CS225301B1 - The equipment for the reactive stage of the production of the formaldehyde and/or of the higher aldehydes - Google Patents

Description

4

225 3ÍW

Vynález sa týká zariadenia tvoriaceho reakčný stupeň vý-roby formaldehydu a/alebo vyšších aldehydov oxidačnou dehydro-genáciou metanolu a/alebo příslušných vyšších alkoholov vzdu-chom v plynnéj fáze na kovových katalyzátoroch,

Proces pre výrobu formaldehydu z metanolu bol najskór vy-vinutý a je hlavným zdrojom obchodného formaldehydu» Vo všeo-becnosti je uskutočňovaný vedením zmesi metanol-vzduch cez vy-hriaty nepohyblivý katalyzátor pri přibližné atmosferickomtlaku, skrápáním ochladených konverzných plynov vodou a odobe-raním vodného roztoku formaldehydu» tor,se ba

Klasický výrobný postup používajúci strieborný katalyzá-na ktorom podlá dnešného stavu znalosti prebiehajú vedlahlavně reakcie vedúce k tvorbě formaldehydu ch3oh + 1/2 o2 -5* ch2o + h2o ch3oh ch2o + h2 a vedlajšie reakcie δΗ = - 159 kO/mol δ H = + 84 kO/mol h2o δ H » - 243 kO/mol H2 + 1/2 02 CH3OH + 3/2 °2 - — co2 + 2 H20 ch2o °2 ^C02 + h2o ch2o 1/2 Ω HfOOH resp.C0+H20 + U2 ch20 h2 — 4· 1 Δ H = - 674 kO/molδ H » - 519 kO/molΔ Η = - 215 kO/molδ H = f 12,,5 kO/mol možno uskutočniť dvonta sposobmi.

Postup s úplnou premenou metanolua 50% metanolu miešanu so vzduchom tak používá zmes 40% vodyaby koncentrácia metáno- 2 - 225 301 lu bola nad hornou medzou výbušnosti. Takto připravená zmessa vyhrieva na 360-390 l< a vedie na katalytické lóžko z krysta-lického striebra pri teplote 870-970 K, Konvertovaný plyn sa o-chladzuje nepriamo vodou a získává sa para, ktorú možno použiťna vypařovaní© zmesi metanol-voda, Takto ochladený plyn sa skrá-pá vodou za vzniku až 42%-ného vodného roztoku formaldehydua různým obsahom metanolu podlá konverzie metanolu na katalytic-kom lůžku, ktorá sa dosahuje až 97%-ná s výťažkom 85-90%,

Postup s neúplnou premenou metanolu používá zmes metanoluso vzduchom tak, aby koncentrácia metanolu bola nad hornou me-dzou výbušnosti a prebytočný metanol odvádzal teplo z kataly-tického lůžka· Zmes sa vyhrieva na 360-390 l< a vedie na kataly-tické lůžko z krystalického striebra pri teplote 820-920 K, Rýchle nepriame ochladenie konvertovaného plynu, bezprostredneza katalytickým lůžkom, vodou za vzniku páry pre odparovaniemetanolu alebo vodným roztokom formaldehydu z rektifikačnej ko-lony s využitím tepla pre rektifikáciu, zabraňuje priebehu ved-lajšich reakcií. fialším ochladením v kondenzátore sa oddělujeskondenzovaná časť metanolu, formaldehydu a vody. Plyn sa v ab-sorbéri skrápá vodou. Získaný vodný roztok formaldehydu obsahu-júci nezreagovaný metanol sa rektifikuje, Rektifikáciou sa zís-kává metanol, ktorý sa vracia do výrobného procesu a produktaž 50%-ný vodný roztok formaldehydu bez metanolu. Dosahuje sa85-90%-ný výťažok formaldehydu a 50-55%-ná konverzia metanoluna katalytickom lůžku,

Premena metanolu na formaldehyd na striebre může byť usku-tečňovaná jednostupňovým procesom /NSR pat, 1 294 360/ alebodvojstupňovým procesom /US pat, 3 959 383/, V jednostupňovomprocese sa používá striebro v různých formách. Okrem striebor-nej sieťky sa používá striebro na nosiči /ZSSR pat, 175 043, ČSSR pat. 167 763/, hubovité striebro /Oap, pat, 56*6720/,zliatiny striebra /ZSSR pat. 358 310/ a najma krystalické strieb-ro /Brit, pat. 1 337 783/, /NSR pat, 1 231 229, NSR pat. 1 905 563, NSR pat. 2 201 434/,

