张华，叶墨香，李志远
（兖矿鲁南化工有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］ 兖矿鲁南化工有限公司20 kt/a尾气循环银法甲醛装置2013年7月开车投运，对甲醛装置2014年的生产数据进行统计分析发现，原料甲醇单耗高于业内平均水平，经分析其原因主要有系统开车时间过长、银催化剂活性低、甲醛吸收塔吸收效率不高。采取熟练控制开车过程、选用高性能银催化剂并做好保护、改造甲醛吸收塔并优化其操作等一系列有针对性的措施后，甲醛装置甲醇单耗由2014年的平均450.11 kg降至2018年的438 kg，取得了较好的降耗效果，有效提高了装置的经济性。
［关键词］ 尾气循环银法甲醛装置；甲醇消耗高；原因分析；开车时间；银催化剂活性；甲醛吸收效率；应对措施
［中图分类号］ TQ224.12+2［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）04-0041-03
兖矿鲁南化工有限公司20 kt/a甲醛装置采用尾气循环银法工艺生产甲醛溶液。自2013年7月开车以来，甲醛装置运行平稳，但2014年统计发现其原料甲醇消耗高于业内平均水平，而原料甲醇消耗一直是公司重点关注与控制的指标。以下结合近几年的生产实际，对降低甲醇消耗的工作作一总结。
1 20 kt/a尾气循环银法甲醛装置工艺流程简介
甲醇泵将甲醇计量槽内的甲醇打入甲醇高位槽，经调节阀控制流量后进入甲醇蒸发器；空气经空气洗涤塔洗涤后，由鼓风机计量后送入甲醇蒸发器的底部；配料蒸汽由蒸汽分配器经调节阀控制流量后进入甲醇蒸发器，与甲醇气、空气混合；循环尾气来自甲醛吸收塔塔顶，部分经尾气鼓风机送入甲醇蒸发器上部。甲醇气、空气、蒸汽、尾气在蒸发器上部混合、加热、过滤、阻火后进入甲醛反应器，在银催化剂的作用下发生剧烈的氧化反应（放热反应）而生成甲醛蒸气，甲醛蒸气进入1#吸收塔底部，被来自2#吸收塔塔底冷却后的稀醛溶液吸收，吸收塔底部得到浓度为40%～45%的甲醛溶液，再由甲醛出料泵送入产品换热器冷却，之后进入甲醛计量槽（作为生产三聚甲醛的原料）。
2 甲醇消耗数据统计
尾气循环银法甲醛生产工艺的原理是，高温下甲醇与氧气在银催化剂的作用下发生脱氢、氧化反应，其主要反应方程式为：CH3OH===CH2O+H2，CH3OH+0.5O2===CH2O+H2O。据上述反应方程式可知，理论上如果不计副反应和后续吸收过程（生产甲醛溶液）的损耗，甲醇脱氢或氧化反应均为1 mol甲醇生成1 mol甲醛，则生产吨甲醛产品原料甲醇的消耗量为1.067 t（32/30=1.067），按通行标准统一折算为37%的工业甲醛，则吨甲醛产品原料甲醇的消耗量为1.067×37%=0.395 t=395 kg。实际生产中，由于副反应消耗和尾气夹带等原因，一般尾气银法甲醛工艺的甲醇单耗（即折吨37%工业甲醛的原料甲醇消耗量，下同）为440～450 kg，如果甲醇单耗高于此区间值，则表明系统副反应多、催化剂活性差等。
公司统计了2014年甲醛装置开车初期1 a的甲醇消耗量及42%甲醛产品的生产量，具体如表1。同时，经测定，原料甲醇的相对密度为0.8，42%甲醛产品的相对密度为1.15。
将表1数据进行统计可知，2014年共计消耗甲醇87 149 m3，生产42%甲醛118 656 m3，则2014年装置的甲醇单耗为87149×0.8÷（42÷37×118656×1.15）=0.45 011 t=450.11 kg，略超尾气循环银法甲醛工艺甲醇单耗的上限，高于业内平均水平，甲醛装置运行的经济性较差。
3 甲醇消耗高的原因分析
3.1 系统开车时间过长
甲醛装置开车时，为使甲醇蒸发器尽快达过热温度101 ℃，需在甲醇蒸发器稍见液位时开启空气鼓风机，此时甲醛吸收塔加热温度为70 ℃（开启热循环）、甲醇蒸发温度为64 ℃，蒸发器内甲醇被加热鼓泡蒸发，在其过热点未达到温度指标之前，甲醇与空气两元混合气体会从氧化器（即甲醛反应器）旁路阀进入吸收塔，达过热温度后，仍需开启氧化器正路阀10～15 min进行点火前反应器内空气置换，在此过程中，需调整甲醇蒸发器的蒸发温度在点火指标内，直至氧化器内完全充满符合点火条件（氧醇比，即混合气中氧气和甲醇的摩尔比；下同）的二元气体。上述操作过程中，如果空气量、甲醇蒸发器温度调节阀阀位、吸收塔初始加热循环量控制不好，其蒸发温度调整过程会长达2～3 h，未反应的甲醇蒸气会被吸收塔内吸收液吸收并随同尾气排放，造成甲醇消耗大，而且这是甲醇消耗量大的主要原因。另外，系统开车时间过长还有一个原因是，开车点火操作控制不熟练，导致点火条件迟迟不能达到要求。
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