甲醛由于催化剂装填在列管内能够很好地把握床层的均匀度不会出现裂缝翻身等现象固催化剂的寿命长达一年以上2 原料辅助原料产品的主要技术规格21 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标表1 银法和铁钼法生产甲醛的技术经济指标对比项目银法铁钼法投资比 100 115～130 甲醇单耗kgt 445～470 420～437 项目银法铁钼法能耗节余美元t 62 119 生产成本比10 10 反应温度37 7 甲醇质量分数600～700 280～350 催化剂寿命月3～6 12～18 甲醛质量分数37～40 55～60 产品醇含量4～8 05～15 产品酸含量100～200 200～300 收率86～90 95～98 组分电解银或载体银Fe-Mo 对毒物敏感大小失活原因烧结或中毒Mo升华综上可知我组选择铁钼催化法生产甲醛22 原辅料规格及消耗配比表2 原辅料规格及消耗配比原辅料规格配比摩尔比原料甲醇99 36 原料空气100 1 催化剂和985 2～3之间23 产品质量标准表3 铁钼法生产甲醛的产品组成外观无色透明液体无机械杂质无游离水甲醛含量甲醇含量酸含量㎎㎏37～55005～15200～3003 反应工段工艺本设计所采用的生产工艺流程[3]如下将含量约为84％的甲醇在甲醇预热器中预热到沸点然后再通过蒸发器在其沸点下将甲醇从液态变为气态然后和经空气预热气预热的空气混合其中空气中所含氧气的含量约为10％再经过一个预热器将混合气体升温到进入反应器进行反应最终获得纯度为37的产品甲醛图1 反应工段工艺流程图4 反应工段工艺计算本工艺[4]是在压力为1个大气压温度为350 ℃下在铁钼催化剂上进行的等温气固相催化反应41 催化反应过程的物料衡算411 计算用原始数据此处所选的原始数据均为年产5万吨甲醛的中间试验数据进入反应器时甲醇含量约为84氧气含量约为10体积分数进料空气和甲醇的摩尔比为36表4 原料气的组成摩尔比CH3OH O2 H2O N2 10 8 52 29 412 化学反应主反应[5]平行反应表5 反应中涉及到的物质的相对分子质量CH3OH O2 HCHO N2 H2 CO H2O 32 32 3003 28 2 28 18 413 物料衡算过程催化合成甲醛过程是一个连续流动反应在定态下其物料衡算基本公式本工艺计算[6]以生产5万吨甲醛按300天计工业级别的甲醛质量分数为37则每小时生产工业级别的甲醛的量为其物质的量为并以其为基准4141 反应器进口物料的计算根据表3表5中各组分的数据计算可得纯甲醇的物质的量空气的物质的量氧气的物质的量氮气的物质的量水蒸气的物质的量表6原料气的组成及含量物质摩尔分数物质的量kmolh10 9006 8 6809 52 4460129 25290 4142 反应器出口物料的计算未反应的甲醇的物质的量[7]生成甲醛的物质的量水蒸气的物质的量未反应的氧气的物质的量氮气的物质的量二氧化碳的物质的量一氧化碳的物质的量甲烷的物质的量氢气的物质的量甲酸的物质的量表7 反应器出口主要气体的组成及含量物质摩尔分数物质的量kmolh0004 36 009 8556059 53229 003 2479028 25290 001 901 42 合成甲醛过程的热量衡算热量衡算[8]过程以常压下的气体为计算基准反应气体于常压下进入反应器在催化剂作用下进行恒温反应反应器出口气体以离开反应器总的热量衡算式为421 各物质比热容的计算每个组分的热容与温度的函数式即CpabTcT2表8 各物质平均温度为的物性物质2817 6297 -07494 2733800 2732 6226 -09502 2733800 2916 1449 -2022 27338001840 10156 -2868 2731000Cp28176297×10-3T－07494×10-6T2Cp27326226×10-3T－09502×10-6T2Cp29161449×10-3T－2022×10-6T2Cp184010156×10-3T－2868×10-6T2把T3352731560815K带入上述公式得Cp28176297×10-3×60815 －07494×10-6 5731523172同理可计算其他物质的比热容[9]其结果如下表表9 各物质在平均温度为的物质 3172 3075 3722 6956 422 各物质焓值的计算计算焓时的参考态350℃101325Kpa各物质均为气态故反应器出口各物质的焓为零又甲醇的消耗量为由得即为了维持反应器内温度为350℃应每小时从反应器移走的热量43 导热油用量的确定列管式固定床反应器的壳程走导热油移走反应放出的热量使导热油从200 ℃升温到320 ℃表10 导热油的物性数据名称平均分子量密度比热容汽化热导热系数导热油 252 1005 240 272 0458 由得导热油用量5．