Pri postupe s úplnou premenou metanolu krystalické striebroje uložené v kontaktnom koši /NSR pat, 2 137 938, NSR pat, 2 545 104, US pat, 2 745 122./^ V tomto postupe procesná vodabráni priebehu vedlejších reakcií, - 3 - 22S 301 Při postupe s neúplnou přeměnou metanolu sa kryštalickéstriebro ukládá do kontaktného kosa alebo na kovovú podložkupriamo na výmenník tepla, Pri postupe s uložením krystalickéhostriebra v kontaktnom koši sa konvertované plyny skrápajúčastou hotového produktu /NSR pat· 2 011 675/ za účelom rých-lého bezprostředného ochladenia» Dochádza tu však vo zvýšenejmiere k tvorbě kyseliny mravčej a uhlika pod kontaktným košoni·Kyselina mravčia a uhlík v koloidnej formě sú nežiadúcimi pro-duktami, ktoré sa dostávajú do hotového roztoku formaldehydu·Nános uhlika zhoršuje výměnu tepla vo výmenniku a kyselina mrav-čia zhoršuje kvalitu hotového produktu·

Pri postupe s uložením striebra na kovověj podložke /NSRpat· 1 642 955/ umiestnenej priamo na trubkovnici výmenníkatepla je časť striebra uložená nad trubkami výmenníka a časťstriebra je uložená nad medzitrubkovou plochou trubkovnice, te-da prietočný prierez pod kovovou podložkou je malý· Takéto ulo-ženie katalyzátore nezaručuje rovnaký objemový prietok cezvrstvu katalyzátore uloženú nad trubkami a cez vrstvu katalyzá-tore nad medzitrubkovou plochou trubkovnice výmenníka tepla,v důsledku toho sa nezaručuje rovnaká kontaktná doba pre celýobjem reakčnej zmesi a nevyužívá sa celý objem katalyzátore·

Podstatou tohoto vynálezu je zariadenie tvoriace reakčnýstupen výroby formaldehydu a/alebo vyšších aldehydov oxidačnoudehydrogenáciou metanolu a/alebo vyšších alkoholov vzduchomv plynnej fáze na kovových katalyzátorech s výhodou na kryšta-lickom striebre, vyznačujúce sá tým, že v smere prúdenia plyn-nej zmesi pozostáva zo stacionárnej adiabatickej vrstvy kovové-ho katalyzátore 1. na kovověj podložke 2. uloženej na usměrňovačikonvertovanéj plynnej zmesi 3, umiestnenom na trubkovnici 4 vý-menníka tepla· Usporiadanie stacionárnej vrstvy kovového kryšta-lického katalyzátore 1, kovověj podložky 2, usmerňovača konver-tovanej plynnej zmesi 3, a trubkovnice 4 výmenníka tepla je zná-zorněné v prílohe·

Usměrňovač konvertovanej plynnej zmesi 3 je samostatný dielreakčného systému· Má nezávisle na profile, v priereze v hori-zontálně j aj vo vertikálněj rovině, vo svojej vstupnéj častiváčšiu priepustnú plochu pre přechod konvertovanej plynnej zmesiako vo svojej výstupnéj časti, ktorá může byť rovná priepustnejploché trubkovnice 4 na ktorej je uložený» 4 - 225 301 Výhodou tohoto postupu je, že usměrňovač konvertovanéjplynnej zmesi pod nepohyblivou adiabatickou vrstvou krystalic-kého kovového katalyzátore na kovověj podložke umožňuje využi-tie celého objemu katalyzátore pre oxidačnú dehydrogenáciualkoholu vzduchom, Využitie celého objemu katalyzátora je umož-něné velkou priepustnou plochou pre konvertované plyny pod ka-talytickým lOžkom, Uloženie usmerňovača konvertovanéj plynnejzmesi priamo na trubkovnici výmennika tepla zabezpečuje rýchleochladenie reakčnej zmesi a zabraňuje priebehu vedlajšichreakcii» Velká priepustná plocha pod katalytickým ložkom, kto-rú usměrňovač konvertovanej plynnej zmesi zabezpečuje, dovolu-je uskutočňovať oxidačnú dehydrogenáciu alkoholov s vysokouselektivitou reakcie, pretože rýchlostný profil prechádzajúcejplynnej zmesi je rovnoměrnějšie rozdělený po celom prierezenepohyblivej adiabatickej vrstvy krystalického kovového kataly-zátora, čo sa' teda prejavuje rovnoměrnou kontaktnou dobou plyn-nej zmesi po celom priereze katalytického lóžka* Usměrňovačkonvertovanej plynnej zmesi s velkou priepustnou plochou znižu-je hydrodynamický odpor reakčného systému, teda dovoluje přetla-čit' váčšie množstvo plynnej zmesi alkohol-vzduch pri určitomtlaku cez váhovú jednotku nepohyblivej adiabatickej vrstvykrystalického kovového katalyzátora za jednotku času ako bezjeho použitia v reakčnom systéme oxidačnej dehydrogenácie alko-holu vzduchom na příslušný aldehyd* Přiklad 1 -3 -i

