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合成甲醛的原料
文章来源:程瑞化学 日期:2012-6-20 浏览次数:5344
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    甲醇,又名木醇或木精,分子式CH30H,分子量32.04,它是脂肪醇中最简单的一元醇。1661年,英国R.Boyle首先在木材干馏的液体中发现了甲醇,这成为工业上获得甲醇的最古老方法。1857年,法国M.Berthelot用一氯甲烷水解制得甲醇。1923年,德国BASF公司建成了世界第一座以合成气为原料年产300t合成甲醇的高压法生产装置。至60年代中期,所有甲醇生产装置采用高压法。1966年,英国ICI公司研制成功铜系甲醇合成催化剂并开发了低压工艺。1971年,联邦德国Lurgi公司开发了另一种低压合成甲醇工艺(简你鲁奇低压法)。70年代中期以后,世界上新建或扩建的甲醇厂均采用低压法,已有的高压法工艺也在逐步改成低压法,并出现了其它低压生产工艺和生产燃料甲醇的工艺。   
    一、甲醇的物理物质 
    甲醇在常温常压下是无色透明的液体,它易挥发易燃烧,具有类似乙醇的气味。甲醇蒸气与空气混合能形成爆炸混合物,在20℃、O.1MPa下爆炸极限为6.0%~36.5% ( vol)。甲醇能与水以任何比例完全互溶,但不与水形成共沸混合物。甲醇能溶解多种树脂,是一种优良的有机溶剂,但脂肪则不易被溶解。 
    甲醇的毒性很强,对人体的神经系统和血液系统影响最大,其蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。人误饮5~l0ml甲醇就会严重中毒,有造成双目失明危险;大量饮人,会导致死亡。空气中甲醇的允许浓度为5mg/m3,甲醇工业废水处理后,甲醇允许含量不应大于200mg/L。甲醇的主要物理性质列入表1—2。  
     
表1—2  甲醇的物性数椐 
性质    单位    数据 
凝固点    ℃    –97.68 
密度(25℃)    g/cm3    0.78663 
沸点    ℃    64.7 
自动着火温度    ℃    470 
临界温度    ℃    239.43 
临界压力    kPa    8096 
临界体积    ml/mol    118 
液体粘度(25℃)    mPa.S(=cP)    0.541 
着火温度    ℃    430 
空气中爆炸极限    %(vol)    6~36.5 
    二、甲醇的化学性质 
    甲醇分子中含有α‐氢原子和羟基基因,化学性质活泼,能与许多化合物进行反应,生成有工业应用价值的化工产品。甲醇的主要化学反应如下: 
    1、氧化反应 
    在一定条件下,甲醇不完全氧化生成甲醛和水,这是工业上制取甲醛的基本反应之—。实际上,这一氧化反应往往和脱氢反应同时发生,称为氧化脱氢反应。 
CH30H   +     O2   →   CH20  +  H20 
    由于甲醇分子中含有碳和氢元素,不加控制地完全氧化生成二氧化碳和水,放出大量的热。 
    CH30H   +     02   →   C02  +2H20  +725.9kJ/mol 
    2、脱氢反应 
    在Zn0、FeTi合金等催化剂存在下,在没有氧的条件下甲醇气相脱氢生成甲醛。 
CH30H  →  CH20  +  H2 
    在铜系催化剂存在下和在一定的温度下,两分子甲醇脱氢可生成甲酸甲酯。由此,可进一步得甲酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺等。 
2CH30H   HCOOCH3  +  2H2 
    3、分解反应 
    在镍基催化剂存在下,甲醇在250~300℃能分解成一氧化碳和氢,这是工业上制取还原气体的一种简便方法。 
CH30H  →  C0  +  2H2 
    三、甲醇的贮运 
    1、贮存目的及要求 
    甲醇生产是一个连续性化工生产过程,要求均衡稳定地进行操作。在每一个生产周期中,对每批催化剂来讲,从开始使用到催化剂失活期间都不希望出现间断生产的情况发生,这一方面保持催化剂的活性不受影响,另一方面为了减少频繁开停车所造成的原料消耗。为了保证甲醛生产的均衡稳定,首先就要求原料甲醇要保证连续稳定供应,但甲醛生产厂大多都要从外部购进原料甲醇,为了防止运输途中发生的暂时脱节,要求甲醛厂对原料甲醇要有足够的贮存量。从设计上考虑,一般应有足够15天甲醛生产用的甲醇原料贮备量。 
    2、贮存方式及注意事项 
    甲醇一般用贮罐贮存。贮罐可以用碳钢制造,其顶部应有与大气相通的排气孔,气孔上应安装阻火器,罐体应设置液位计,以便于计量和随时知道罐内液面变化情况。甲醇注入的管口应紧贴内壁,使甲醇沿内壁流下,或将注入管延伸到距底面仅200mm处,以避免注入甲醇时产生静电引起火灾事故。 
    甲醇贮罐应有良好的接地线,应在避雷针的保护范围之内。 
    甲醇罐区与建筑物之间应有一定的防火间距,一般应大于20m,而且要求设置防火堤,堤高1~1.6m。贮罐与泵房距离不应小于15m,与厂区主要道路间距不应小于l0m,与厂内铁路专线间距应不小于20m。贮罐区严禁烟火,不准吸烟。 
    甲醇易溶于水,甲醇着火时可用大量水冲灭,也可用泡沫、二氧化碳、干粉等灭火。 
    甲醇易挥发,夏季气温高时,每月挥发的甲醇量约1%(wt)。为了减少挥发损失,贮罐外面要有隔热层,气温高时在顶上喷淋冷却水降温。在条件具备时,可考虑在罐顶阻火器上安装呼吸阀,防止甲醇挥发。有条件的生产厂最好将贮罐置于地下,更加安全。 
    3、甲醇的净化 
    原料甲醇的净化程度,对甲醛生产用银催化剂的使用寿命和甲醛产品质量的影响都很大。原料甲醇的质量由于供应渠道和运输方式的不同,往往被杂质污染。固体颗粒进入甲醇贮槽后首先沉与底部,悬浮物也以缓慢的速度下沉。因此,甲醇在注入贮槽后要先在静止状态下进行澄清,一般应设置两个或两个以上的贮槽,其中一个在使用,另一个在贮存澄清。此外,为了使已沉降的固体杂质和悬浮物不至于带入生产系统,甲醇贮槽的出口位置应高于槽底100~200mm,以形成一个静止的沉降区。槽底的杂质和悬浮沉降物在检修时由排污口清除。
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