什么是甲醛
HCHO 主要由甲醇制得。常温下为无色气体,具有强烈刺激性和窒息性臭味。与空气能形成爆炸混合物。其商品形式通常为含甲醛35%~50%(质量)水溶液,称为福尔马林。
沿革
甲醛是 1859年由俄国Α.Μ.布特列洛夫发现的,1889年德国首次由甲醇生产甲醛。此后,其他国家也陆续用此法建立生产装置,并不断改进生产工艺。此外,美国曾建过几座用低碳烷烃(主要为C3~C4)氧化法生产甲醛的工厂,日本也曾建立以二甲醚为原料生产甲醛的装置,但这些生产路线均没有获得发展。
生产方法
在工业上从甲醇制取甲醛的生产(见彩图),按所用催化剂的不同,有两种方法:
银催化法
在过量甲醇存在下即在高于甲醇-空气的爆炸上限进行操作。甲醇在银催化剂(见金属催化剂)上,于常压下发生脱氢和氧化反应,反应温度600~720℃,反应式为:
CH3OH→CH2O+H2
H2+½O2→H2O
工艺上(见图),先将空气喷入预热过的甲醇中使之汽化,并与蒸汽混合。混合气体加热后,通入装有银催化剂的反应器进行反应,反应后的气体在废热锅炉中换热,被快速冷却,并产生蒸汽。经进一步冷却后的反应气体进入吸收塔用水逆流吸收。蒸馏吸收液回收未反应的甲醇(循环使用),并得到产品甲醛,该法的甲醛收率约89%~91%。
银催化法的优点是投资省,电耗低,产品中甲酸含量少,尾气中含氢,其热值约1970kJ/m3,可回收作燃料。缺点是甲醇消耗量大,对甲醇纯度要求高,产品浓度较低。
铁-钼氧化物催化法
与银催化法相反,该法在空气过剩即在低于甲醇-空气爆炸下限条件下进行操作。反应在常压、300~450℃下进行。催化剂为氧化铁-氧化钼(见金属氧化物催化剂),有时尚添加钴、铬等氧化物作助催化剂。采用管式反应器,并用高沸点液体作为热载体移出反应热,用于生产蒸汽。冷却到100℃以下的反应气体,在吸收塔中被水吸收,调节水量可得到37%~55%(质量)的甲醛产品。甲醇转化率为95%~99%,甲醛收率可达91%~94%。此法优点是反应温度低,甲醇转化率和甲醛产率高,不需蒸馏装置,产品浓度高,副产蒸汽的压力高,数量多。缺点是工厂投资大、电耗高,产品中甲酸含量高,有时需用离子交换法脱除。
此外,从丙烷、丁烷制甲醛,是在350~450℃和0.7~5MPa下用非催化空气氧化法实现的。由甲烷直接制甲醛一直未获推广。苏联和中国等在20世纪50~70年代用甲烷常压催化空气氧化法建设了一些小型装置,中国采用一氧化氮、硼砂为催化剂,反应温度约630℃。甲烷法虽然不是生产甲醛的经济方法,但在某些特定条件下,可满足对少量甲醛的需要,因而至今仍有小型装置在运转。从二甲醚制甲醛是在常压、450~500℃、以氧化钨为催化剂的条件下,用空气进行氧化来实现的。
用途
工业上生产和销售的甲醛通常是它的水溶液。大部分甲醛用于制造脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂。用甲醛可制脲醛缓效肥料、三聚甲醛和工程塑料聚甲醛,也可以合成季戊四醇、乌洛托品、三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇、异戊二烯、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)等。甲醛可用作农药,此外还用作制造氯霉素、香料、染料的原料。无水甲醛可用于制造农药草甘膦。甲醛还用于消毒防腐等。
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