段付岗
（宁夏泰丰铂尊新材料科技有限公司，宁夏 灵武750411）
［摘 要］氢氰酸的生产方法较多，甲醇氨氧化法（一步法）是生产氢氰酸的主要方法之一，其反应机理为，将甲醇、氨和空气按照一定的摩尔配比送入氨氧化反应器内，在反应温度为460～480 ℃（最适宜反应温度）、常压或微正压及催化剂作用下，主反应生成HCN和H2O，副反应生成CO、CO2及H2O。其主要优点包括原辅料价廉易得、工艺流程简单、操作控制方便、设备少而精、能耗低、运行成本低、一次性投资少、经济效益好等，主要缺点有产品质量不佳、氨氧化反应风险高、废气排放量大等，但总体而言优点明显多于缺点，针对其缺点，可采取一系列有针对性的优化措施予以解决。醇氨联产企业采用甲醇氨氧化法生产氢氰酸具有原料优势等，可优化资源配置，调整产品结构，提升企业的经济效益。
［关键词］氢氰酸；甲醇氨氧化法；工艺流程；技术优点；技术缺点；优化措施
［中图分类号］TQ111 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）04-0005-04
0 引 言
随着近年来煤化工产业的飞速发展，我国合成氨、甲醇产能分别突破60 000 kt/a、100 000 kt/a的大关，产能过剩问题日渐凸显。目前，国家已出台相关政策，限制新建1 000 kt/a以下煤制甲醇项目、以石油和天然气为原料的氮肥项目、天然气制合成氨和甲醇项目等。醇氨生产企业需调整产品结构、优化产品升级、研发新技术、开发新产品，以延长产业链、提高产品附加值，实现延链补链强链，促进煤化工产业的健康与可持续发展，让化工产业步入国产化、多元化、高端化的快车道。
氢氰酸的生产方法较多，主要包括氨氧化法（安氏法）、BMA法、丙烯腈法、轻油裂解法、甲酰胺脱水法等。甲醇氨氧化法属于氨氧化法的一种，最早由日本旭化成公司在20世纪70年代研发并拥有专利技术，我国也建有甲醇氨氧化法氢氰酸装置，但其产能基本上不超过10 kt/a。用合成氨、甲醇和空气作为原料，采用甲醇氨氧化法生产氢氰酸，可消耗一定量的合成氨、甲醇等基础化工原料，氢氰酸又可作为生产己二腈、己二胺和尼龙-66新材料的前躯体等，其技术创新与发展前景令人期待。
甲醇氨氧化法是生产氢氰酸的主要方法之一。甲醇、氨和空气按照一定的摩尔配比送入氨氧化反应器反应，主反应生成HCN和H2O（CH3OH+NH3+O2===HCN+3H2O），副反应生成CO、CO2及H2O（CH3OH+O2===CO+2H2O；2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O）[1]。其优点主要为工艺流程简单、操作控制方便、“三废”少、能耗低、经济效益好、一次性投资少、安全风险低等，故甲醇氨氧化法是未来氢氰酸生产的主要方法。深究甲醇氨氧化法各生产环节，其主要缺点包括产品杂质含量高（产品质量难以保证）、合成气脱杂有难度致废气排放量大、氨氧化反应风险高、过程控制要求苛刻等。为此，分析与探讨甲醇氨氧化法氢氰酸生产工艺技术特点及其优化等很有必要。
1 甲醇氨氧化法氢氰酸装置工艺流程简介
甲醇、气氨和氧气（以系统加入空气中的氧气量计）按摩尔比1.0∶1.1∶1.7进入预处理系统，经纯化（用分子筛吸附器除去原料中的杂质和水分）和预热后，送入固定床反应器内，在Fe-Mo氧化物催化剂的作用下，在反应温度为350～500 ℃（最适宜反应温度460～480 ℃）、常压或微正压条件下，甲醇氨氧化生成含HCN和H2O（副反应生成CO、CO2及H2O）的合成气。反应器出口合成气先进入以硫酸为脱除剂的脱氨塔，控制脱氨液pH=3.3，彻底脱除其中的NH3；然后，合成气进入以0～5 ℃低温水作为吸收剂的吸收塔，吸收其中的HCN，控制吸收液pH=4.0；最后，吸收液进入精馏塔（操作温度约102 ℃、操作压力为微负压或常压）提纯，采取一定的回流比，即可生产出纯度较高的氢氰酸产品[2-3]。
2 甲醇氨氧化法之技术优点
2.1 原辅料价廉易得
1）甲醇是一种常见有机基础化工原料，2023年我国甲醇产量达106 180 kt，平均售价为2 338元/t；精甲醇纯度约99.99%，10 kt/a甲醇氨氧化法氢氰酸装置消耗甲醇约19 kt/a。
2）液氨是一种无机基础化工原料，2023年我国液氨产量67 650 kt，平均售价为3 423元/t；液氨纯度约99.98%，10 kt/a甲醇氨氧化法氢氰酸装置消耗液氨约6.5 kt/a。
3）空气来源于大气，最为廉价，其成本主要取决于空气净化的费用。
4）甲醇氨氧化法生产氢氰酸的主要辅料包括催化剂Fe-Mo氧化物、脱氨剂硫酸、吸收剂低温水、阻聚剂羟基乙酸等。其中，催化剂Fe-Mo氧化物属非贵重金属，易于制备和再生，10 kt/a甲醇氨氧化法氢氰酸装置催化剂单耗约0.84 t/t，消耗量约8 400 t/a，单价约150元/t；脱氨剂硫酸，市场货源充足，用途广泛，10 kt/a甲醇氨氧化法氢氰酸装置所用硫酸ω（H2SO4）≥98%，单耗约0.60 t/t，消耗量约6 000 t/a，单价约410元/t；吸收剂低温水温度0～5 ℃，主要来源于动力站，以乙二醇为冷媒自制，用于吸收塔吸收HCN气体，可循环利用。
2.2 工艺流程简单且操作便捷可靠
1）甲醇氨氧化法氢氰酸装置工艺流程简单，主要包括预处理、氨氧化、脱氨、吸收、精馏5个工序；其中，氨氧化和脱氨工序涉及化学反应，属于特殊工序；其他工序均为一般工序，以物理变化为主。甲醇氨氧化法仅通过1个主要化学反应过程即能得到成品氢氰酸，属于一步法生产工艺，这是其工艺流程较为简单的根源。
2）甲醇氨氧化法氢氰酸装置甲醇氨氧化系统主要工艺指标为反应温度460～480 ℃，压力为常压或微正压，相较于安氏法、BMA法和甲酰胺脱水法等，其化学反应相对温和，工艺过程易于控制。尽管如此，其工艺指标控制也不容忽视，如氨氧化反应器内的甲醇、NH3、O2和HCN等气体浓度指标须严格控制，否则可能形成爆炸性气体，引发爆燃或爆炸事故；反应后生成的主要是其他副产品，而非主产品。因此，其岗位人员责任大、操作水平要求高，技能等级需提升一级，且有主操和副操之分。
3）由于采用空气作为原料，反应过程中又有副产物，故合成气主要以HCN为主，并含有N2、CO2、CO和NH3等杂质气体，其脱除工艺要复杂一些，但全系统流程较为简单。
4）甲醇氨氧化法氢氰酸装置以甲醇和氨及空气作为原料，所用催化剂易制备与再生；产品选择性好，转化率高，氨与甲醇的利用率也不低。
2.3 设备少而精且固定床反应器适合氨氧化
更多内容详见《中氮肥》2025年第4期