反应器工艺尺寸计算51 反应器型式的确定选择并确定工业反应器的型式和结构一要掌握工业反应器的要求根据反应工程的理论对反应过程作出合理的反应器类型选择二要熟悉和掌握各种反应器的类型及其基本传递特征固定床反应器是用来进行气固催化反应的典型设备按操作及床层温度分布的不同可分为绝热式等温式和非绝热非等温三种类型常用的固定床反应器下部设有多孔板板上放置固体催化剂颗粒气体自反应器顶部通入流经催化剂床层反应后自反应器底部引出催化剂颗粒保持静止状态故称固定床反应器当用于反应器热效应较小的场合时反应器传热问题易于解决其反应器直径较大设备为简单的筒体式合成甲醛的反应器有很多类型但是由于合成甲醛的反应是一个放热反应反应热效应大为使反应始终处于较高的速度进行必须及时移走反应热量因此按照不同的移热方法反应器可分为等温固定床列管式和绝热冷激型多段式两大类由于等温固定床列管式反应器温度便于控制目前采用较多所以工艺采用等温固定床列管式反应器这种反应器的优点是采用管束式合成塔这种合成塔的温度几乎是恒定的反应温度恒定的好处一是有效抑制了副反应二是催化剂的使用寿命长52 合成甲醛反应器几何尺寸的确定在工程上要确定反应器的几何尺寸首先得确定一定生产能力下所需的催化剂容积再根据工程实验所提供的反应器资料最后确定出反应器的几何尺寸521 设计依据生产规模50000 ta 37年生产时间7200 h即300 d甲醛生产能力Wp522 催化剂容积的计算5221 催化剂用量的计算合成甲醛的反应是一个气固相催化反应催化剂的用量需要根据反应工程上通过单位催化剂列物料衡算的动力学方程才能得出合成甲醛的动力学方程为其中M甲醇O氧气W水式中各物质摩尔分数的计算合成甲醛的反应在转化率为96时到达平衡达平衡时总的物质的量为则各物质的摩尔数分别表示为求解动力学方程由定义有查得令即则两边同时积分得其中用辛普森数值积分法求解定积分数值积分法[10]为其中实用于奇数个数据点n为偶数f的角标代表选取数据点的编号且点与点之间等间距表11 与的关系0 012 024 036 048 060 072 084 0964167531968499615133920123448694432258则3417因此催化剂所需质量反应采用的催化剂为铁钼催化剂铁钼比在2128间最佳为25催化剂成圆环状粒度为50mm×20mm×35mm堆密度为比表面积为54故反应所需的体积523 列管根数的确定根据中间试验的结果列管规格为Φ25×2 5mm 管长为l6 m解方程得n1805 根524 列管式固定床反应器壳体内径的确定由公式[11]式中D壳体内径 mmt管中心距 mm横过管束中心线的管束b 一般取 mm管子采用正三角形排列故带入公式得标准化后D1500 mm核算过程管长和壳径应相适应一般取LD为46对该反应器因此所设计的反应器符合实际情况53 等温固定床列管式反应器的设计计算结果表12 等温固定床列管式反应器的设计计算结果序号项目数据 123456789101112 列管式反应器入口温度列管式反应器出口温度反应压力原料甲醇的量原料空气的量原料水蒸气的量催化剂床层高度塔径催化剂用量列管根数列管规格管子排列方式165℃350℃1大气压9006kmolh32422kmolh8557025kmolh6m15m307735kg1805根Φ25×25mm 三角形排列参考文献[1] 周万德．甲醛生产操作技术[M]．北京化学工业出版社2009．[2] 姚守信．中国甲醛市场发展趋势分析及投资前景预测报告[J]市场研究报告20091134-142[3] 李方玉朱春英．铁钼催化法甲醛生产装置简介[J]．化肥工业2005410[4] 黄仲九房鼎业．化学工艺学[M]．北京高等教育出版社2001[5] 谭柳．甲醛生产工艺[J]化工专业文献19931190-193[6] 葛婉华陈鸣德．化工计算[M]．北京化学工业出版社2009[7] 李绍芬主编．反应工程第二版[M]．北京化学工业出版社2008[8] 时军沈复郑红．化工热力学[M]．北京化学工业出版社2000[9] 天津大学物理化学教研室编第四版[M]．高等教育出版社2007[10] 肖成基林亚兰．数据处理[M]．北京石油化学工业出版社2001[11] 夏清陈常贵等．化工原理[M]．天津天津大学出版社20052 18 1甲醇空气预热器吸收塔冷却器废热锅炉反应器预热器加热器蒸发器产品。