Plynná zmes, 9,588x10 kg s čerstvého metanolu, *•3 «1 *3 3 7,584x10 kg s" vratného metanolu a 13,192x10 m s vzduchuo teplote 370 K sa pretláča tlakom 0,145 MPa cez jeden kilogram850 K teplej nepohyblivej adiabatickej vrstvy krystalickéhostrieborného katalyzátora ,1 na kovověj podložke 2 umiestnenejna trubkovnici 4 výmennika tepla. Konvertovaná plynná zmesobsahujúca formaldehyd, vodu a nezreagovaný metanol sa po ochla-dení vo výmenníku tepla a po čiastočnej kondenzácii v kondenzá-tore privádza do absorpčnej kolony do ktorej sa nastrekuje11,668x10 kg s“ vody na absorpciu formaldehydu a metanolu z plynu, Rektifikáciou vzniknutej kvapalnej zmesi sa získává •»3 «μ x 7,584x10“ kg s“ metanolu, ktorý sa vracia do procesu a 22,908xl0"5kg s”1 produktu o zložení 36% hmot. formaldehydu. - 5 0,8% hmot. metanolu a 63,2% hmot. vody. Příklad 2 223 301 «3 —1

Plynná zmes, 10,5468x10 kg s čerstvého metanolu,8,3424xl0”^kg s"·1, vratného metanolu a 14,5112x10”^ m° s”1vzduchu o teplote 370 l< ea pretláča tlakom 0,145 MPa cez jedenkilogram 850 K teplej nepohyblivej adiabatickej vrstvy krysta-lického strieborného katalyzátore 1, na kovověj podložke 2uloženej na usměrňovači konvertovanéj plynnej zmesi 3 umiestne-nom na trubkovnici 4 výmenníka tepla. Konvertovaná plynná zmes .obsahujúca formaldehyd, vodu a nezreagovaný metanol sa po ochla- dení vo výmenníku tepla a po čiastočnej kondenzácii v kondenzá- tore privádza do absorpčnej kolony, do ktorej sa nastrekuje-3 -1 12,8348x10 kg s vody na absorpciu formaldehydu a metanolu z plynu. Rektifikáciou vzniknutej kvapalnej zmesi sa získává-3-1 8,3424x10 kg s metanolu, ktorý sa vracia do procesu-3 -1 a 25,1988x10 kg s produktu o zložení 36% hmot. formaldehydu,0,8% hmot. metanolu a 63,2% hmot. vody, Z porovnania výsledkov uvedených prikladov je zrejme,že pri použití usmerňovača konvertovanéj plynnej zmesi v reakč-norn systéme oxidačnej dehydrogenácie alkoholov na aldehydyje využitie jednotky množstva katalyzátora lepšie o 10% pri týchistých koncentračných teplotových a tlakových parametroch,

Claims (2)

6 PREDMET VYNALEZU 225 301 /e>"e

1. Zariadenie frvoriooo reakčný stupeň výroby formaldehydua/alebo vyšších aldehydov oxidačnou dehydrogenáciou metanolua/alebo příslušných vyšších alkoholov vzduchom, v plynnej fá-ze na kovových katalyzátoroch, s výhodou na kryštalickomstriebre vyznačujúce sa tým, že v smere prúdenia plynnej zme- , ^si pozostáva zo stacionárnej adiabatickej vrstvy kovovéhokrystalického katalyzátora /1/ na kovověj podložka /2/ ulože-né j na usměrňovači konvertovanéj plynnej zmesi /3/, umiestne-nom na trubkovnici /4/ výmenníka tepla reakčného stupňa,

2, Zariadenie * ! podlá bodu 1 vyznačuje sa tým,že usměrňovač konvertovanéj plynnej zmesi /3/ je samostatnýdiel reakčného stupňa, ktorý má nezávisle na profile v prie-!·řeze v horizontálněj aj vo vertikálnej rovině vo svojejvstupnej časti priepustnú plochu pre konvertovanú plynné zmesrovnu 21-98%, s výhodou 60-95% jeho celkovej plochy a vo svo-jej výstupnej časti priepustnú plochu menšiu ako vo svojejvstupnej časti, s výhodou rovné priepustnej ploché trubkov-nice /4/, ktorá je za jeho výstupnou časťou.