年产10万吨甲醛的生产工艺设计摘要甲醛作为为人熟知且用途广泛的基础化学品，一直以来都是人类化学生产工艺中不可或缺的部分。

本次设计主要通过银化法制备甲醛的生产工艺进行年产量十万吨的甲醛制备设计，通过对工艺技术的优化寻求最大利益效应的甲醛成品的生产。

最终得到主要为37％等浓度的不同甲醛产品以满足不同下游需求。

本次设计主要通过对目标的各类物料，热量衡算以及对生产工艺流程的各项设备的相关设计，其中也包括对车间的厂房的布置内容。

最后是对工艺的三废处理等问题进行研究。

综合经济考虑估算大致收益以得出该设计思路的可行性。

详细均在文中有述。

关键词：甲醛生产工艺；银化法；尾气循环法；铁钼法制甲醛；工艺优化第1章生产工艺1.1 生产工艺介绍在甲醛生产工艺技术中以甲醇作为主要的原料进行生产，其中又按催化剂的不同，对该技术分为银法和铁钼法两大不同的生产工艺。

其中银法甲醛生产工艺作为世家采用占达70%的工艺技术作为本次设计的主要研究对象，同时其工艺技术也较为成熟。

该方法主要由以下类型构成，如甲醛生产工艺、废气循环法、传统银法等等，其中，前者对本征控制技术的要求较高，在新兴工艺的范畴之内。

以原料配置工艺为例，包括空气、甲醛等等，其主要分为配制后蒸发、蒸发后配制等类型，两者之间存在显著差异。

从吸收层面来说，形式也呈现出多样化的特点，包括并流吸收、双塔吸收等等，步骤各不相同。

除此之外，站在装置的角度上，在余热利用过程中，随着利用形式的改变，工艺步骤也会产生相应的变化，可以有效避免能量浪费等现象。

1.2 银化甲醛工艺的对比（1）甲醇过量氧化法甲醇过 量氧化法就是银催化氧化法，在使用该方法的过程中，需要借助银网丝的功能实现催化的目的，从而确保甲醛含量达到要求，与此同时，反应温度也可以控制在六百摄氏度到七百二十摄氏度之间。

（2）空气过量氧化法该方法也具备铁钼催化氧化法的称呼，若甲醛没有达到标准，而空气含量已经超过既定要求，才会形成相应的化学反应。

一、总体技术经济指标
1.实施单位：XXXXX
2.发电量：最小3×10^4千瓦时
3.甲醛产量：3×10^4吨/年
4.厂用电率：90%
5.气体消耗量：3.7×10^4立方米/年
6.酸性废水负荷：1.5×10^3立方米/年
7.固体废物负荷：6×10^3吨/年
二、工艺流程
1.原料准备
本工艺采用聚氯乙烯（PVC）作为原料，其初始质量分数为99.9%以上。

原料经过筛分、破碎处理后运至入料口，经过磨机、碎料机破碎处理后，再经过型料机后分成片状物，备用。

2.反应
a.预处理
将片状物材料经过前处理反应器，加入磷酸、四氟乙烷酸钠及抗氧剂，在130-150℃、压力1.5Mpa的条件下，反应1~2小时，使原料材料颗粒
度细化，其中磷酸发生水解反应，产生磷酸根和氢氧化钾，以及氢氧化钙
的混合液，产生的磷酸根可促使实现分子链氧化，从而降低了氧化反应的
温度，从而达到改变材料分子结构的目的。

b.甲醛氧化反应
将处理后的原料材料运至氧化反应釜，加入相应的磷酸根及氢氧化钙储存液，以及氢氧化钾及硫酸，在220-240℃、压力2.5MPa的条件下，反应6~8小时，使原料聚氯乙烯和氢氧化钾发生氧化反应，生成甲醛、水及其他副产物，从而实现甲醛制备的目的。

3.产物回收。

甲醛生产工艺流程具体工艺流程如下:原料甲醇由甲醇计量槽经甲醇泵输送至甲醇高位槽，保持一定流量经过滤后进入甲醇蒸发器，同时由罗茨鼓风机将经过滤后的空气送入甲醇蒸发器底部。

甲醇经加热*后气化及空气夹带，与空气形成二元混合气；再和通入一定流量的蒸汽相混合，形成三元混合气，三元混合气经过热器过热后，逐进入阻火过滤器，再次过滤后三元混合气进入氧化器，在氧化室加热元件的高温与电解银催化剂的作用下，发生氧化脱氢反应。

反应气体快速经过氧化器急冷段并在急冷段的冷却下，进入1#吸收塔循环吸收，循环液部分采出即为成品甲醛溶液(浓度37%左右)，并送入甲醛计量槽及甲醛成品槽。

经1#吸收塔循环吸收后的尾气进入2#吸收塔，以脱盐水作为吸收剂，经2#吸收塔循环吸收后的尾气*，经尾气液封槽，最终进入尾气处理装置作为燃料燃烧，燃烧后的尾气直接进入大气，达到零污染排放。

尾气处理装置所副产蒸汽可并网外供。

氧化器总的来讲, 不论什么样的工艺路线, 先进的也好不那麽先进的也罢, 只要是以甲醇为原料，总是离不开甲醇的输送、蒸发、原料气( 空气、配料、甲醇气) 的净化, 过滤阻火, 转化反应, 冷却吸收，产品贮运等环节。

各环节手段不同以及不同的组合方式形成不同的工艺路线。

下面先按操作单元的异同作一介绍.首先来看原料的计量 , 它是统计单耗高低的一个手段 , 因不同厂家统计方法的不同可以表现出相当悬殊的单耗差别 . 一般的计量用计量罐 , 靠事先标示好的刻度，计量出甲醇、甲醛的重量。

实际上它得到的是体积数 , 受气温和介质含量影响较大 , 冬夏的单耗就可能有很大不同 . 有些厂家有各种各样的流量计好一些的还带有压力、温度补偿 , 可靠性也就高一些。

计量好的甲醇进系统有两种方法。

一种用泵将甲醇打入高位槽 , 然后依靠位差压入蒸发系统。

另一种用泵直接进料 , 前一种易受系统压力影响 , 也有一定的挥发损失 , 后一种需要上料泵不停运转 , 如泵出现故障 , 则处理要及时果断，防止断料造成的蒸发器低液位引发安全事故 .在蒸发器中甲醇受热蒸发 , 其热源有水蒸气、热水、热甲醛溶液等 . 水蒸气来自系统自产或外管网 , 一般为低压蒸气。

甲醛的制造过程及工艺流程甲醛是一种常见的有机化合物，广泛应用于家具、建材、纺织品等许多行业。

然而，由于其挥发性和对人体健康的危害性，甲醛的制造过程和工艺流程备受关注。

本文将深入介绍甲醛的制造过程及其工艺流程，并分析其相关问题和控制方法。

1. 甲醛制造过程的概述甲醛的主要制造过程是通过甲烷氧化反应得到。

该反应需要高温和催化剂的存在，具体过程如下：甲烷 + 氧气→ 甲醛 + 水甲烷氧化反应需要在高温（约600-900摄氏度）下进行，通常使用银催化剂。

在反应过程中，甲烷与氧气发生氧化反应，生成甲醛和水。

然后通过冷凝和分离等工艺步骤，从反应体系中分离出甲醛。

2. 甲醛制造工艺流程的详细解析甲醛的制造过程通常包括以下几个主要步骤：(1) 预处理：甲烷气体经过一系列前处理步骤，如除水、除尘、除氧等，以去除可能对催化剂产生不良影响的杂质。

(2) 加热和压力调节：将预处理后的甲烷气体加热至适宜的反应温度，并通过调节压力控制反应的进行和速率。

(3) 催化反应：将加热后的甲烷气体进一步与氧气进行反应，通过银催化剂的作用，实现甲醛的合成。

该反应在高温下进行，并释放出大量热量。

(4) 冷凝分离：将反应体系中的产物进行冷凝和分离处理。

通常使用冷凝器和分离装置来分离出甲醛和水。

(5) 精馏和纯化：通过精馏等工艺步骤，将得到的甲醛进行纯化，以提高产品的品质和纯度。

3. 甲醛制造过程中的问题与控制方法在甲醛的制造过程中，可能会面临以下一些问题：(1) 催化剂的失活和寿命：银催化剂容易受到一些杂质的影响而失活，降低反应效率。

为了延长催化剂的寿命，需要定期更换或进行再生。

(2) 反应温度和压力的控制：反应温度和压力的调控对反应速率和产物选择性有着重要影响。

需要通过监测和控制系统来确保良好的反应条件。

(3) 安全措施与废物处理：甲醛制造过程中，产生的气体和液体废物需要进行安全处理，以确保工作环境和环境的安全。

为解决这些问题，可采取以下控制方法：- 加强催化剂管理，定期检测和更换失活催化剂。

第一节甲醛生产工艺1.尾气循环工艺甲醛生产传统工艺由甲醇蒸发、混合气过热、过滤、阻火后，甲醇进行氧化、吸收，生产的甲醛浓度可达37%。

随着甲醛下游产品的开发和节能减排工作的开展，越来越多的企业希望把甲醛浓度提高，为此开发了尾气循环流程。

其目的用尾气代替水蒸气带热，减少配料蒸汽量。

由于系统中水份少了，甲醛浓度就可以大幅度提高至50%左右。

并且副产蒸汽量也得到了提高。

尾气循环法流程图2.低转化无醇工艺在传统的甲醇氧化生产中，甲醇氧化过程反应温度在650℃条件下进行，反应过程伴随着CO2、CO等副反应生成。

同时，成品甲醛中残留1%甲醇，这些都会增加甲醇的消耗。

低转化无醇工艺就是将反应温度降低，减少副反应生成，而未转化的甲醇通过精馏加以回收。

这样即降低甲醇消耗，又提高了甲醇浓度。

低转化无醇工艺流程图3.烟气循环工艺尾气中除了CO2、CO、CH4、CH2OH、CH2O外还有18-20%氢气，氢气在氧化时有还原作用，同时还会消耗甲醇生成CH4等副反应。

氢气存在还会抑制脱氢反应的进行，增加甲醇消耗量，因此我们开发了烟气循环工艺。

烟气主要成分是N2和CO2等惰性气体，甲醇转化时不参与反应，而且能抑制CO2、CO、CH4、HCOOH等生成：CO2能降至2.2-2.8%，CO能降至0.1-0.3%，CH4能降至0.1-0.2%，合计节约甲醇8-10kg/t。

同时烟气中含有5-10%过量氧气，能提高产量10-20%，副产蒸汽能提高10%，电耗下降4-6KW.h/t。

烟气循环工艺与其他工艺比较序号名称单位传统工艺尾气循环工艺低转化无醇工艺烟气循环工艺最新生产工艺1 质量甲醛% 37 37-45 37-45 37-50 37-50 甲醇% 1-2 ≤1≤0.5≤0.5≤0.2甲酸% ≤0.02≤0.01≤0.01 ≤0.01≤0.012 消耗甲醇Kg/t ≤450≤445≤440≤440≤440循环水t/t 70 50 60 50 50 电kwh/t 28 30 27-28 26 253 工艺指标氧醇比mol 0.38-0.41 0.38-0.45 0.35-0.38 0.38-0.43 0.38-0.41 氧温℃640-660 640-660 600-630 620-640 610-640 转化率低较好最低高高安全性好好好好好4 外供蒸汽Kg/t 330-350 400-500 330-400 500-600 500-7005 热量综合利用差较好较好好好6 投资较高高高较高低7 生产能力% 100 100 90 120 110烟气循环法流程图综上所述，烟气循环工艺各项指标均优于其他工艺，是值得推广的一项新工艺、新技术。